并网逆变器学习笔记9---VSG控制

参考文献:《新型电力系统主动构网机理与技术路径》

“构网技术一般包含下垂控制,功率同步控制,虚拟同步机控制,直接功率控制,虚拟振荡器控制
等。其中,虚拟同步机技术,即 VSG,因其物理意义明确且特性优于其他构网技术,而受到广泛关注。 由引言知, VSG 的核心思想是对同步机的模拟。”----《新型电力系统主动构网机理与技术路径》

一、VSG控制框图

传统的下垂控制实际上是 VSG 的一个特例。换言之,在具有并联变换器的电网中, VSG 本质上是一种具有一阶超前滞后单元的改进下垂控制结构,将虚拟同步算法集成至并网系统中,可得 VSG 的实现方式。

二、VSG控制分解

VSG的经典控制框图论文描述几乎一致,如下图所示:

参考几个文献加上个人的一些理解,觉得分成三部分比较合适:

1、下垂控制,如下式所示,其中kp为下垂系数,和上图里面的kw是一个意思。

2、转子运动方程,如下式所示,这个比较好理解,很多论文对下式进行了改进,例如把Wm修改为△Wm等,会导致函数的含义发生变化。

3、角频率指令前馈

前馈的作用一方面不影响系统稳定性,另一方面可以提高系统响应。这和锁相环里面的频率前馈是一个作用。

通过分解为这三个部分的好处是,可以跟下垂控制方程以及转子运动方程完全吻合,便于读者理解。

三、VSG控制难点

近两年“构网型”变流器的概念很热,很多学者对构网控制进行了理论分析。构网型控制对“弱网(SCR<3)”环境有较好的适应性(但是依然存在边界),目前的难点还是集中在暂态稳定性方面,例如发生低穿或故障时,能够提供足够的无功电流,以及对电网进行较强的支撑能力(电压建立能力),以及在微网环境中的稳定性等,可供学者研究的技术难题较多。

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