计及无功电压环节的VSG虚拟转矩及振荡失稳机理分析

通过模拟同步发电机的机电暂态过程，虚拟同步发电机(VSG)技术成为并网逆变器接入电网的一个颇具吸引力的方案。然而，VSG也存在功率振荡现象，相关机理的研究有待开展。文中借鉴传统电力系统中的转矩分析理论，建立了计及无功电压环节的VSG小信号模型，并结合振荡模态，重新定义了虚拟转矩系数。然后，通过分析该系数与稳定性之间的关系，从数学上证明虚拟阻尼转矩不足将导致VSG出现功率振荡失稳。之后，以鲁棒下垂控制的VSG为例，给出了虚拟转矩系数的计算方法，并在PSCAD/EMTDC和VSG实验平台验证了该结论的正确性。最后，从系统初始状态、线路参数及控制器参数等多个角度出发，讨论了VSG无功电压环节对虚拟转矩系数及系统小信号稳定性的影响，可为VSG控制器设计和系统小信号稳定性分析提供依据