【摘 要】
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为实现“碳达峰、碳中和”目标,我国大力发展以可再生能源为主体的分布式发电技术,电力系统正从以同步发电机为主的高惯量、高阻尼系统,向以电力电子设备为主的低惯量、欠阻尼系统发展,电网将面临调频调压困难的问题。考虑到传统同步发电机的优良特性,通过虚拟同步发电机技术（Virtual Synchronous Generator,VSG）使逆变器在外特性上模拟同步发电机运行,有效提高分布式系统的稳定性。本文为
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为实现“碳达峰、碳中和”目标,我国大力发展以可再生能源为主体的分布式发电技术,电力系统正从以同步发电机为主的高惯量、高阻尼系统,向以电力电子设备为主的低惯量、欠阻尼系统发展,电网将面临调频调压困难的问题。考虑到传统同步发电机的优良特性,通过虚拟同步发电机技术（Virtual Synchronous Generator,VSG）使逆变器在外特性上模拟同步发电机运行,有效提高分布式系统的稳定性。本文为消除实际工况中三相负载不平衡引起的VSG输出负序电压分量,平抑输出功率的二倍频波动,提出一种改进的VSG控制策略,仿真验证了所提控制策略的有效性。首先建立并研究了VSG的数学模型。从同步发电机模型出发,将逆变器的组成结构与同步发电机进行等效,得到VSG模型;模拟同步发电机的有功调频和无功调压特性,设计了VSG的有功-频率调节和无功-电压控制环,完成了VSG的整体控制设计。其次分析了不平衡负载下的VSG运行特性。当三相负载不平衡时,负载电压中性点发生偏移,负序分量的存在使VSG输出电压、电流不平衡,输出功率存在二倍频波动。通过正负序分离技术消除负序电压可有效抑制不平衡现象,分析了三种常用的正负序分离方法,并通过对比仿真,验证了基于降阶谐振调节器（Reduced Order Resonant,ROR）的正负序分离方法可实现正负序分量的准确、快速分离。最后,提出了一种基于ROR调节器的VSG带不平衡负载的分序控制策略。利用ROR调节器实现电压电流的正负序分离,将负序电压幅值作为VSG励磁环节反馈量,同时将VSG电压电流环分为正序环和负序环,最后设计了负载不平衡时VSG的关键参数,达到平衡电网网压,平抑功率二倍频波动的目的。通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。
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