虚拟同步发电机VSG的小信号建模与稳定性分析

"与SG具有一致响应的VSG小信号建模和分析" 本文主要探讨的是虚拟同步发电机（VSG）的设计与分析，其目的是使VSG与传统的同步发电机（SG）在响应特性上保持一致。VSG是一种逆变器控制策略，它模拟SG的行为，以增强分布式发电系统（DG）、微网以及智能电网的稳定性和性能。 在VSG的设计中，文章提到了三个关键组件：虚拟励磁控制器、虚拟调速器和电磁暂态模拟单元。通过对机端电压的d、q分量引入比例积分（PI）控制器，VSG能够模仿SG的动态行为，确保两者在小信号响应上的匹配。这一步骤对于维持系统稳定性至关重要，因为VSG需要能够像SG那样响应频率和电压波动。 接下来，作者建立了VSG在单机无穷大系统中的小信号模型，这是一个用于分析系统动态特性的线性化模型。通过对特征根和参与因子的求解和分析，可以了解系统的稳定性状态。研究发现，VSG的惯性时间常数和励磁参数对其小信号稳定性有直接影响，这些影响规律与SG的理论相符。此外，PI控制器的参数以及线路参数也被证明对系统的稳定性有显著影响，调整这些参数可以优化VSG的性能。 为了验证提出的VSG设计方法的有效性，文章使用MATLAB/Simulink进行了仿真验证。仿真结果证实了该方法能够在实际操作中实现VSG与SG的一致响应，从而为逆变器控制策略的优化提供了理论基础和实践指导。 在分布式发电系统中，逆变器的控制策略对于应对能量源的随机性和用户负荷的波动至关重要。模仿SG特性可以使逆变器更好地适应电网需求，提供稳定的服务。VSG的概念自提出以来，已经得到了广泛的研究，包括虚拟转动惯量、转子阻尼等因素对逆变器动态特性的影响。这些研究成果都为提高电力系统的稳定性和效率提供了新的思路和方法。 这篇论文深入研究了VSG的小信号建模和稳定性分析，为逆变器控制策略的设计提供了理论依据，有助于推动分布式发电和智能电网技术的发展。通过仿真和理论分析，作者证明了VSG能够有效地模拟SG的动态行为，增强了系统的整体性能。