不平衡电压下VSG功率控制策略：抑制电流不平衡与功率振荡

在现代电力系统中，随着可再生能源分布式电源（DG）的广泛应用，如光伏和风能，传统电网的稳定性面临着新的挑战。分布式电源通常通过DC/AC逆变器接入电网，这些逆变器的控制策略，如PQ控制、V/f控制和下垂控制，对于实现其灵活性和孤岛运行能力至关重要。然而，电力电子接口的低惯性和欠阻尼特性对电网稳定性产生了负面影响。 为了解决这个问题，虚拟同步发电机（VSG）的概念被提出，它是一种模仿同步发电机行为的电力电子装置，通过控制算法赋予逆变器类似同步发电机的惯性和阻尼特性。文献[4]深入探讨了VSG在微电网中的应用，强调了参数调整对控制性能的影响。文献[5]则通过小信号模型分析了VSG功率控制环的解耦特性，并提供了控制参数的设计方法。 然而，当电网电压出现不平衡，如因三相负载不平衡、扰动或故障导致的负序电压存在时，VSG会受到影响。这种不平衡会引发电流不平衡和功率振荡，造成系统性能下降。有功功率振荡与直流电压波动相关，可能导致交流系统的谐波和直流过电压；无功功率的波动则会影响风电机组的运行，进而影响风力发电效率。 针对这一问题，文献[12]针对不同应用场景提出了五种电流指令生成方法，旨在实现对VSG在不平衡电网下的有效控制，确保系统稳定运行。这些策略旨在抑制功率振荡，保持三相电流平衡，避免因负序电压造成的电流质量问题，从而提升整个系统的可靠性和电能质量。 在实际验证方面，研究者使用了如PSCAD/EMTDC软件进行仿真，以及基于实时数字物理闭环实验的RTDS平台，对所提出的控制策略进行了验证。通过量化分析，研究者不仅证明了控制策略的有效性，还揭示了不同策略在性能上的优劣，这对于优化VSG在不平衡电网条件下的运行至关重要。 虚拟同步发电机在分布式电源中的应用及其在不平衡电网电压下的功率控制策略，是现代电力系统研究的热点话题，对于提高电力系统的稳定性和电能质量具有深远影响。通过精确控制VSG的有功和无功功率，以及抑制电流不平衡，可以有效应对分布式电源带来的挑战，推动电网向更加智能和可持续的方向发展。