虚拟同步发电机同步频率谐振抑制策略研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.11.002

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (11): 9-19.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.11.002

虚拟同步发电机同步频率谐振抑制策略研究

吕振华¹, 李强¹, 张森¹, 徐兴浩², 赵志宏²

¹ 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院, 江苏南京 210000
² 南京理工大学, 江苏南京 210096

收稿日期:2024-09-16 出版日期:2025-11-30 发布日期:2025-12-11
作者简介:吕振华(1988—),男,高级工程师,研究生,主要从事新能源并网和储能技术的研究。|李强(1981—),男,高级工程师,主要从事风力发电技术的研究。|张森(1992—),男,高级工程师,主要从事电力电子变流器技术的研究。
基金资助:
国家电网有限公司总部科技项目(5108-202218280A-2-303-XG)

Research on Synchronous Frequency Oscillation Suppression Strategy for Virtual Synchronous Generator

LYU Zhenhua¹, LI Qiang¹, ZHANG Sen¹, XU Xinghao², ZHAO Zhihong²

¹ Electric Power Science Research Institute, State Grid Jiangsu Electric Power Co.,Ltd., Nanjing 210000, China
² Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210096, China

Received:2024-09-16 Online:2025-11-30 Published:2025-12-11

摘要/Abstract

摘要：

虚拟同步发电机(VSG)是实现大规模可再生能源友好接入的有效技术。针对VSG产生同步频率谐振(SFR)的问题,通过建立有功-频率、无功-电压的小信号耦合模型,分析耦合对SFR的影响并揭示产生SFR的内在原因。然后,提出一种虚拟阻抗前馈控制方法,综合考虑有功环的带宽和阻尼对虚拟阻抗进行参数设计,获得较好的SFR抑制效果。最后,通过与传统虚拟阻抗方法的比较,利用仿真和实验验证了所提方法的优越性和有效性。

关键词: 虚拟同步发电机, 同步频率谐振, 频率耦合, 虚拟阻抗, 前馈控制

Abstract:

Virtual synchronous generator (VSG) is an effective solution for the friendly integration of large-scale renewable energy. To address the problem of synchronous frequency resonance (SFR) caused by VSG, a small-signal coupling model of active power-frequency and reactive power-voltage is established, the impact of coupling on SFR is analyzed, and the intrinsic causes of SFR are revealed. Then, a virtual impedance feedforward control method is proposed, where the parameters of virtual impedance are designed by comprehensively considering the bandwidth and damping of the active power loop, achieving a good SFR suppression effect. Finally, compared with the traditional virtual impedance method, the superiority and effectiveness of the proposed method is verified by simulations and experiments.

Key words: virtual synchronous generator (VSG), synchronous frequency resonance (SFR), frequency coupling, virtual impedance, feedforward control

中图分类号:

TM46

吕振华, 李强, 张森, 徐兴浩, 赵志宏. 虚拟同步发电机同步频率谐振抑制策略研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(11): 9-19.

LYU Zhenhua, LI Qiang, ZHANG Sen, XU Xinghao, ZHAO Zhihong. Research on Synchronous Frequency Oscillation Suppression Strategy for Virtual Synchronous Generator[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(11): 9-19.

图/表 25

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参考文献 18

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参数	数值
电网线电压U/V	380(1 p.u.)
额定有功功率P_ref/kW	10(1 p.u.)
额定无功功率Q_ref/var	0(0 p.u.)
额定频率ω_n/rad	314(1 p.u.)
电网电感L_g/mH	23.1(0.5 p.u.)
电网电阻R_g/Ω	0.004(0.003 p.u.)
短路比SCR	2
虚拟惯量J_p/(kg·m²⁾	0.013
阻尼系数D_p	5
励磁系数D_q	15

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