EN基于超前滞后补偿的构网型VSG并联系统有功-频率振荡抑制策略
Active Power-Frequency Oscillation Suppression Strategy for Grid-forming VSG Parallel Systems Based on Lead-Lag Compensation
- 智慧电力 2026年54卷第2期 页码：61-68
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
DOI：10.20204/j.sp.2026.02008
中图分类号：-
纸质出版：2026
- 稿件说明：
移动端阅览
梁传峰,石荣亮,董 政,黎俊铭,白馨元,李军徽.基于超前滞后补偿的构网型VSG并联系统有功-频率振荡抑制策略[J].智慧电力,2026,54(2):61-68.
doi:10.20204/j.sp.2026.02008
梁传峰,石荣亮,董 政,黎俊铭,白馨元,李军徽.基于超前滞后补偿的构网型VSG并联系统有功-频率振荡抑制策略[J].智慧电力,2026,54(2):61-68. DOI： 10.20204/j.sp.2026.02008.
doi:10.20204/j.sp.2026.02008 DOI：
摘要
为应对高比例可再生能源并网给电力系统稳定性带来的挑战，构网型虚拟同步发电机（GFVSG）技术通过模拟同步发电机转子运动方程，为电网提供了必要的惯量和电压支撑。然而，构网型虚拟同步发电机并联组网系统（GFVPNS）在负载扰动下易出现有功-频率振荡问题，影响系统供电安全性与运行可靠性。针对此问题，提出一种基于超前滞后补偿的GFVPNS功频振荡抑制策略。首先，建立GFVPNS的机械导纳模型，从机电比拟角度揭示系统功频振荡的产生机理。进而，在GFVSG控制中引入超前滞后补偿环节，构建改进系统的机械导纳模型，详细给出补偿参数的设计方法，并通过根轨迹分析对比关键参数（虚拟惯量、虚拟阻尼、线路阻抗）对系统动态特性的影响规律。最后，搭建GFVPNS的MATLAB仿真模型与物理实验平台，在负载阶跃扰动下进行验证。仿真与实验结果表明，所提策略能有效抑制系统有功和频率振荡，同时保证各GFVSG单元按容量精确均分负载，且避免了依赖通信或复杂微分运算。该研究为提升GFVPNS的动态响应性能与运行稳定性提供了新思路。
Abstract
To address the challenges posed by the integration of a high proportion of renewable energy sources to power system stability
the grid-forming virtual synchronous generator （GFVSG） technology
by emulating the rotor motion equation of synchronous generators
provides the necessary inertia and voltage support for the power grid. However
the grid-forming virtual synchronous generator parallel networking system （GFVPNS） is prone to active power-frequency oscillation issues under load disturbances
which affects system power supply security and operational reliability. To solve this problem
this paper proposes a GFVPNS power-frequency oscillation suppression strategy based on lead-lag compensation. First
a mechanical admittance model of the GFVPNS is established to reveal the mechanism of system power-frequency oscillation generation from the perspective of electromechanical analogy. Then
a lead-lag compensation link is introduced into the GFVSG control to construct a mechanical admittance model of the improved system. The design method for the compensation parameters is detailed
and the influence patterns of key parameters （virtual inertia
virtual damping
line impedance） on the system's dynamic characteristics are compared and analyzed through root locus analysis. Finally
a MATLAB simulation model and a physical experimental platform for the GFVPNS are built for verification under load step disturbances. The simulation and experimental results show that the proposed strategy can effectively suppress system active power and frequency oscillations while ensuring accurate proportional load sharing among GFVSG units according to their capacity
and avoids reliance on communication or complex differential calculations. This research provides a new approach for enhancing the dynamic response performance and operational stability of GFVPNS.
关键词
Keywords
references
黎俊铭，石荣亮，董政，等. 基于回路重构的构网型虚拟同步机改进控制方法 [J ] .农业工程学报，2024，40（24）:236-244.
XU H Z，YU C Z，LIU C，et al. An improved virtual inertia algorithm of virtual synchronous generator [J ] .Journal of Modern Power Systems and Clean Energy，2020，8（2）:377-386.
林燎源，柯全，李平. 面向逆变器并联的虚拟振荡器控制技术综述 [J ] .电力自动化设备，2022，42（11）:147-158.
白文远，庄国峰，罗雪梅，等. 基于动态阻尼增强的VSG并联系统功率振荡抑制方法 [J ] .智慧电力，2024，52（11）:16-22，113.
苗长新，赵文鹏，刘家明，等. 基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略 [J ] .电力系统保护与控制，2024，52（15）:24-35.
薛家祥，胡炫，张祥颖. 基于改进参数自适应VSG的逆变器并联控制研究 [J ] .电测与仪表，2025，62（10）:19 8-207.
洪灏灏，顾伟，黄强，等. 微电网中多虚拟同步机并联运行有功振荡阻尼控制 [J ] .中国电机工程学报，2019，39（21）:6247-6255.
许振宇，陈殷，石梦璇，等. 基于一致性算法的并联虚拟同步机系统小信号模型分析 [J ] .中国电机工程学报，2022，42（7）:2427-2438.
LU L Y，CHU C C. Consensus-based secondary frequency and voltage droop control of virtual synchronous generators for isolated ac micro-grids [J ] .IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems，2015，5（3）:443-455.
SHUAI Z K，HUANG W，SHEN X，et al. A maximum power loading factor （MPLF） control strategy for distributed secondary frequency regulation of islanded microgrid [J ] .IEEE Transactions on Power Electronics，2019，34（3）:2275-2291.
SHI R L，LIANG C F，LI J H，et al. Grid-connection damping strategy for grid-forming VSG based on angular frequency lead-lag feedforward compensation [J ] .International Journal of Electrical Power and Energy Systems，2025，167，110652.
兰征，王海晖，曾进辉，等. 引入分散互阻尼暂态补偿的多VSG系统振荡抑制策略 [J ] .智慧电力，2024，52（10）:1-8.
任碧莹，邱姣姣，刘欢，等. 基于虚拟同步发电机双机并联系统的参数自调节优化控制策略 [J ] .电工技术学报，2019，34（1）:128-138.
宋琼，张辉，孙凯，等. 多微源独立微网中虚拟同步发电机的改进型转动惯量自适应控制 [J ] .中国电机工程学报，2017，37（2）:412-423.
THOMAS V，KUMARAVEL S，ASHOK S. Fuzzy controller-based self-adaptive virtual synchronous machine for microgrid application [J ] .IEEE Transactions on Energy Conversion，2021，36（3）:2427-2437.
周晖，王跃，李明烜，等. 孤岛并联虚拟同步发电机暂态功率分配机理分析与优化控制 [J ] .电工技术 学报，2019，34（S2）:654-663.
兰征，刘祖潭，何东，等. 基于暂态电磁功率补偿的VSG并联系统有功振荡抑制策略 [J ] .电网技术，2023，47（1）:23-33.
SHUAI Z K，HUANG W，SHEN Z J，et al. Active Power oscillation and suppression techniques between two parallel synchronverters during load fluctuations [J ] .IEEE Transactions on Power Electronics，2020，35（4）:4127-4142.
石荣亮，兰才华，张群英，等. 储能VSG并联组网系统的有功振荡特性分析及其改进策略 [J ] .电力自动化设备，2024，44（5）:51-57.
石荣亮，兰才华，董政，等. 基于能量重构的构网型储能VSG有功振荡阻尼策略 [J ] .太阳能学报，2025，46 （1）:300-308.
颜湘武，贾焦心，王德胜，等.基于P/ω “导纳”的并联虚拟同步机功频响应建模与分析 [J ] .电工技术学报，2020，35（15）:3191-3202.
石荣亮，张烈平，王文成，等. 基于频率微分原理的储能变换器虚拟惯量控制策略研究 [J ] .中国电机工程学报，2021，41（6）:2088-2101.
0
浏览量
24
下载量
0
CSCD
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
AI问答- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 京ICP备09064830号-19
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies