多虚拟同步机并联系统的功频振荡建模与分析

黎俊铭; 石荣亮; 李军徽; 白馨元; 赖振晖

doi:10.20204/j.sp.2026.05012

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多虚拟同步机并联系统的功频振荡建模与分析

系统稳定与控制 | 更新时间：2026-05-20

- 多虚拟同步机并联系统的功频振荡建模与分析
- Modeling and Analysis of Power-frequency Oscillation in Multi-virtual Synchronous Generator Parallel Systems
- 智慧电力 2026年54卷第5期页码：98-105
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2026.05012
  中图分类号：
- 纸质出版：2026
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黎俊铭,石荣亮,李军徽,白馨元,赖振晖.多虚拟同步机并联系统的功频振荡建模与分析[J].智慧电力,2026,54(5):98-105.

doi:10.20204/j.sp.2026.05012
黎俊铭,石荣亮,李军徽,白馨元,赖振晖.多虚拟同步机并联系统的功频振荡建模与分析[J].智慧电力,2026,54(5):98-105. DOI： 10.20204/j.sp.2026.05012.

doi:10.20204/j.sp.2026.05012 DOI：

摘要

多虚拟同步机（VSG）并联系统存在功率与频率振荡风险，威胁着系统运行的安全性和稳定性。现有小信号建模方法结构复杂，难以全面揭示系统在不同扰动下的功频响应特性。为此，首先基于机电比拟原理，在不同扰动条件下构建了多VSG并联系统的机械导纳模型，推导了系统功频响应的传递函数。其次，将基于该传递函数的频域响应结果与MATLAB/Simulink时域仿真结果进行对比分析，揭示并验证了多VSG并联系统在不同参数下的功频振荡特性及其变化规律。最后，通过2台100 kVA-VSG并联系统的实验，进一步验证了所建机械导纳模型和相关理论分析的正确性。

Abstract

Multi-virtual synchronous generator (VSG) parallel systems face the risk of power and frequency oscillations

which threaten the safety and stability of system operation. Existing small-signal modeling methods are structurally complex and cannot fully reveal the power-frequency response characteristics of the system under different disturbances. To address this issue

first

based on the electromechanical analogy principle

a mechanical admittance model of a multi-VSG parallel system is constructed under different disturbance conditions

and the transfer function of the system's power-frequency response is derived. Second

the frequency-domain response results based on this transfer function are compared and analyzed with time-domain simulation results from MATLAB/Simulink

revealing and validating the power-frequency oscillation characteristics and their variation laws of the multi-VSG parallel system under different parameters. Finally

experiments on a two-unit 100 kVA VSG parallel system further verify the correctness of the established mechanical admittance model and the associated theoretical analysis.

关键词

Keywords

references

陶劲宇，秦川，金宇清，等. 面向新型电力系统的负荷模型研究综述 [J ] .电力系统保护与控制，2025，53（5）：168-187.

王文坚，陈飞雄，林世琦. 新型电力系统下调频容量需求计算与储-荷调频方法研究综述 [J ] .智慧电力，2025，53（12）：1-12.

石荣亮，黎俊铭，董政，等. 构网型虚拟同步机中暂态阻尼的作用、实现与研究前景分析 [J ] .东北电力大学学报，2025，45（1）：22-34.

王雪，刘林，卓庆东，等. 基于虚拟惯量控制的新型电力系统功率差前馈振荡抑制方法 [J ] .中国电力，2024，57（4）:68-76.

FU S Q，SUN Y，LI L，et al. Power oscillation suppression in multi-VSG grid by adaptive virtual impedance control [J ] .IEEE System Journal，2022 16（3）：4744-4755.

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.

MD A H，HEMANSHU R P，et al. Evolution of microgrids with converter-interfaced generations：Challenges and opportunities [J ] .International Journal of Electrical Power and Energy Systems，2019 109：160-186.

秦本双，徐永海. 多虚拟同步机并网系统功频振荡模态分析 [J ] .中国电机工程学报，2021，41（19）：6570-6581.

涂春鸣，谢伟杰，肖凡，等. 多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析 [J ] .电力系统自动化，2020，44（15）：77-86.

WANG R，WANG Y B，ZHANG P J，et al. System modeling and robust stability region analysis for multi-inverters based on VSG [J ] .IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics，2024，12（6）：6042-6052.

LI X P，HUANG S，WANG Z L，et al. Decentralized frequency restoration and power oscillation damping control for islanded microgrids with multiple VSGs [J ] ，Journal of Modern Power Systems and Clean Energy，2025，13（2）：564-573.

石荣亮，兰才华，王国斌，等. 基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功振荡抑制策略 [J ] .电力系统保护与控制，2023，51（14）：118-126.

冯夏云，汪飞，李玉菲，等. 下垂控制逆变器输出阻抗外特性建模及参数敏感性分析 [J ] .中国电机工程学报，2020，40（21）：7012-7022.

王颖杰，刘涵，张箫，等. 多逆变器交流分布式并联系统谐波交互分析方法 [J ] .电力系统自动化，2025，49（5）：164-175.

WU W H，CHEN Y D，ZHOU L M，et al. Sequence impedance modeling and stability comparative analysis of voltage-controlled VSGs and current-controlled VSGs [J ] .IEEE Transactions on Industrial Electronics，2019，66（8）：6460-6472.

HONG L C，SHU W T，WANG J H，et al. Harmonic resonance investigation of a multi-inverter grid-connected system using resonance modal analysis [J ] .IEEE Transactions on Power Delivery，2019，34（1）：63-72.

SUN K，YAO W，FANG X M，et al. Impedance modeling and stability analysis of grid-connected DFIG-based wind farm with a VSC-HVDC [J ] .IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics，2020，8（2）：1375-1390.

WANG S K，LIU Z，LIU J J，et al. Small-signal modeling and stability prediction of parallel droop-controlled inverters based on terminal characteristics of individual inverters [J ] .IEEE Transactions on Power Electronics，2020，35（1）：1045-1063.

文天舒，张纯江，张恺轩，等. 异构变流器并联系统全频段振荡抑制策略研究 [J ] .高压电器，2025，61（11）：118-128.

张平，蔡环宇，石健将，等.应用P/w （Q/E）“导纳”的逆变器并联系统稳定性分析方法 [J ] .中国电机工程学报，2016，36（9）：2486-2493.

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.

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.

王杨，廖鹏，杨孟凌，等. 多类型无功控制下VSG的有功响应特性分析与功率耦合强度量化 [J ] .智慧电力，2025，53（10）：61-69.

FIRESTONE F A. A new analogy between mechanical and electrical systems [J ] .The Journal of the Acoustical Society of America，1933，4（3）：249-267.

秦本双，徐永海，贾焦心.基于机械导纳法的SGs/V SGs转矩-频率动力学建模与分析 [J ] .中国电机工程学报，2020，40（21）：6903-6913.

LIANG C F，SHI R L，JU C W，et al. Small-signal modeling and characteristic comparative analysis for a single grid-connected grid-forming VSG with full-order and second-order [J ] .Engineering Science and Technology，an International Journal，2024，59：101879.

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