基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比

韩璐; 李少林; 秦世耀; 袁敞; 李鹏坤

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1761

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比

更新时间：2025-12-10

- 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比
- 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比
- 太阳能学报 2025年第11期页码：542-552
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1761
  中图分类号： M464
- 网络出版：2025-12-04，
  
  纸质出版：2025-12-04
- 稿件说明：
移动端阅览
韩璐, 李少林, 秦世耀, 等. 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比[J]. 太阳能学报, 2025,(11):542-552.

韩璐, 李少林, 秦世耀, et al. 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比[J]. 2025, (11): 542-552.
韩璐, 李少林, 秦世耀, 等. 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比[J]. 太阳能学报, 2025,(11):542-552. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1761.

韩璐, 李少林, 秦世耀, et al. 基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比[J]. 2025, (11): 542-552. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1761.

摘要

针对跟/构网型变流器宽频动态特性量化对比研究不足的问题

首先建立基于虚拟同步控制的跟/构网型并网变流器宽频动态小信号模型

并分别从时/频域验证模型准确性;在此基础上

基于特征模态与参与因子分析

量化比对跟/构网型变流器宽频动态特性及稳定性

提取弱阻尼特征模态及关键控制参数;进一步

基于根轨迹法分析虚拟惯量、一次调频等主动支撑参数和电网强度对跟/构网型变流器动态特性的影响及变化规律;最后

在Matlab/Simulink中搭建跟/构网型变流器的详细时域仿真模型

验证所得结论的准确性与有效性。

Abstract

Aiming at the problem of insufficient quantitative comparative study on the wideband dynamic characteristics of the grid-following/grid-forming converters

this study initially constructs a small-signal model to represent the wideband dynamics of grid-following/grid-forming converters under virtual synchronous control

followed by comprehensive validation in both time and frequency domains. Building upon this foundation

the research employs eigenmode and participation factor analysis to quantitatively assess and compare the wideband dynamic characteristics and stability of the converters

identifying weakly damped eigenmodes and pinpointing critical control parameters. Moreover

utilizing the root locus method

the study quantitatively examines how active support parameters—such as virtual inertia and primary frequency modulation—along with grid strength

influence the dynamic characteristics of the converters and delineates their patterns of variation. Conclusively

the accuracy and validity of the findings are substantiated through the development of a detailed time-domain simulation model of the grid-following and grid-forming converters in Matlab/Simulink.

关键词

Keywords

references

谢小荣, 贺静波, 毛航银, 等. “双高” 电力系统稳定性的新问题及分类探讨[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(2): 461-474.

QUAN X J, YU R Y, ZHAO X, et al.Photovoltaic synchronous generator: architecture and control strategy for a grid-forming PV energy system[J]. IEEE journal of emerging and selected topics in power electronics, 2020, 8(2): 936-948.

李少林, 王伟胜, 张兴, 等. 基于频率响应区间划分的风电机组虚拟惯量模糊自适应控制[J]. 电网技术, 2021, 45(5): 1658-1665.

LASSETER R H, CHEN Z, PATTABIRAMAN D.Grid-forming inverters: a critical asset for the power grid[J]. IEEE journal of emerging and selected topics in power electronics, 2020, 8(2): 925-935.

秦世耀, 齐琛, 李少林, 等. 电压源型构网风电机组研究现状及展望[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(4): 1314-1334.

BECK H P, HESSE R.Virtual synchronous machine[C]//2007 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation. Barcelona, Spain, 2008: 1-6.

DRIESEN J, VISSCHER K.Virtual synchronous generators[C]//2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting-Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century. Pittsburgh, PA, USA, 2008: 1-3.

张学广, 付志超, 陈文佳, 等. 弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(7): 139-145.

葛豪宇, 杨明, 方聪, 等. 弱电网下计及并网逆变器耦合效应的新型锁相环设计方法及其稳定性分析[J]. 电网技术, 2024, 48(12):5108-5117.

张进, 李少林, 王伟胜, 等. 双馈风电机组虚拟惯量控制量化分析与参数优化整定[J]. 电网技术, 2023, 47(4): 1369-1379.

杨欢红, 焦伟, 黄文焘, 等. 考虑暂态功角稳定和故障限流的并网逆变器下垂暂态控制策略[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51(23): 59-70.

何鑫, 左芸裴, 杨映海, 等. 基于虚拟同步机参数自适应调节的并网逆变器控制策略研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(7): 259-266.

ARGHIR C, JOUINI T, DÖRFLER F. Grid-forming control for power converters based on matching of synchronous machines[J]. Automatica, 2018, 95: 273-282.

姜汉周, 潘欢, 纳春宁. 混合负载下基于虚拟振荡器控制的离网逆变器控制策略研究[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51(9): 88-96.

朱作滨, 孙树敏, 丁月明, 等. 基于自适应VSG控制策略永磁直驱风电系统研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 116-124.

张继红, 宋广宇, 熊伟, 等. 基于虚拟复阻抗的增强型鲁棒电压下垂控制方法及环流抑制策略[J]. 太阳能学报, 2021, 42(12): 401-409.

李志军, 贾学岩, 王丽娟, 等. 基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略[J]. 太阳能学报, 2021, 42(7): 78-85.

伍文华, 陈燕东, 周乐明, 等. 虚拟同步发电机接入弱电网的序阻抗建模与稳定性分析[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(6): 1560-1571, 1853.

谢震, 许可宝, 秦世耀, 等. 基于电压源型和电流源型双馈风电机组稳定性对比分析[J]. 电网技术, 2021, 45(5): 1724-1735.

王晓东, 李凯凯, 卢奭瑄, 等. 基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略[J]. 太阳能学报, 2018, 39(5): 1418-1425.

刘淇玉, 李永刚, 王月, 等. 构网型并网逆变器状态空间建模及稳定性分析[J]. 华北电力大学学报(自然科学版), 2024, 51(1): 83-93.

MIDDLEBROOK R D.Small-signal modeling of pulse-width modulated switched-mode power converters[J]. Proceedings of the IEEE, 1988, 76: 343-354.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

考虑疲劳载荷的双馈风电场有功功率分配方法

基于鲁棒复合控制的直驱风电机组次同步振荡抑制策略

基于滑模变功率跟踪的PV-VSG控制技术

虚拟同步发电机技术控制的MMC型固态变压器

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略