含谐波抑制环节的虚拟同步机控制系统仿真研究

作者：程锟; 丁惜瀛; 宫晶赢; 韩妍; 李晓东

来源：控制与信息技术, 2022, (02): 22-28.

DOI：10.13889/j.issn.2096-5427.2022.02.500

• 虚拟同步机
• 分频下垂
• 谐波抑制
• 稳定性分析
• 并网惯性

虚拟同步机控制策略是解决新能源并网惯性缺失问题的有效手段，但其控制系统中存在的振荡环节使分布式电源并网过程中的谐波含量更高、成分更加复杂。针对虚拟同步机控制系统的谐波抑制问题，文章首先从虚拟同步机控制机理出发，仿真分析非线性负载条件下系统的谐波特点；在此基础上，提出一种基于虚拟同步机控制的分频下垂谐波抑制策略，其通过分频谐波提取技术提取主要谐波成分，分别对各次主要谐波成分进行高斜率下垂控制，快速清理并网逆变器输出的谐波，让逆变器在传输功率的同时具有抑制特定次谐波的能力。本研究在Matlab/Simulink仿真平台构建了虚拟同步机控制系统仿真模型，分别提取系统中的3次和5次谐波进行谐波下垂控制，将各次谐波下垂控制的输出与基波域虚拟同步机控制的输出相叠加以获得逆变器的输入，并对系统进行稳定性分析，选取满足系统稳定运行的下垂系数。仿真结果表明，采用该策略后，系统在分布式电源并网过程中没有功率突变行为，很好地实现了虚拟同步机控制系统并网惯性；同时，相比传统逆变器控制策略，该策略能更好地抑制谐波，电压谐波含量从31.36%下降到3.91%，电流谐波含量从50.24%下降到7.04%。

• 单位
  沈阳工业大学