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摘要
虚拟同步发电机（VSG）模拟同步发电机的运行机制，引入了有功调频和无功调压控制环节，与传统电流控制型变流器不同，是一种电压控制型策略。文中立足电压控制型虚拟同步发电机控制结构和网源协调特性，构建小信号分析模型，分析在不同控制参数与电网参数场景下的振荡模态，进而掌握电压控制型虚拟同步发电机并网系统的高频谐振特性，并针对性提出高频谐振抑制策略。首先，分别建立电压控制型虚拟同步发电机、传统变流器各控制和电气环节的小信号分析模型，通过特征根分析方法，定量分析所有特征根的振荡模态和阻尼比，发现电压控制型虚拟同步发电机存在与传统变流器类似的高频振荡模态；同时分析虚拟同步发电机控制参数变化、电网强弱场景对其高频谐振阻尼作用机理。其次，基于电压控制型虚拟同步发电机控制策略，以有源阻尼方法为解决思路，提出基于电流内环前端通道引入虚拟阻抗控制策略的谐振抑制方法，抑制其高频谐振。最后，利用Matlab/Simulink仿真和RT-LAB控制器在环实验结果验证所提出的控制策略，结果表明虚拟阻抗控制环节起到有效正阻尼作用，相比于无源阻尼方法，在无需额外增加测点和外部控制量的情况下，电压控制型VSG网侧阻尼特性改善，暂态响应能力增强，高频失稳现象得到有效抑制。
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单位国网冀北电力有限公司; 国家电网公司; 华南理工大学
