虚拟同步发电机（技术小贴士什么是虚拟同步发电机和虚拟直流电机）

时间：2022-12-15 浏览：66 分类：百科

随着越来越多的新能源通过电力电子装置接入电力系统，现代电力系统逐步从同步电机主导的大惯性、高阻尼强电网转向为以电力电子变换器主导的柔性弱电网。光伏、风电等可再生能源的并网接口变换器相较于传统蒸汽轮机，“刚性”有余而惯性不足。

虽然电力电子变换器的引入使得供电系统能量流动可控，系统响应速度与效率得到提升，可以在多时间尺度下对供电系统能量流动进行管理，但其缺乏同步电机等旋转器件所具备的大惯性、高阻尼特性，进而造成大规模新能源接入电网后，电力系统整体的惯性降低，失稳风险上升。

虚拟惯性控制策略的提出，确保了在电力电子装置大规模接入电网时，电网仍能具备足够惯性抑制网内频率及电压波动，传统虚拟惯性控制在控制环中引入微分调节环节，带来高频噪声干扰问题。因此有学者提出通过对变换器控制环路进行适当调节，使得变换器输出特性表现出旋转器件大惯性、高阻尼的特点。

首先运用在以光伏、风电等可再生能源组成的交流电网并网接口上，通过模拟同步发电机运行特性使之具备同步发电机类似的旋转惯性、阻尼特性及下垂特性，称为虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）控制策略。

交流系统引入虚拟同步发电机控制策略避免了电压源变换器（Voltage Source Converter, VSC）连接到电网带来的电网惯性减小、系统稳定性降低的问题。

而在直流系统包括直流微电网内部及直流微电网群子网之间，为保持网内或网间功率波动的惯性响应，提升母线电压动态稳定性，提出模拟直流电机输出特性的虚拟直流电机（Virtual DC Motor, VDCM）控制策略，直流VSC通过模拟直流电机机械惯性响应过程，提升直流微电网对网内及网间功率波动的惯性响应能力。

本文编自2021年第6期《电工技术学报》，论文标题为“基于P-U下垂特性的虚拟直流电机控制策略”，作者为支娜、丁可、黄庆辉、李武华、张辉。