分布式发电中的虚拟同步发电机技术.pdfVIP

第 3期 电 源 学 报 No．3 2012年 5月 Joum alofPowerSupply Mav．2012 分布式发电中的虚拟同步发电机技术 张 兴 ，朱德斌 ，徐海珍 (合肥工业大学电气与 自动化工程学院，合肥 230009) 摘要：随着分布式电源渗透率的不断提升，常规的分布式并网发电控制技术将会使得 电网的稳定性问题越发严 峻 ．虚拟同步发 电机技术 因其能够改善 电网稳定性而成为研 究的热点。首先介绍 了同步发 电机频率及 电压控制的机 理 ．接着介绍并分析 了现有的两大类具有典型性的虚拟同步发 电机技术方案及其控制原理，最后对虚拟同步发 电机 技术的发展方 向进行 了展 望 。 关键词 ：渗透率；惯性 ；一次调频 ；一次调压 ；虚拟 同步发电机 中图分类号 ：TM74 文献标志码 ：A 文章编号 ：2095—2805(2012)03—0001-07 引言 看 ．现有 的虚拟发 电机技术可 以分成两大类 ：电流 控制型虚拟同步发电机技术 切，电压控制型虚拟同 近年来 ，由于能源 、环境 、技术等 因素 ，新能源 步发电机技术 13『删。从 电网角度看 ，前者等效于受控 领域得到广泛的关注和发展 ，分布式 电源在电力系 电流源 ．适用于分布式 电源渗透率较低的电网环境 统的渗透率不断提升 ，与此 同时 ，传统的同步发 电 下的并网运行控制应用，而后者等效于受控 电压 机装置比例逐渐降低 ，电力系统的旋转备用容量及 源 ．适用于分布式电源渗透率高的弱网环境下的并 转动惯量相对减少。由于一次能源具有间歇性及不 网运行控制及微网孤 岛运行模式下的电压参考控 可控性 ．且常规的分布式并 网发 电控制较多采用 电 制应用。本文在阐述 电力系统同步发电机频率及 电 力 电子并 网逆变器模式 ，该模式并未体现常规 电力 压控制机理基础上 ，介绍了几种典型的虚拟同步发 系统固有的惯性及调频调压控制特性，这使得 电网 动机技术 ，并分析其各 自的控制原理和优缺点；最 稳定性问题越发严峻 【。在常规的电力系统 中，系统 后对现有技术进行总结 。并对虚拟同步发电机技术 频率、电压的动态特性与发电机转动惯量及系统调 的发展研究方向进行 了展望。 频调压控制有关 。而在基于电力电子逆变器并网的 分布式发 电系统中，若借助配备的储能环节 ，并采 1 电力系统同步发电机的频率及电压 用适当的并 网逆变器控制算法 ．使基于并网逆变器 控制机理 的分布式 电源从外特性上模拟或部分模拟 出同步 发 电机的频率及 电压控制特性，从而改善分布式系 同步发 电机 的频率及 电压控制直接关系到 电 统的稳定性 ，这就是所谓的虚拟同步发 电机 (Virtual 力系统的频率及 电压稳定性 。在此对其控制机理进 SynchronousGenerator)控制。 行简要介绍 。 目前 国内外众多研究机构 、高校 的学者对基于 1．1频率控制 虚拟同步发 电机思想的控制技术进行了广泛研究 ， 电力系统频率的变化调节过程具体表现为 同 不 同的虚拟 同步发 电机技术被提 出，从外特性上 步发 电机输人机械功率及输 出电磁功率的变化及 调节过程2【1]：(1)当系统有功负荷变化引起输人机械 收稿 日期 ：2012—05—20