基于序阻抗的虚拟同步发电机并网稳定性分析及虚拟阻抗设计

在分布式发电高渗透率的微电网中，虚拟同步发电机（VSG）因可提供必要的频率和电压支撑而被广泛关注，其并网稳定性研究已成为热点问题。该文首先在获得VSG输出序阻抗矩阵的基础上，通过建立单输入单输出（SISO）等效模型，并结合Nyquist准则对VSG进行并网稳定性分析；然后，针对正负序之间存在的频率耦合现象，基于所建SISO等效序阻抗模型，对比分析了考虑频率耦合效应前后的VSG输出阻抗特性，揭示了频率耦合效应对VSG并网稳定性的影响机理，以及造成VSG并入强电网失稳的根本原因；最后，在上述机理分析的基础上，提出一种用于提升系统稳定性的虚拟阻抗简化设计方法，该方法从提升系统的幅值裕度的角度出发，直接利用SISO等效输出阻抗与电网阻抗二者的交互关系实现虚拟阻抗的定量计算，简化了虚拟阻抗的设计过程。仿真结果验证了稳定性分析的正确性以及虚拟阻抗设计方法的有效性。