目前新型电力系统呈现的高比例可再生能源、 高比例电力电子设备特征,导致电网缺乏惯性支撑使得新型电力系统的电压与频率稳定性面临挑战。作为一种模拟同步发电机外特性的并网逆变器控制技术 ,虚拟同步机 ( V irtua l S y n c hr o n ous Ge n e rato r, VSG)不仅可为系统提供电压和频率支撑,还可改善高渗透率新能源发电并网系统的稳定性。随着电网中分布式新能源接入数量的增多和接入容量占比的增长,配电网呈现出越来越明显的弱电网特性,大规模新能源集群接入弱电网带来的宽频带振荡、谐波等稳定性问题日益突出,如何评价电网的强弱程度也成为近年来研究的热点问题之一。[1] 如今文献针对分布式供电系统中功率振荡问题提出了多种方法,并分析了系统失稳的原因,其中状态空间法和基于阻抗稳定性分析法是现阶段分析并网系统稳定性较重要的两种方法。由于基于阻抗的稳定性分析法主要用谐波线性化方法建立阻抗模型,并结合阻抗稳定性判据方法,研究系统稳定性,分析过程简单方便。[2]因此本文采用序阻抗建模的方法分析并网逆变器的稳定性问题。 文献[3]和[4]研究了外环和内环的控制参数对电压型变换器的影响。文献[5]研究了交流电压幅值控制器、虚拟导纳控制和电流控制器的不同参数对电压型变换器稳定性的影响。结果表明,增大交流电压幅值控制器的积分增益和增大电流控制器的比例增益可以改善系统的稳定性。考虑X/R比影响在强弱电网下的VSG控制并网逆变器的稳定性还不是很清楚。在[6]和[7]中,采用单输入单输出传递函数来分析X/R比与稳定性的关系。[8]然而,分析X/R比对VSG控制并网逆变器稳定性的影响还需要进一步的研究,并在强弱电网下进行比较。 为了分析强电网和弱电网下X/R比对于VSG控制系统稳定性的影响,本文采用序阻抗建模的方法。主要的贡献如下:(1)详细分析了VSG控制并网变换器;(2)基于序阻抗建模绘制正负阻抗的波特图,进行全面稳定性分析;(3)建立了时域仿真模型,并将其用于理论分析中得到的评估。 在第一部分中,详细介绍了VSG控制并网变换器序阻抗建模的基本结构与原理,在第二部分中,在Matlab/Simulink中建立了时域仿真模型,验证了理论稳定性分析的结果。详细分析了强电网和弱电网下X/R比对于系统稳定性的影响。最后在第三分部分中对于全文进行总结,得出结论。