VSG技术应用典型分析

1、VSG技术应用典型分析摘要：随着科学技术的不断发展，更多的专业技术也逐渐得到了更为深入的研究与更为广泛的应用。VSG技术做为电力系统中的重要构成技术之一，其稳定性分析也直接决定着其在应用过程中的技术价值。相较于西方发达国家而言，虽然我国对于VSG技术的研究时间较晚、研究基础较差，但目前也基本实现了对于VSG技术的基础性研究与应用。基于此，本文将从VSG技术的稳定性分析、VSG技术在电力系统中的应用分析这两个方面的开展分析研究，得出更为系统性的研究基础，以此促进我国VSG技术的更好应用及发展。关键词：VSG技术；稳定性分析；技术应用基于我国对于VSG技术的研究进度与研究基础，本文在VSG技术的稳

2、定性分析中以小信号稳定性分析和暂态稳定性分析做为研究对象，以此对VSG技术进行基础性的阐述。最后在此基础上，本文将从新能源、柔性直流输电两个方面分析VSG技术在我国的典型技术应用。一、VSG技术的稳定性分析（一）小信号稳定性分析小信号稳定性通常是指系统同步性在小干扰情况下的同步维系能力，而系统的同步性维系能力往往也取决于系统中的原件联系性与配置控制特殊性等因素，从现阶段的VSG技术稳定性分析研究成果来看，VSG技术中的小信号稳定性影响因素中，包含系统初始状态、运行状态等方面【1】。虽然我国对大电网中的小信号稳定性分析研究，正在逐渐趋向稳定，但是对于VSG技术的相关研究理论却依旧有待提升。与传统

3、的电力系统有所不同，VSG技术中的小信号稳定问题差异性与技术难点也是传统电力系统研究中从未涉及到的技术研究内容。从两方面来看：一方面，VSG技术属于一种电力系统中的电子接口，因此其电子接口的控制参数繁杂多变【2】，面对这样的情况就需要相关的VSG技术分析人员通过定量分析的方法，对VSG的运行域值参数进行稳定关系的分析,以此为后续控制器的优化设计环节提供指导性数据；另一方面，当前我国的VSG技术与小信号稳定性的系统影响规律仍在梳理，很多重要的灵敏度变量状态也需要进行更深入的研究与分析。为更好的分析出VSG技术系统稳定性与运行域值参数之间的关系。我国学者也通过构建VSG逆变器、VSG控制器、VSG

4、滤波器、VSG复合模型等方式，逐渐延伸出了VSG系统运行过程中的小信号高阶稳定模型【3】。通过VSG系统运行过程中的小信号高阶稳定模型，对参与因子与根轨迹进行了功率参考值、下垂系数值、电压控制增益、电流控制增益等多种状态的变量参与分析，并通过根轨迹方法分析了负荷功率变化、有功-频率调节系数以及无功一电压调节系数等参数变化对系统稳定的影响。若是从VSG的运行域值参数角度进行分析，VSG的运行域值参数定量分析与并网功率跟踪之间则存在一定程度上的影响。但是由于电感参数与电阻参数在VSG实际运行过程中并未出现合理范围之外的数值幅度变化，因此其影响在现阶段的研究中只能归为较小的影响范畴。除此之外，VSG

5、的惯性转动数值也决定了VSG自身的振荡频率，从而产生动态响应变化。从国内现阶段的研究进展来看，VSG参数的优化及设计问题，可以通过并网系统的动态特性与静态特性作为具体的约束条件，以此从工作频率、功率、电压等级、开关频率等方面，结合小信号高阶模型对系统的运行域值参数进行稳定性需求分析，最后对分析所得的VSG控制参数进行统一设计与反复优化，以此证明VSG控制参数与调频系数的科学合理性【4】。在参数的选择范围方面，若需要对其系统动态特性进行深入优化，则可以通过扩大数值取值范畴等方式，逐渐提升系统的稳定性与鲁棒性。出于综合性权衡，在对VSG小信号稳定性进行改善优化的过程中，还可以针对VSG控制的特有算

6、法对相关的运行域值参数进行系统性的动态响应稳定影响分析，从而得出VSG的惯性时间数值、阻尼系数、下垂系数的影响变化，从而在系统动向、系统调量、稳定时长等数值进行持续性的设计与优【5】化。（二）暂态稳定性分析暂态稳定性分析在VSG技术中与小信号稳定性分析的不同之处在于，暂态稳定性分析一般情况下都是以线性处理为主，暂态稳定性在电力系统中通常是指电力系统在严重干扰情况下的同步维系能力，其同步维系能力与转子功角关系具有非常密切的联系。在传统的同步发电机之中，转子具有相对稳定的惯性，通常都不能够瞬间从初始状态转换到新的变化平衡数值之上。因此，当转子加速面积超过减速面积时，整个电力系统便会出现暂态失衡的状

7、态。但是相较之下的VSG技术则能够通过其自身强大的可控制性，将电网参数从严重干扰的变化状态转到新的平衡状态之中。虽然我国在VSG暂态稳定分析这一方面的研究并没有集中性的技术研究，但是通过现阶段的Lyapunov函数算法以及面积等量分析法，则能够推算出VSG虚拟惯性定量对整个系统的暂态稳定性影响。利用Lyapunov函数算法和bang-bang控制方法，则能够改变VSG的惯性参数，从而提升系统的暂态稳定性。而利用等量面积分析法则能够分析出整个系统在运行过程中的动能变化与势能变化，以此整理出VSG控制参数与加速面积、减速面积之间的参数区域关系。这样的验证过程也是Negativemomentofin

8、ertia.NMIVSG概念中的关键性技术理论实证基础。通过惯性定量转动变化控制技术，则可以增强整个电力系统中的暂态稳定性，以此检验实证的最终结果。基于上述技术研究成果，我国的国内学者还在此基础上提出了VSG运行过程中的VirtualRotorInertialQuantitativeSelf-adaptation控制算法，这一控制算法确定了系统中的惯性定量系数选择原则与暂态响应超调要求与阻尼标准，从而更好的对惯性定量系数进行灵活性的选取【6】。二、VSG技术在电力系统中的应用分析（一）并网新能源基于我国近年来所提出的“新能源发展策略”，新能言发电系统的技术研究与技术实践也逐渐走向成熟阶段。将V

9、SG技术与并网新能源相互结合，虽然我国在这一方面的实践比国外发达国家晚很多，但是在持续性的研究过程中也已经对VSG技术与并网新能源相互结合，有了基础性的了解。通常情况下，整流器与逆变器是新能源发电中最主要的变流器构成部分。而将VSG技术引入到变流器的控制策略中，不仅实现了VSG技术的新应用，同时也为新能源中的并网控制带来了更多的可能性。双馈感应电机与直驱同步电机是我国风力发电系统中的主要发电机种类，其电能转换系统中的变流器结构通常都是左右相邻的，在机侧整流器进行极限功率跟踪的过程中，网侧逆变器则通过母线直流控制进行合理电压输送。通过VSG技术，并网新能源系统中的变流器则可以通过VSG技术的特殊

10、优势，对系统与阻尼中缺失的惯性定量数值进行虚拟性的定量数值补偿，从而提升整个电力形同的运行稳定性，以此实现和谐并网。（二）柔性直流输电（VSC-HVDC）VSC-HVDC能够通过电压环流全控器实现对输出电压的相角控制与赋值控制，进而对交流侧无功及有功功率进行控制。虽然传统的HVDC系统中，也可以通过矢量控制实现无功及有功功率交流解耦，但是其系统弊端则在于无法实现电网中动态阻尼效应的惯性支撑。因此将VSG技术运用到VSC-HVDC系统中，则可以有效的将整流侧与逆变侧进行区分，从而在VSC-HVDC系统中形成同步发电机与同步电动机，以此实现VSC-HVDC系统中的同步特性。这样的VSC-HVDC系

11、统不仅拥有更良好的暂态稳定性，同时也能够体现出系统中的动态调频特性，从而更为有效的防止频率突变，在最大程度上改善系统对于直流电压的协同能力与控制能力。三、结论综上所述，VSG技术与传统的电力系统相比其稳定性控制优势明显更强。因此，在未来的研究过程中则需要重视到VSG技术在稳定性方面的运行特性与运行规律，以此实现其更多的技术应用价值。并在此基础之上，逐渐通过技术研究将其尝试应用到更多的科研以及社会领域之中，最终实现我国在VSG技术方面的更好发展，以科技发展促进国家经济增效。参考文献：1 王含瑜.基于虚拟同步发电机技术的岸电并网控制J.机电设备，2020,37(05)：73-77.2 徐浩祥，贾燕冰，任春光，张佰富，马荣荣.基于虚拟同步机的电动汽车双向变流器功率控制J/OL.电测与仪表：1-82020-10-29.3 邓争，刘国荣，张真源，刘科正基于虚拟同步机的双馈风电机组自适应控制J.电网与清洁能源，2020，36(08)：73-81.张怡，张