随着化石能源的枯竭,以新能源为主体的分布式能源(Distributed Generation Sources,DGs)开始兴起。利用新能源进行发电,无论是并入大电网还是单独为负载进行供电,都需要通过电力电子变换技术对新能源发电进行变换,就能得到符合标准的电源。但是电力电子变换设备不具有传统同步发电机(Synchronous Generator,SG)的惯性、阻尼大和输出阻抗大等优点。在高渗透率的分布式能源情况下,引入大量电力电子逆变器,在扰动作用下导致系统的频率和功率振荡。针对上述问题,本文采用了一种通过数学模型模拟SG外特性的虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略,并针对传统VSG控制策略下并网频率和功率的稳定性改善不明显,提出了自适应惯量阻尼协同控制的VSG控制策略。本文的研究内容如下:1.VSG的数学建模。借鉴传统SG的工作机理,逆变器控制表现出惯量与阻尼特性,同时搭建了虚拟励磁器与虚拟调速器,实现了 VSG的一次调频与调压功能。在负载突增的情况下,基于VSG控制策略的逆变器离、并网模式时能够稳定运行,为下文的自适应惯量与阻尼协同控制奠定了基础。2.VSG同步并网控制方法的研究。设计一种基于锁相环控制技术(Phase Locked Loop,PLL)的预同步并网控制策略,能实现VSG的平滑并网,是VSG并网运行控制的前提。3.VSG的小信号模型分析。利用小信号模型分析主电路的参数和惯性、阻尼参数对功率的影响情况;然后,根据电路的约束条件设计了滤波器的参数;最后,运用小信号方程设计了控制器参数。通过仿真有效地验证了参数设计的合理性,保证了 VSG能够正常运行。4.VSG的自适应惯量与阻尼控制。从物理特性分析虚拟惯量与阻尼对VSG运行特性的影响,同时研究扰动作用下VSG的动态响应过程。提出了自适应惯量阻尼协同控制方法并给出了系统参数的设计原则;然后,运用李雅普诺夫法判断系统的稳定性,证明了该控制策略下的系统能够稳定运行;最后,建立了基于该控制策略的VSG控制模型并进行仿真对比,仿真结果表明该控制策略下超调量较小,稳定时间较短,验证了该控制策略的优越性。