考虑内外环交互作用的VSG并网振荡特性

《考虑内外环交互作用的VSG并网振荡特性》是一篇探讨虚拟同步机（VSG）在并网运行过程中振荡特性的学术论文。该论文聚焦于VSG系统中内外环控制之间的相互作用，分析其对系统稳定性及动态性能的影响，为优化VSG控制策略提供了理论依据和技术支持。

VSG作为一种模拟同步发电机特性的控制方法，广泛应用于分布式能源接入电网的场景中。通过引入虚拟惯性和阻尼特性，VSG能够提升系统的频率调节能力，增强微电网和弱电网环境下的运行稳定性。然而，在实际应用中，VSG系统常常面临并网振荡问题，这不仅影响系统的稳定运行，还可能引发设备损坏或功率波动。

为了深入研究这一问题，本文从VSG的控制结构出发，重点分析了其内部的有功-无功环（内环）与外部的频率-电压环（外环）之间的交互作用。传统的VSG控制策略通常将内外环分开设计，但这种分离方式忽略了两者之间可能存在的耦合效应。当系统受到扰动时，内外环的相互作用可能导致振荡现象的发生，进而影响系统的动态响应。

论文首先建立了包含内外环控制的VSG数学模型，并通过小信号分析方法对系统的稳定性进行了评估。研究结果表明，内外环之间的耦合效应会显著改变系统的特征根分布，从而影响系统的阻尼特性。特别是在某些特定工况下，内外环的交互作用可能诱发低频振荡，这对系统的安全运行构成威胁。

此外，论文还通过仿真验证了所提出的分析方法的有效性。采用MATLAB/Simulink搭建了VSG并网系统的仿真模型，并在不同负载变化和电网扰动条件下进行了测试。仿真结果表明，当内外环控制参数设置不合理时，系统确实会出现明显的振荡现象。而通过调整控制参数，如内环的比例积分系数和外环的频率参考值，可以有效抑制振荡，提高系统的稳定性和响应速度。

针对上述问题，论文提出了几种优化控制策略。其中包括改进内外环的耦合控制方式、引入自适应调节机制以动态调整控制参数，以及采用前馈补偿技术来减少内外环之间的干扰。这些策略能够在一定程度上缓解内外环交互带来的负面影响，提升VSG系统的整体性能。

综上所述，《考虑内外环交互作用的VSG并网振荡特性》这篇论文通过对VSG系统内外环控制交互作用的深入研究，揭示了其在并网运行过程中可能出现的振荡现象及其成因。论文不仅提供了理论分析和仿真验证，还提出了相应的优化控制策略，为VSG在实际工程中的应用提供了重要的参考价值。