含谐波抑制环节的虚拟同步机控制系统仿真研究

作者:程锟; 丁惜瀛; 宫晶赢; 韩妍; 李晓东
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虚拟同步机控制策略是解决新能源并网惯性不足的有效手段,但其控制系统中的振荡环节使分布式电源并网过程中的谐波含量更高,成分更复杂。针对虚拟同步机控制系统中的谐波抑制问题,从虚拟同步机的控制机理出发,对系统在非线性负载下的谐波特性进行了仿真分析。在此基础上,提出了一种基于虚拟同步机控制的分频下垂谐波抑制策略,通过分频谐波提取技术提取主要谐波分量,并对每个主要谐波分量进行高斜率下垂控制,快速清除并网逆变器的输出谐波,因此,逆变器在传输功率时能够抑制特定的谐波。本文在MATLAB/Simulink仿真平台上建立了虚拟同步机控制系统的仿真模型。分别提取系统的三次谐波降和五次谐波降进行谐波降控制。每个谐波下垂控制的输出与基波域虚拟同步机控制的输出重叠,以获得逆变器的输入。对系统进行了仿真,选择了满足系统稳定运行的下垂系数。仿真结果表明,采用该策略后,系统在并网过程中不存在功率突变行为,较好地实现了虚拟同步机控制系统的并网惯性。同时,与传统的逆变器控制策略相比,该策略能更好地抑制谐波,电压谐波含量从31.36%降低到3.91%,电流谐波含量从50.24%降低到7.04%。