基于VSG（电压源逆变器）的逆变器资源的多级阻尼控制方案，用于稳定低惯性电网

《IEEE Transactions on Sustainable Computing》：Multi-Stage Damping Control Scheme for VSG-Enabled Inverter-Based Resources to Stabilize Low-Inertia Power Grids

虚拟同步发电机控制下的低频振荡抑制与辅助阻尼控制方案研究。摘要：分析了基于虚拟同步发电机（VSG）的Grid-Forming（GFM）方案在低惯性母线接入的逆变器资源（IBRs）对系统低频振荡（LFOs）的影响，提出混合H?/H∞辅助阻尼控制（SDC）方案，通过参数不确定性分析和IEEE 39节点系统仿真验证其有效性和鲁棒性。

　　

摘要：

本文研究了通过网格形成（GFM）方案控制的基于逆变器的资源（IBRs）对低频振荡（LFOs）和电力系统动态行为的影响。这些IBRs集成在惯性较低的母线上，其对系统稳定性的影响至关重要。本研究采用了基于虚拟同步发电机（VSG）控制的GFM方案来管理IBRs。电力系统与VSG控制的IBRs的有功和无功功率控制回路之间的动态相互作用对系统的LFOs有显著影响。当VSG控制回路参数增加时，这种影响变得更加明显，特别是虚拟惯性常数(H)、虚拟阻尼系数D以及虚拟电压增益系数Kq。这些动态相互作用可能会引入新的、阻尼较弱的LFOs，从而对系统的动态行为产生负面影响。为了解决这一问题，本文提出了一种补充阻尼控制（SDC）方案，旨在改善IBRs的阻尼特性并减轻其引起的功率振荡。SDC方案包括一个多级的混合分布式阻尼控制器，该控制器与IBRs的无功控制回路集成在一起。在SDC方案的设计过程中考虑了参数变化的不确定性以及干扰输入的显式建模。此外，所提出的SDC在IEEE 39节点系统上进行了鲁棒性验证。该系统在多种运行条件下进行了测试，包括负载增加、网络拓扑变化以及可再生能源的接入。特征值分析使用MATLAB完成，而动态仿真则通过实时数字模拟器（RTDS）进行。仿真结果证实，所提出的SDC有效改善了系统的LFOs动态行为。