Page 75 - 《中国电力》2026年第4期

徐涛等：基于交叉支路增强 VSG 控制的谐波抑制策略 2026 年第 4 期

高 阶 传 递 函 数 ， 这 将 大 大 增 加 控 制 复 杂 度 [17-21] 。 值；δ、E 分别为 VSG 的功角和构网电压值。值
VSG 通过采集 GFC 输出的有功功率和无功功率实 得注意的是，图 1 中的配电网节点并非等效为一
现功角和电压的构建，其谐波也会被控制器采集 个强电源，以象征性的交流电压源作为示意。
或在控制器内部被滤除。依赖控制器的滤波器滤
除谐波并不会从根源治理谐波。目前，传统的变 GFC 逆变器侧 电网侧
直 E g ∠θ
流器的谐波治理通过安装或者调节硬件滤波器的 流 + L f E∠δ X g R g
母 U bus
_
方 法 实 现 [22] 。 但 是 随 着 分 布 式 新 能 源 的 不 断 建 线 C f 配电网
节点
设，增加硬件会使得成本增加。此外，安装硬件
P ref
滤波器会影响构网型变流器输出功率。为此，另
+ _
δ 1 1 1
一部分学者采用虚拟阻抗的技术路线治理系统谐 PWM s Js+D ω ref P
波 。 文 献 [23] 通 过 与 相 邻 的 电 力 电 子 变 换 器 通 发生器 E 1 1 _ Q
+ Js+D K qu +
信，融合虚拟阻抗的策略，调节系统的谐波分量。 +
发电侧 控制系统 U ref Q ref
文献 [24] 将虚拟阻抗吸收的虚拟功率反馈至 VSG
功率环，进而抑制谐波对功率-频率控制的影响。 图 1 VSG 系统连接交流电网的拓扑模型
Fig. 1 Topology modeling of VSG systems connected to
虚拟电阻策略往往基于电压环和电流环结构，而
the AC grid
对于没有双环结构的 VSG 可通过重塑 VSG 等效
阻抗的方法实现。文献 [25] 引入虚拟电感重塑电 GFC 通过模拟同步发电机的外特性，是一种
能 够 实 现 自 主 构 建 电 压 和 功 角 的 并 网 变 流 器 设
网故障点至 VSG 的等效阻抗，实现了 VSG 并网
运行下电网谐波抑制。但其并没有考虑 VSG 多机 备。GFC 连接至电网节点或电网物理模型可等效
为两组交流电压源之间的互动 [28-30] 。仅考虑基波
协同运行工况和多节点配电网应用场景。综上所
述，面向无电压环和电流环的谐波抑制策略，并 的情况下，GFC 向电网节点输送有功功率 P 和无
且成功应用在多节点配电网中的方法仍然存在学 功功率 Q 分别为
术空白。 EE g R g E 2 g
P = √ sin(δ−θ +γ)− 2 2 （1）
考虑到大量新能源发电设备接入多节点配电 X +R 2 g X +R g
2
g
g
系统可能导致谐波问题显著增多，从而影响电能
X g E 2
EE g g
质量和电网稳定性。本文提出了一种基于增强型 Q = √ cos(δ−θ +γ)− 2 2 （2）
2
g
VSG 控制策略的创新方法，旨在系统性地提高电 X +R 2 g X +R g
g
能质量并优化电网响应。该策略通过对传统 VSG 式中：E 为 VSG 的构网电压值；E 为配电网节点
g
控制算法的深度改进，结合动态优化控制和系统 电压幅值；γ 为线路等效阻抗角度。
响应调节，从控制层面抑制谐波用电传播，从而 实际上任何电力电子设备都会产生谐波，即
提升电能质量。 使低通滤波器能够抑制高频谐波，但低阶奇次谐

波仍会留存下来，进而影响电能质量。谐波电流
1 VSG 系统拓扑模型 共同作用于线路阻抗和负载，对电力系统和用电
负荷造成损害。值得注意的是，随着谐波频率增
VSG 连接交流配电网节点的拓扑模型 [26-27] 如
加，GFC 功率小信号可用传递函数形式表达。其
图 1 所示。图 1 中：U bu s 和 E 分别为直流母线电 中有功功率至功角的传递函数 ∆P/∆δ为
g
压和配电网节点电压幅值；θ 为配电网节点的相  ( ) 
∆P ∞ ∑ EE g X g cosδ 0 +R g sinδ 0  

位；R 和 g X 为逆变器侧至配电网节点的线路电阻 =    ( )    （3）
g
∆δ   ω 2n X +R 2  
2
和基波电抗；L 和 f C 为低通滤波器电感和电容； n=1 ref g g
f
控制回路部分 P 、Q 、ω f 和 U f 分别为有功功 式中：n 为谐波阶数； ∆·为变量“ ·”对应的小信
ref ref re re
率、无功功率、频率和电压的参考值；P、Q 分 号分量，即谐波分量之和； δ 0 = δ−θ。
别为 GFC 向电网输送的有功功率和无功功率计算 无功功率至电压的传递函数 ∆Q/∆E为
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