Page 76 - 《中国电力》2026年第4期

2026 年 第 59 卷

(
 )  Δδ 1
∆Q ∞ ∑2ER g + E g X g cosδ 0 +R g sinδ 0    式(4) s


=   ( )   （4）
∆E   ω 2n 2 2   _
g
n=1 ref X +R g ΔP′ 1 1
ΔP _ ω ref Js+D Δω
VSG 控制是模拟同步发电机转子和定子方程 + +
G FQ (s)
而研发的并网控制方法 [31-32] 。它根据同步机二阶
G EP (s)
转子方程建立构网功角，根据同步机定子方程建
_
立构网电压，具体可以参考文献 [33]。 ΔQ + 1 1 ΔE
_ + ΔQ′ K qu Js+D
VSG 的无功功率和电压之间呈现下垂特性，
但是 VSG 转子运动为定子带来了惯性特征 [34] 。 式(5)
在 VSG 系统中，频率波动不仅影响电网的动 图 3 增强型 VSG 控制
态响应，还会通过 VSG 控制策略反馈至电压调节 Fig. 3 Enhanced VSG Control
机制 [35] 。VSG 系统中功角和电压的大信号互动机
理如图 2 所示。 式中：H (s)、H (s) 分别为 ω/Q 和 E/P 支路状态
FQ
EP
采集传递函数；k 、k E P 分别为 ω/Q 和 E/P 支路的
FQ

ΔP 1 1 Δω 1
P ref δ 比例增益；τ 为采集环节的惯性时间常数。
+ _ ω ref Js+D s
FQ
EP
P 由于 H (s) 和 H (s) 呈现高通滤波器的特性，
将会放大潜在的高频谐波，对电能质量产生影响。
式(1)~(3)
Q 因此将各个支路状态采集值经过惯性环节后反馈
_
+ 1 1 ΔE 至小信号输入端，实现滤除高频谐波以及维持采
E
Q ref K qu Js+D +
ΔQ + 集值状态，即
U ref k FQ ( 1 )
G FQ (s) = 1− （7）
图 2 电压与频率的互动机理 σs+1 τs+1
Fig. 2 Mechanism of voltage-frequency interaction
( )
k EP 1
G EP (s) = 1− （8）
σs+1 τs+1
2 增强型 VSG 控制策略
式中：G (s)、G (s) 分别为 ω/Q 和 E/P 支路完整
EP
FQ
的传递函数；σ 为滤波环节的惯性时间常数。
考虑到传统 VSG 在多节点网络中存在有功功
增强型 VSG 控制相比于传统 VSG 控制增加了
率静态波动的问题 [36-38] ，本文提出增强型 VSG 改
两 条 回 路 ， 使 得 P/ω 和 Q/E 支 路 之 间 存 在 反 馈 。
善有功功率波动，进而避免频率的静态波动。
因此增强型 VSG 是一个两输入两输出控制系统，
增强型 VSG 根据构网功角方程和构网电压方
其前向通道的传递函数为
程的特性建立交叉反馈支路，其控制结构如图 3
 1


所示。 G 11 (s) =


 ω ref (Js+ D)


图 3 中存在两条反馈支路，分别是频率小信  1




 G 22 (s) = （9）
号 Δω 至 ΔQ 支路和 ΔE 至 ΔP 支路。ω/Q 和 E/P 的  K qu (Js+ D)





支路传递函数分别为 G (s) 和 G (s)。 G 12 (s) = −G 11 (s)G 22 (s)G EP (s)


FQ
EP




调节功率参考值能够直观反映系统状态，宽  G 21 (s) = −G 11 (s)G 22 (s)G FQ (s)
频振荡也能直观体现在小信号中。为采集小信号 式中：J 为 VSG 的惯性系数；D 为 VSG 的阻尼系数；
宽频振荡状态，采用实际值与惯性环节比较的形 K 为 u VSG 无功-电压控制环的下垂系数；G (s)、
q 11
式实现采集，同时引入比例增益修正采集值，即 G (s)、G (s)、G (s) 为两输入两输出系统参数之
12
22
21
( )
1 间的关系函数。
H FQ (s) = k FQ 1− （5）
τs+1
输入与输出关系具体表示为
( ) [ ] [ ][ ]
1 ∆ω G 11 (s) G 12 (s) ∆P
H EP (s) = k EP 1− （6） = （10）
τs+1 ∆E G 21 (s) G 22 (s) ∆Q
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