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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

考虑反馈通道可获得系统的开环传递矩阵函 的 电 压 为 750 V， 滤 波 器 的 LC 参 数 分 别 为 5 mH
数，两输入两输出系统的关系为 和 20 μF。从变压器高压侧计算，每台 VSG 对应
s 的电阻与电抗如表 所示。
G ωP (s) = （11） 1
( 2 ) ∆P
ω ref Js + Ds +
∆δ 表 1 各 VSG 对应的线路阻抗值
1 Table 1 Line impedance values corresponding to
G EQ (s) = （12） each VSG
∆Q
K qu (Js+ D)+
∆E VSG 电缆敷设距离/km R g X g
−G ωP (s)G EQ (s)G EP (s) VSG1 1.406 4 0.731 328 0.172 987
G ωQ (s) = （13）
∆Q VSG2 1.858 3 0.966 316 0.228 571
1−G ωP (s)G EQ (s)G EP (s)
∆δ
VSG3 0.462 8 0.240 656 0.056 924
−G ωP (s)G EQ (s)G FQ (s)
G EP (s) = （14） VSG4 1.956 0 1.017 120 0.240 588
∆P
1−G ωP (s)G EQ (s)G FQ (s) VSG5 0.554 1 0.288 132 0.068 154
∆E
VSG6 1.530 5 0.795 860 0.188 252
式中：G (s)、G (s)、G (s)、G (s) 分别为 ω/P、
EQ
ωQ
EP
ωP
E/Q、ω/Q 和 E/P 的闭环传递函数。 为了验证有功功率-频率控制效果，模拟调度
根据李雅普诺夫第一法，若传递函数的开环 中心向所有 VSG 发送功率调度指令，即有功功率
极点均位于复平面左侧，即可证明该系统稳定。 参考值阶跃时，观察各个 VSG 的暂态响应。假设
传递函数 G (s) 和 G (s) 仅存在一个开环极点，且 调度中心向所有 VSG 发送的有功功率调度指令值
22
11
位于复平面左侧；传递函数 G (s) 和 G (s) 存在多 如表 2 所示。定义阶跃点的前 0.2 s 为波形图原点，
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个惯性环节，且 σ 和 τ 均为正数，因此其开环极 传统 VSG 策略的有功功率波形和频率波形如图 5
点位于负实轴上。 所示。本文提出策略的有功功率波形和频率波形

如图 6 所示。
3 仿真验证
表 2 功率调度指令
Table 2 Power dispatch instruction
本文通过在 Matlab/Simulink 中搭建 IEEE-69 节 单位：kW
点网络模拟配电台区运行状态，从验证所提出方
VSG P ref 阶跃前 P ref 阶跃后
法的有效性和优越性。在 IEEE-69 节点网络中布 VSG1 6 15
置 6 个 VSG 模 拟 分 布 式 新 能 源 并 网 ， 如 图 4 所 VSG2 6 15
示。每个 VSG 通过 0.4/10 kV 变压器连接至对应节 VSG3 6 15
点，线缆统一采用 YJV22-3*50 电力线缆。直流侧 VSG4 2 8

VSG5 2 8

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 27
26 VSG6 2 8
VSG5
VSG2 66 67
10.5 kV 36 VSG4 25
50 Hz 从图 5~6 可以看出，传统策略的有功功率存
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
24 在明显的高次纹波，这说明传统策略的电流存在
VSG6
28 47 51 53 14 23 一定程度的谐波失真。观察有功功率稳态动态波
VSG1 VSG3 61 62 形 ， 发 现 存 在 明 显
29 48 52 54 15 22 VSG1、 VSG2、 VSG3、 VSG5
的低频振荡，而本文所述改进方法仅在 VSG3 和
30 49 55 60 63 16 21
VSG5 中观测到明显的低频振荡。此外，从系统
31 50 56 59 64 17 20
动态的角度来讲，传统策略和本文所述策略并没
32 65 18 19
33 34 35 57 58 有对阻尼产生较大的影响，即本文所述策略仍然
图 4 含 VSG 的 IEEE-69 节点网络 能够保留 VSG 的阻尼特性。
Fig. 4 IEEE-69 node network with VSGs 为了更加直观地对比 VSG 的稳态波形，定义

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