随着风、光等新能源接入电网，电力电子设备在新型电力系统中的占比不断攀升，导致电网强度不断减弱。而采用构网控制的并网换流器对新型弱电网具有良好的适应性，能提供电压和频率支撑，具有广阔的应用场景。在多种构网控制策略中，虚拟同步机控制（Virtual Synchronous Generators, VSG）的应用最为广泛，其不仅能模拟传统同步发电机的下垂特性，还能为系统提供惯量。然而，由于等效阻尼不足，VSG存在低频振荡风险。为解决这一问题，通常增大VSG摇摆方程中的阻尼项以提供机电阻尼。实际上，该阻尼项的增大会受到预期下垂特性的约束，改变该阻尼项会不可避免地影响系统的下垂特性。因此，亟需提出一种阻尼优化策略，使其在不影响系统下垂特性和原稳态运行点的条件下，提升系统的阻尼水平，抑制低频振荡。

熊小玲副教授课题组针对VSG等效阻尼不足时可能引发的低频振荡问题，采用了系统阻尼转矩模型与小信号模型相结合、定性分析和定量计算相结合的手段，探明了复转矩模型和小信号模型之间的关系，深入分析了VSG各控制回路对系统阻尼水平的影响，揭示了VSG低频振荡机理。基于复转矩模型，提出一种在功率控制环中引入辅助支路的阻尼提升策略，成功实现了其在不影响系统原有下垂特性和稳态运行点的前提下，始终为系统提供正阻尼这一关键性能，突破了VSG低频振荡致稳策略这一关键技术，并且在宽短路比条件下，该致稳技术仍具有效性。本研究成果大幅提升了VSG的阻尼水平，有效降低了低频振荡风险，为构网型换流器的建模以及稳定性分析提供了基础理论与关键技术支撑。

                            ▲图一 三相并网换流器实验平台                     

           ▲ 图二 阻尼提升技术

2024年8月，该研究工作的系列成果“An Additional Damping Torque Method for Low-Frequency Stability Enhancement of Virtual Synchronous Generators”连续发表在国际顶级一区SCI期刊IEEE Transactions on Power Electronics上，论文的通讯作者是新能源电力系统全国重点实验室熊小玲副教授，新能源电力系统全国重点实验室是论文唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、台达电力电子科教发展计划等项目资助，论文的表征及测试得到了武汉大学黄萌教授、丹麦奥尔堡大学Frede院士的支持。

Reference： X. Xiong, X. Li, B. Luo, M. Huang, C. Zhao and F. Blaabjerg, "An Additional Damping Torque Method for Low-Frequency Stability Enhancement of Virtual Synchronous Generators," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 39, no. 12, pp. 15858-15869, Dec. 2024

初审：李美琪

复审：张洪

终审：彭跃辉