- 頭條南航學者提出適用于畸變電網下的虛擬同步整流器電流諧波抑制方法2022-08-25 作者：徐健、曹鑫 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語南京航空航天大學自動化學院的研究人員徐健、曹鑫、郝振洋、楊奇，在2022年第8期《電工技術學報》上撰文，提出一種適用于畸變電網下的虛擬同步整流器電流諧波抑制方法。他們首先運用阻抗分析法，研究電網諧波電壓對虛擬同步整流器并網電流的影響機制；其次，基于阻抗分析，提出一種電網諧波電壓前饋的方法，通過增大諧波頻率處的網側阻抗，削弱電網諧波電壓對并網電流的影響，實現對電流諧波的抑制；最后，采用小信號分析法，研究前饋因子的取值方法，并評估系統的穩態與動態性能。
隨著經濟和科技的迅速發展，新能源發電裝機比例不斷上升。然而，在帶來電能的同時，新能源發電技術因引入大量高頻、低慣性的電力電子裝置而給傳統電網造成了較大沖擊。由于虛擬同步機能夠模擬同步電機的阻尼特性，為電網提供適度的慣量支撐，因此該技術受到了廣泛關注。
虛擬同步機技術是將電力電子裝置按照同步電機的數學模型進行建模和控制的一種新興變換器控制方法。目前，對虛擬同步機的研究多集中于理想電網情形。虛擬同步機技術可使電力電子變換器表現出類似同步電機的阻尼和慣量特性，從而促進電源或負荷與電網的友好交互。然而，因實際電網運行工況較為復雜，電網電壓畸變將導致虛擬同步變換器的并網電流發生嚴重畸變。
為此，南京航空航天大學自動化學院的研究人員徐健、曹鑫、郝振洋、楊奇，在2022年第8期《電工技術學報》上撰文，提出一種適用于畸變電網下的虛擬同步整流器電流諧波抑制方法。他們首先運用阻抗分析法，研究電網諧波電壓對虛擬同步整流器并網電流的影響機制；其次，基于阻抗分析，提出一種電網諧波電壓前饋的方法，通過增大諧波頻率處的網側阻抗，削弱電網諧波電壓對并網電流的影響，實現對電流諧波的抑制；最后，采用小信號分析法，研究前饋因子的取值方法，并評估系統的穩態與動態性能。
圖 虛擬同步整流器實驗平臺實物
研究人員指出，采用本方法后，虛擬同步整流器抑制諧波電流的能力增強。在實驗室諧波種類豐富，THD為2.8%的交流電網輸入下，可將并網電流的THD從16.46%降至3.6%。他們采用小信號分析法研究電網諧波電壓的前饋因子取值范圍，在提升虛擬同步整流器并網電流質量的同時可保證其控制的穩定性，使系統具有充足的相位裕度。
另外，研究人員表示，采用電網諧波電壓前饋法提升了虛擬同步整流器在不同電網工況下的適應性，完成了20kW功率等級的實驗驗證。仿真和實驗結果證明了所提控制方法可有效抑制畸變電網情形下虛擬同步整流器的電流諧波，提升控制品質，為大功率虛擬同步整流器的實際運用提供了實驗依據。
本文編自2022年第8期《電工技術學報》，論文標題為“基于電網諧波電壓前饋的虛擬同步整流器電流諧波抑制方法”。本課題得到了國家自然科學基金資助項目的支持。
