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电力系统虚拟同步机与惯量支撑技术设计.docx
资料介绍
电力系统虚拟同步机与惯量支撑技术设计
1 引言
随着大量电力电子接口的新能源和储能设备接入电网，电力系统的惯量水平持续下降，给频率稳定带来了严峻挑战。虚拟同步机技术通过模拟同步发电机的惯量响应、阻尼特性和调频特性，使电力电子设备具备与传统同步发电机类似的电网支撑能力，是提升新型电力系统频率稳定性的关键技术。本文基于STM32G474嵌入式平台，探讨虚拟同步机与惯量支撑技术的实现方案。
2 虚拟同步机原理
2.1 同步发电机数学模型
同步发电机的机电暂态模型描述了转子运动方程：J dω/dt = Tm - Te - D(ω - ω0)，其中J为转动惯量，ω为转子角速度，Tm为机械转矩，Te为电磁转矩，D为阻尼系数。虚拟同步机通过电力电子变换器的控制算法模拟该方程，使变换器表现出与同步发电机类似的惯量和阻尼特性。虚拟惯量常数H（VSG的惯量大小，单位秒，典型值2-10秒，H越大，惯量响应越强，但响应速度变慢）和阻尼系数D（VSG的阻尼特性，单位N·m·s/rad，典型值10-50，D越大，振荡衰减越快，但稳态偏差增大）是VSG的核心参数。
2.2 VSG控制架构
VSG控制架构包括：有功-频率控制（模拟转子运动方程，根据有功功率指令和电网频率计算虚拟转子角速度，响应时间<20ms，频率控制精度±0.05Hz）、无功-电压控制（模拟励磁调节器，根据无功功率指令和电网电压计算虚拟励磁电压，响应时间<50ms，电压控制精度±1%）、虚拟阻抗控制（模拟定子阻抗，限制短路电流，虚拟阻抗值0.1-0.5pu，短路电流限制在1.5倍额定电流以内）、电流内环控制（快速电流跟踪，实现虚拟电动势到实际电流的转换，电流环带宽500Hz，响应时间<2ms）。
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| STM32G474逆变器_技术文件_1137_电力系统虚拟同步机与惯量支撑技术设计.docx | 39K |
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