模块化多电平MMC的虚拟同步发电机控制(VSG)并网仿真模型 [1]参考文献：《弱电网下 MMC

模块化多电平MMC的虚拟同步发电机控制(VSG)并网仿真模型 [1]参考文献《弱电网下 MMC 换流站的虚拟同步发电机控制策略研究_刘科》 [2]拓扑结构采用5电平三相MMC电路、载波移相调制、相间环流抑制控制策略、电容电压均衡控制策略 [3]VSG控制功频率环和无功电压环能够模拟同步发电机的惯量和阻尼特性并且可以自主参与交流系统的频率和电压调节。 功率等级500KW 仿真工况在1-2秒的时候模拟弱电网的频率跌落可以看到VSG实际输出的有功功率从500KW升至600KW无功功率仍能无静差跟踪给的值且三相电压电流的THD值5% 注设置频率波动和电压波动的扰动可以验证VSG控制的调频调压效果这个MMC-VSG并网仿真模型有点东西啊咱们直接拆开看核心部分。先整拓扑——5电平MMC主电路搭起来之后载波移相调制得配上。这里有个坑子模块电容电压均衡搞不好会炸波形。实测发现用排序法控制电容电压波动能压在±3%以内。代码里循环判断电容电压的部分得这么写for k1:SM_num if Vc(k) Vavg insert_flag(k) 1; //投入状态 else insert_flag(k) 0; //切除状态 end end // 按电压差值排序后选择最接近平均值的模块重点在VSG控制这块得让MMC表现得像个真同步机。功频环的转动惯量参数J特别关键500kW系统里取J0.8kg·m²时动态响应最稳。看这个微分方程实现void VSG_FrequencyLoop() { // 有功-频率控制 delta_P Pref - P_actual; domega_dt (delta_P - D*(omega - omega0)) / (2H); omega integrate(domega_dt); //数值积分 theta integrate(omega); //相位生成 }仿真时故意在1.5秒搞了个频率扰动电网频率从50Hz掉到49.5Hz。这时候VSG立马把出力从500kW飙到600kW整个过程200ms内完成。看电流波形明显变粗了但THD居然还能保持在4.2%左右这个相间环流抑制确实给力。模块化多电平MMC的虚拟同步发电机控制(VSG)并网仿真模型 [1]参考文献《弱电网下 MMC 换流站的虚拟同步发电机控制策略研究_刘科》 [2]拓扑结构采用5电平三相MMC电路、载波移相调制、相间环流抑制控制策略、电容电压均衡控制策略 [3]VSG控制功频率环和无功电压环能够模拟同步发电机的惯量和阻尼特性并且可以自主参与交流系统的频率和电压调节。 功率等级500KW 仿真工况在1-2秒的时候模拟弱电网的频率跌落可以看到VSG实际输出的有功功率从500KW升至600KW无功功率仍能无静差跟踪给的值且三相电压电流的THD值5% 注设置频率波动和电压波动的扰动可以验证VSG控制的调频调压效果调压特性更骚无功环里虚拟电抗参数Xv设置成0.15pu时电压跌落能自动补偿3%。注意这个PI参数整定Kp_Q 2.5; // 实测调参时从1.0逐步增加 Ki_Q 0.05; // 防止积分饱和 // 电压外环输出作为电流内环的参考 Iq_ref (Vref - Vt) * (Kp_Q Ki_Q/s);有个细节容易翻车——PWM载波频率和VSG控制周期必须同步。我们设了2kHz的开关频率对应的控制周期要精确到0.5ms。用时间戳校验发现超过10μs的时差就会导致5%以上的谐波畸变。最后上硬核数据稳态时交流母线电压THD 4.7%故障期间最高THD 5.8%但在3个周波内恢复到4.9%。这个表现比传统PQ控制强太多了关键是在支撑电网的同时还能保持电能质量属实把虚拟同步机的精髓玩明白了。