基于模型预测控制的虚拟同步机谐波抑制方法

摘要：虚拟同步机模拟了传统同步发电机的虚拟惯性，大大减少了高渗透率电力电子器件接入电网时产生的冲击，有效改善了微电网系统的稳定性。本文针对虚拟同步机暂态电压及PCC点非线性负载接入的电压谐波影响，提出了一种基于模型预测的虚拟同步机谐波抑制控制策略。首先，针对电压的暂态问题，加入模型预测控制用以替代传统电压-电流双闭环控制，能够有效提高暂态过程中电压反应速度，减小由于负载变化产生的电压畸变。其次，通过设计谐波不平衡抑制环，有效抑制非线性负载引起的谐波不平衡，并用虚拟阻抗解决线路阻感性引发的有功无功解耦控制问题。最后，对电能质量改善控制策略进行小信号稳定性分析。实验结果表明，通过Matlab/ Simulink以及Appsim半实物仿真机对控制策略进行的仿真，验证了该方法具有较好的性能改善作用。

关键字：微电网；虚拟同步机；模型预测控制；谐波抑制；虚拟阻抗；小信号分析