虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
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SHEN Tian-jiao1, ZENG Cheng1, WANG Qi1,2 (1 School o fElectrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China', 2 Department o fAutomation and Control, Henan Institute o f Technology, Xinxiang 453003, China) Abstract: Under-damped and low inertia problems caused by a large number of power electronic converters connected to power systems can be solved by virtual synchronous machine technologies. This paper illustrated the origin and development situation of virtual synchro nous machine technologies, analyzed the topological structure and working principle of virtual synchronous generators and motors, and ex pounded the specific application of virtual synchronous machines in territories, such as new energy resources grid connected, voltage source converter based high voltage and electromobile, pointing out that this technology has the extensive application prospect in the fields such as optimal electric power system operation, plug and play of new energy grid connected equipment implement etc. Key words: virtual synchronous machine; synchronous machine; power system; virtual inertia
随 着 “全 球 能 源 互 联 网 ”建 设 的 推 进 ，“源 网 -荷 友 好 互 动 模 式 ”对 源 、 网、荷之间的协调优 化 提 出 了 更 高 的 要 求 。新 能 源并网设备作为 电 源 ， 把新能源发电放在首位的同时，也应该兼具传统同 步发电机的特性，才能提高新能源发电在电网中的 核 心 竞 争 力 。在新能源并网过程中引入虚拟同步机 技 术 ，可以改善新能源发电系统的稳定性，对新能
关键词：虚拟同步机；同步电机；电力系统；虚拟惯量 中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2017)09-0006-05
Development and Application of Virtual Synchronous Machine
Technologies in Power Systems
摘 要 ：虚拟同步机技术可以有效解决大量电力电子变换器接入电力系统带来的欠阻尼和低惯量问 题 。概括了虚拟同步机技术的起源以及在各国的发展状况，分析了虚拟同步发电机和虚拟同步电动机的 拓扑结构及工作原理，阐述了虚拟同步机技术在新能源并网、柔性直流输电、电动汽车等中的具体应用， 指出其在优化电力系统运行方式、实现新能源并网设备的即插即用等方面具有广泛的应用前景。
电 工 电 气 （2017 No.9)
虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
wenku.baidu.com
虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
沈 天 骄 \ 曾 成 \ 王 琦 i’2
( 1 东 南 大 学 电气 工程 学 院，江 苏 南 京 2 1 0 0 9 6 ; 2 河 南 工 学 院 自 动 控 制 系 ，河 南 新 乡 453003)
虚 拟 同 步 机 （ v ir tu a l synchronous machine, VSM) 技 术 就 是 在 电 力 电 子 变 换 器 的 控 制 策 略 中 ， 引 入 同 步 电 机 的 机 械 方 程 和 电 磁 方 程 ，使得电力 电子变换器具备同步电机的机电特性。一个完整 的 虚 拟 同 步 机 系 统 主 要 由 电 力 电 子 变 换 器 、储能 单元以及控制模块组成。其中， 电力电子变换器 作 为 核 心 部 件 ，在 控 制 模 块 的 作 用 下 ，在这里可
基 金 项 目 ：河南省高等学校重点科研项目计划（17A 120008) 作 者 简 介 ：沈 天 骄 （1993-)，男，硕士研究生，研究方向为新能源发电与并网、电机控制等。
—6 —
虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
源 发 电 设 备 即 插 即 用 、友好接入电 网 具 有 重 要 意 义 。 除 此 之 外 ，虚 拟 同 步 机 技 术 在 各 种 类 型 的 并 网 电 力 电子设备中也具有广泛的应用前景。
1 虚拟同步机技术概述
1 . 1 虚拟同步机概念
以 等 效 为 可 控 电 压 源 。调 节 这 一 等 效 电 压 源 的 相 角就可以调节有功输出，调节幅值就可以调节无 功 输 出 。储能单元作为惯性环节，在这里主要是 起 缓 冲 的 作 用 ， 同时兼具一次 调 频 的 功 能 ，可以 有 效 防 止 系 统 频 率 突 变 和 出 现 低 频 振 荡 。如 图 1 所 示 ，根据虚拟同步机运用在电源侧还是负荷侧， 通常情况下可以分为虚拟同步发电机和虚拟同步 电动机两大类型。
随 着 “全 球 能 源 互 联 网 ”建 设 的 推 进 ，“源 网 -荷 友 好 互 动 模 式 ”对 源 、 网、荷之间的协调优 化 提 出 了 更 高 的 要 求 。新 能 源并网设备作为 电 源 ， 把新能源发电放在首位的同时，也应该兼具传统同 步发电机的特性，才能提高新能源发电在电网中的 核 心 竞 争 力 。在新能源并网过程中引入虚拟同步机 技 术 ，可以改善新能源发电系统的稳定性，对新能
关键词：虚拟同步机；同步电机；电力系统；虚拟惯量 中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2017)09-0006-05
Development and Application of Virtual Synchronous Machine
Technologies in Power Systems
摘 要 ：虚拟同步机技术可以有效解决大量电力电子变换器接入电力系统带来的欠阻尼和低惯量问 题 。概括了虚拟同步机技术的起源以及在各国的发展状况，分析了虚拟同步发电机和虚拟同步电动机的 拓扑结构及工作原理，阐述了虚拟同步机技术在新能源并网、柔性直流输电、电动汽车等中的具体应用， 指出其在优化电力系统运行方式、实现新能源并网设备的即插即用等方面具有广泛的应用前景。
电 工 电 气 （2017 No.9)
虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
wenku.baidu.com
虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
沈 天 骄 \ 曾 成 \ 王 琦 i’2
( 1 东 南 大 学 电气 工程 学 院，江 苏 南 京 2 1 0 0 9 6 ; 2 河 南 工 学 院 自 动 控 制 系 ，河 南 新 乡 453003)
虚 拟 同 步 机 （ v ir tu a l synchronous machine, VSM) 技 术 就 是 在 电 力 电 子 变 换 器 的 控 制 策 略 中 ， 引 入 同 步 电 机 的 机 械 方 程 和 电 磁 方 程 ，使得电力 电子变换器具备同步电机的机电特性。一个完整 的 虚 拟 同 步 机 系 统 主 要 由 电 力 电 子 变 换 器 、储能 单元以及控制模块组成。其中， 电力电子变换器 作 为 核 心 部 件 ，在 控 制 模 块 的 作 用 下 ，在这里可
基 金 项 目 ：河南省高等学校重点科研项目计划（17A 120008) 作 者 简 介 ：沈 天 骄 （1993-)，男，硕士研究生，研究方向为新能源发电与并网、电机控制等。
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虚拟同步机技术在电力系统中的发展及应用
源 发 电 设 备 即 插 即 用 、友好接入电 网 具 有 重 要 意 义 。 除 此 之 外 ，虚 拟 同 步 机 技 术 在 各 种 类 型 的 并 网 电 力 电子设备中也具有广泛的应用前景。
1 虚拟同步机技术概述
1 . 1 虚拟同步机概念
以 等 效 为 可 控 电 压 源 。调 节 这 一 等 效 电 压 源 的 相 角就可以调节有功输出，调节幅值就可以调节无 功 输 出 。储能单元作为惯性环节，在这里主要是 起 缓 冲 的 作 用 ， 同时兼具一次 调 频 的 功 能 ，可以 有 效 防 止 系 统 频 率 突 变 和 出 现 低 频 振 荡 。如 图 1 所 示 ，根据虚拟同步机运用在电源侧还是负荷侧， 通常情况下可以分为虚拟同步发电机和虚拟同步 电动机两大类型。