小信号

基于阻抗的建模与分析方法是目前分析和解决新能源并网宽频带振荡问题的有效工具之一。集中开发远距离输送是中国新能源开发利用的重要形式，在新能源基地的发电装备中，风光发电装备的阻抗模型已经较为完善，但是现有汽轮发电机组的宽频带阻抗模型均存在一定的简化，不能完整地反映汽轮发电机组的宽频带阻抗特性。基于频域小信号建模方法，建立了计及原动机、调速器、励磁系统、轴系和同步机的汽轮发电机宽频阻抗模型，在Matlab/Simulink中建立了汽轮发电机的仿真模型，通过扫频验证了所提模型的正确性，分析了不同环节对阻抗的影响，最后以汽轮发电机组经串联补偿装置并网系统为例，验证了所提模型在次/超同步振荡问题分析上的有效性。

直流微电网系统规模不断增大，大量变流器并入电网导致稳定性问题严峻，传统阻抗分析法在建立复杂拓扑网络的等效模型时存在一定局限性。为此，文章提出基于广义阻抗比的改进阻抗分析法，首先推广传统阻抗比的概念，根据端口特性建立系统等效模型，推导并定义广义阻抗比来表征系统稳定性。进一步对系统进行小信号建模，得出基于广义阻抗比的稳定判据进行分析。最后，通过算例分析和时域仿真验证了所提方法在多变流器直流微电网系统稳定性分析中的正确性和有效性。

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)因可提高电网中的阻尼和惯量而备受关注。在线路呈现高阻抗比以及大功角工况下，针对VSG输出有功功率与无功功率之间存在严重的功率耦合问题，在前馈补偿策略的基础上，提出自适应前馈补偿控制策略。首先引入VSG的基本控制策略，分析功角对线路功率耦合的影响。然后，在前馈补偿策略的基础上，引入自适应前馈补偿功率解耦控制策略，通过自适应修改前馈补偿系数对功率耦合量进行补偿，消除有功功率和无功功率之间的耦合。建立基于所提自适应前馈补偿的小信号模型，分析所采用解耦策略对系统稳定性的影响。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证该解耦控制策略不仅有效消除了功率环之间的耦合，还显著增强了VSG输出功率的暂稳态性能。

应用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术的光储系统在并网运行工况发生改变时，VSG输出功率和频率会发生较大波动。为了减缓功率-频率振荡，提出一种多参数协同自适应控制策略，该策略能有效抑制系统波动。首先根据VSG小信号模型，推导出系统满足相角稳定裕度条件下虚拟惯量J和阻尼系数D的取值范围。其次考虑到有功下垂系数Kf会改变系统功率-频率特性的敏感程度，设计了包含J、D、Kf的三参数协同自适应变化函数，为实现阻尼系数在第二阶段缓慢减小和第四阶段进一步增大，引入了频率差值积分项。然后，为进一步验证此方法在系统受大扰动时的适用性，在小信号分析的基础上进行VSG暂态稳定性分析。最后，在Matlab/Simulink平台的仿真模型中针对不同工况进行验证。仿真结果表明，无论在大扰动还是小扰动工况，采用改进后的方法都能够很好地增强系统稳定性。

基于MMC（模块化多电平换流器）的高压直流输电广泛应用于大规模新能源外送，然而MMC控制器的惯性滞后特性可能带来小信号稳定性问题。首先，分析同步发电机的机械惯性，类比提出适用于MMC控制器的惯性二阶统一表达式。然后，基于MMC闭环控制器的动态特性和惯性滞后特性，提出连接弱电网的MMC控制器的小信号稳定性判据。最后，通过对双侧MMC并网系统的仿真分析，验证了所提稳定性判据的正确性。

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题，提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先，建立VSG并联系统有功环小信号模型，分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理。然后，基于微分超前校正思想并结合VSG有功环控制结构，将有功功率反馈至频率偏差之上，从而增大系统阻尼程度并抑制VSG并联系统有功暂态振荡。接下来，建立改进型VSG并联系统状态空间模型，通过根轨迹分析系统动态响应性能。最后，通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案能够有效抑制VSG并联系统有功暂态振荡，并且不影响其稳态有功特性。

为提升高比例风电渗透下电力系统的频率稳定性，同时解决风储联合系统调频过程中参数间相互影响难以兼顾导致系统调频控制性能不佳的问题，提出一种基于改进型线性自抗扰控制策略(linear active disturbance rejection control, LADRC)的构网型(grid-forming, GFM)储能调频控制策略。首先，在传统应用LADRC对角频率进行快速控制的基础上，引入有功差额补偿，加速有功指令响应速度，消除参数互耦。同时，针对构网型储能调频控制策略参数影响规律，分析了角频率和参考功率至输出功率的小信号模型，推导控制环节传递函数，实现对系统调频性能优化。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建风储联合系统仿真模型，对不同控制策略在不同工况下电网频率和储能出力的变化情况进行对比分析。结果表明，所提控制策略有效提升复杂工况下风储联合系统对电网频率的支撑能力。

为增加系统惯性，直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator, VDCG)控制方案，但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge, SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡，而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems, RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题，提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS 组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-Pm关系式并引入SOC均衡因子，能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配，并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型，分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后，利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明：所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS 的SOC均衡，具有良好的可扩展性。

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行，进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动，严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键，为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题，提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略，该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进，可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降，从而改善系统动态性能。同时，通过对传统下垂控制策略的改进，可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数，在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下，根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进，可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后，对所提出的控制策略进行了小信号分析，同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响，突出了所提策略的鲁棒性，并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。

随着柔性直流输电技术在远海风电的广泛应用，海上换流站接入远海风电场时出现了中频振荡现象，严重危害系统安全稳定运行。为此，提出了一种基于虚拟导纳的中频振荡抑制策略。首先，采用模块化状态空间法建立了海上风电场经柔直送出系统的小信号模型。然后，采用参与因子分析方法揭示了影响中频振荡的关键因素，并分析了各关键因素对中频振荡的影响特性。在此基础上，提出在柔直控制系统中添加虚拟导纳的阻尼控制策略，并基于阻尼控制器对中频、LCL振荡的差异影响划分了控制器参数的稳定域。最后，在Matlab/Simulink中搭建时域仿真模型。结果表明，所提策略在系统不同运行工况下均可有效抑制中频振荡，提高了系统稳定性。