模型简介

此模型应用谐波线性化方法，推导VSG的正、负序输出阻抗模型，并编程可视化。文件主要包含VSG并网仿真模型，阻抗扫频程序。主要参考文献：序阻抗视角下虚拟同步发电机与传统并网逆变器的稳定性对比分析。适合VSG并网稳定性分析学习，性价比很高！

VSG拓扑

下图为典型VSG控制的拓扑结构，现VSG控制特别基础，参考文献巨多，便不再对原理进行赘述。

序阻抗建模

VSG是在静止坐标系下进行控制，因此不能在 同步旋转坐标系下进行小信号线性化建模。本文采 用谐波线性化方法，推导VSG的正、负序输出阻 抗模型。在时域中，加入正、负序小信号扰动后， VSG的A相输出端电压和输出电流为：

VSG的内电势、输出端电压和输 出电流的表达式为 

在VSG的三相调制波的相角θ中引入相角扰 动∆θ。∆θ为谐波小扰动信号引起的 相角扰动，θ1为VSG三相调制波中基波分量的相 角。∆θ在频域的表达式： 

正、负序扰动电压和电流对∆θ [f]的影响是解耦的，可独立分析正序扰动电压 和电流、负序扰动电压和电流与∆θ [f]的关系。∆θ在θ中是由于谐波扰动信号引起的，为小扰动量， 因此可得： 

结合频域卷积定理，并忽略非线性耦合，可求出正、 负序扰动电压电流与cos θ[f]的关系为 ：

VSG的输出无功功率是由滤波电感Lf上的电 压幅值差决定，通常Lf的值较小，所以其上的电压 幅值差较小。另外，VSG的输出端电压波动也较小，所以在小信号建模时可认为Em为常量。考虑电压 电流信号采样延时、PWM延时和低通滤波器的影响，可得VSG的频域正、 负序阻抗：

模型主体

正负序阻抗幅频特性曲线

图中，实线和虚线分别表示所建VSG的正 序和负序阻抗模型；点划线表示电网的阻抗Zg(s)。 从图中可知：阻抗测量结果和所建的阻抗模型能够 很好地吻合，证明了VSG序阻抗建模的正确性。

Nyquist图

无论是电网变弱还是VSG并网 台数增加，IRvsgp(s)的Nyquist曲线都是正好包围 (-1,j0)点两圈，VSG对弱电网的适应能力较强， 并且在VSG渗透率高的时候系统依然稳定。另外， VSG像同步发电机一样，稳定运行时无需锁相环， 不受锁相环控制带宽的影响。因此，VSG是实现弱 电网下高渗透率新能源发电的一种有效方法。  

参考文献

序阻抗视角下虚拟同步发电机与传统并网逆变器的稳定性对比分析-伍文华