Аннотация
Рост доли энергоресурсов на основе сетевых преобразователей (ЭРСП) в распределённых энергосистемах сопровождается снижением её суммарной инерционности, что требует имитации ЭРСП динамических свойств синхронных генераторов. Существующие подходы к настройке системы управления ЭРСП в режиме виртуального синхронного генератора (ВСГ) не устанавливают явных аналитических связей между параметрами виртуальной инерции, коэффициентами статизма и нормируемыми показателями качества электроэнергии, что вынуждает применять итерационные методы при проектировании и первичной наладке систем управления ЭРСП. В настоящей работе предложена аналитическая методика параметрического синтеза режима ВСГ на примере системы накопления электрической электроэнергии (СНЭЭ) мощностью 350 кВт, 690 В, 50 Гц, в которой единственными входными данными служат три нормируемых показателя: допустимое относительное отклонение угловой частоты, максимально допустимая скорость изменения частоты и допустимое относительное отклонение напряжения. На основе уравнения качания в нормированной мощностной форме получены аналитические выражения для коэффициента статизма по частоте, виртуального момента инерции, постоянной времени фильтра выделения переменной составляющей (washout-фильтр) и коэффициента статизма по реактивной мощности и напряжению (Q–U), каждое из которых связывает параметр ВСГ с физически интерпретируемым нормируемым показателем качества напряжения. Установлено, что инерционная постоянная однозначно определяется допустимым RoCoF и номинальной частотой и не зависит от номинальной мощности сетевого преобразователя, что позволяет масштабировать параметры ВСГ без перенастройки. Предложенная методика обеспечивает связь между нормируемыми показателями качества электроэнергии и параметрами режима ВСГ и применима для ЭРСП, работающих в режиме формирования и поддержания частоты и напряжения в точке присоединения.
Ключевые слова
виртуальный синхронный генератор, система накопления электрической энергии, инерционная постоянная, максимально допустимая скорость изменения частоты, washout-фильтр, коэффициент статизма по частоте, коэффициент статизма по реактивной мощности и напряжению
1. ГОСТ Р 58092.1-2021. Системы накопления электриче-ской энергии (СНЭЭ). Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2021. 43 с.
2. ГОСТ Р 71521-2024. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Технические требования к системам накопления электроэнергии, работающим в составе энергосистемы. М.: Росстандарт, 2024. 10 с.
3. Grid-Forming Converters: Control Approaches, Grid-Synchronization, and Future Trends – A Review / R. Rosso, X. Wang, M. Liserre, X. Lu, S. Engelken // IEEE Open Journal of Industry Applications. 2021. Vol. 2. Pp. 93-109. doi: 10.1109/OJIA.2021.3074028.
4. Grid-Synchronization Stability of Converter-Based Resources – An Overview / X. Wang, M.G. Taul, H. Wu, Y. Liao, F. Blaabjerg, L. Harnefors // IEEE Open Journal of Industry Applications. 2020. Vol. 1. Pp. 115-134. doi: 10.1109/OJIA.2020.3020392.
5. Li Y., Gu Y., Green T.C. Revisiting Grid-Forming and Grid-Following Inverters: A Duality Theory // IEEE Transactions on Power Systems. 2022. Vol. 37. No. 6. Pp. 4541-4554. doi: 10.1109/TPWRS.2022.3151851.
6. Grid Forming Inverter Modeling, Control, and Applications / D.B. Rathnayake, M. Akrami, C. Phurailatpam, S.P. Me, S. Hadavi, G. Jayasinghe, S. Zabihi, B. Bahrani // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 114781–114807. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3104617.
7. A Review of Current-Limiting Control of Grid-Forming Inverters under Symmetrical Disturbances / B. Fan, T. Liu, F. Zhao, H. Wu, X. Wang // IEEE Open Journal of Power Electronics. 2022. Vol. 3. Pp. 955-969. doi: 10.1109/OJPEL.2022.3227507.
8. Zhong Q.-C., Weiss G. Synchronverters: Inverters That Mimic Synchronous Generators // IEEE Transactions on In-dustrial Electronics. 2011. Vol. 58. No. 4. Pp. 1259-1267. doi: 10.1109/TIE.2010.2048839.
9. Self-Synchronized Synchronverters: Inverters without a Dedicated Synchronization Unit / Q.-C. Zhong, P.-L. Ngu-yen, Z. Ma, W. Sheng // IEEE Transactions on Power Elec-tronics. 2014. Vol. 29. No. 2. Pp. 617-630. doi: 10.1109/TPEL.2013.2258684.
10. Суворов А.А., Илюшин П.В. Модернизация алгоритма виртуального синхронного генератора для управления системой накопления электроэнергии в микросети // Электричество. 2024. № 7. С. 14-29. doi: 10.24160/0013-5380-2024-7-14-29.
11. Управление сетевым инвертором на основе виртуального синхронного генератора при изменении плотности электрической сети / А.А. Суворов, А.Б. Аскаров, В.Е. Рудник, Б.Д. Малюта // Электричество. 2023. № 3. С. 35-51. doi: 10.24160/0013-5380-2023-3-35-51.
12. Улучшение демпфирующих свойств виртуального син-хронного генератора с помощью корректирующего со-гласно-параллельного регулятора / А.Б. Аскаров, А.А. Суворов, Н.Ю. Рубан, П.П. Радько // Электричество. 2024. № 1. С. 18-36. doi: 10.24160/0013-5380-2024-1-18-36.
13. Optimal grid-forming control of battery energy storage sys-tems providing multiple services: modeling and experimental validation / F. Gerini, Y. Zuo, R. Gupta, A. Zecchino, Z. Yuan, E. Vagnoni, R. Cherkaoui, M. Paolone // Electric Power Systems Research. 2022. Vol. 212. 108567. doi: 10.1016/j.epsr.2022.108567.
14. Адаптивный алгоритм регулирования реактивной мощ-ности сетевых инверторов солнечных электростанций / Г.Н. Гусев, М.Э. Гайнуллин, Е.С. Брянцева, О.В. Ждане-ев, А.Ю. Аргасцев, Д.Н. Лапкин, А.А. Чепига, А.Г. Ку-тепов // Электрические станции. 2026. № 4(1137). С. 45-53. doi: 10.71841/ES.elst.2026.1137.04.06.
Параметрический синтез алгоритма виртуального синхронного генератора для систем управления энергоресурсами на основе сетевых преобразователей / Маклаков А.С., Лапкин Д.Н., Гайнуллин М.Э., Гавриленко И.П. // Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 3(72). С. 27-33. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2026-3(72)-27-33
© Маклаков А.С., Лапкин Д.Н., Гайнуллин М.Э., Гавриленко И.П. 2026 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License