电压型虚拟同步发电机（VSG）离网仿真模型及三相并离网切换VSG预同步控制

电压型虚拟同步发电机（VSG）离网仿真模型，包含电压电流双闭环，有功无功外环控制，虚拟阻抗。 三相并离网切换VSG预同步控制matlab仿真模型。

最近在折腾电压型虚拟同步发电机（VSG）的离网控制，发现这玩意儿真不是省油的灯。今天咱就撸起袖子聊聊这个包含双闭环控制、虚拟阻抗的仿真实现，顺便把并离网切换时头疼的预同步问题给盘一盘。

先说电压电流双闭环，这算是VSG的核心骨架了。在Simulink里搭控制环的时候，总得盯着这两个死循环较劲。看这段电流内环的代码片段：

function i_dq = CurrentLoop(v_ref, v_meas, i_meas, Kp, Ki) persistent integral; if isempty(integral) integral = [0; 0]; end error = v_ref - v_meas; integral = integral + error * Ts; i_dq = Kp.*error + Ki.*integral + j*wL*i_meas; // 交叉耦合补偿 end

这里藏着两个坑：一是交叉耦合项的wL参数得跟着实时频率走，二是积分环节要防饱和。上次仿真波形震荡得跟心电图似的，后来发现是Ki值多打了个零，说多都是泪。

有功-无功外环控制这块，重点在功率计算。建议直接扒拉VSG本体的输出量：

P = 1.5*(v_d*i_d + v_q*i_q); Q = 1.5*(v_q*i_d - v_d*i_q);

实测发现用移动平均滤波比传统低通滤波更扛造，特别是在负载突变时。有个骚操作是在频率环里加了个死区，当频率偏差小于0.05Hz时直接躺平，这样切换过程能稳如老狗。

电压型虚拟同步发电机（VSG）离网仿真模型，包含电压电流双闭环，有功无功外环控制，虚拟阻抗。 三相并离网切换VSG预同步控制matlab仿真模型。

虚拟阻抗的实现倒是简单粗暴，直接在输出电压前怼个阻抗环节：

v_ref = v_cmd - Rv*i_meas - Lv*diff(i_meas)/Ts;

但要注意离散化带来的相位滞后，建议用Tustin变换搞离散模型。仿真时遇到过虚拟电感导致谐波放大的幺蛾子，后来在电感支路并了个小电阻才消停。

说到并离网切换的预同步，这玩意儿比相亲对八字还严格。核心代码逻辑是：

if abs(v_grid - v_vsg) < 0.1 && abs(f_grid - f_vsg) < 0.2 phase_error = angle(v_grid) - angle(v_vsg); while abs(phase_error) > 0.1 adjust_PWM_phase(phase_error); % 等一个周期再检测 end close_breaker(); end

重点是这个锁相环要同时跟踪电网和VSG的相位，建议用二阶广义积分器（SOGI）结构的锁相环，实测相位跟踪速度比传统结构快一倍。

最后丢个仿真彩蛋：当电网电压跌落时，VSG的无功支撑响应曲线像极了过山车。这时候把虚拟阻抗参数临时调大，居然能起到阻尼震荡的奇效，这骚操作连导师看了都直呼内行。

模型跑起来后，看着VSG在离网模式下稳如泰山，切并网时波形严丝合缝，突然觉得之前掉的头发都值了。不过说真的，这玩意儿在RT-LAB上做硬件在环时，DSP差点没扛住计算量，那又是另一个悲伤的故事了...