中国矿业大学信息与电气工程学院的研究人员吴轩钦、谭国俊、何凤有、李浩，在2015年第23期《电工技术学报》上撰文，网侧功率变换器是变频驱动系统接入配电网的重要接口，随着变频驱动系统渗透率的不断提高，网侧功率变换器对配电网中的影响越发突出。
借鉴传统电力系统中的同步发电机数学模型，形成电网接口虚拟同步发电机控制方案，设计具有变频驱动系统自身特性的虚拟调速器和虚拟励磁控制器，保证电网电流的低谐波畸变的同时，满足负荷功率需求，并具有响应电网电压/频率异常事件功能，可在一定程度上提高电网的稳定性。
同时模拟同步发电机的转动惯量，提高电网接口的惯性和阻尼，降低变频驱动系统对电网的影响，提升电网对大规模变频驱动系统接入的适应性。
为实现电网接口的柔性起动，提出一种虚拟同步预并网控制方法，可实现电网接口柔性离/并网切换，消除起动冲击电流。
仿真和实验结果表明了所提控制方案的有效性。
随着能源危机的日益严重和国家“节能减排”的要求[1，2]，迫切需要占据工业应用绝大部分的交流电动机变频驱动系统具有节能和绿色环保双重特性。
随着变频驱动系统工业应用的迅猛发展，其对配电网的容量要求和电能质量的影响越发突出。
作为发（用）电系统与电网之间的桥梁，电网接口功率变换器拓扑及其控制策略的优劣直接决定了系统的运转方式和性能。
首先，电网接口的电能形式变换可能会对电网注入谐波和无功，甚至造成无功冲击，影响电网质量[3-5]。
因此需要能与电网实现互动的友好电能转换接口。
其次，电网接口需具备良好的动态响应特性以满足负荷功率需求，并具有一定的惯性和阻尼，以减轻负荷对电网的影响，同时避免系统在负荷过渡过程中失稳，提升变频驱动系统的稳定性。
为了有效应对日益增多的变频驱动系统，使其成为绿色电网家族一员，各国学者围绕如何提高电网接口动、静态性能进行了深入研究。
目前，主要有间接电流控制[6]、直接电流控制[7]、直接功率控制（Direct Power Control，DPC）[8-10]以及以模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）[11-13]和反馈线性化控制（FeedbackLinearization Control，FLC）[14，15]为代表的基于现代控制理论的控制策略[16]。
间接电流控制存在参数鲁棒性差、动态过程电流变化剧烈以及稳定性差的缺点；直接功率控制主要存在开关频率不固定的缺陷以及无功功率波动问题；基于现代控制理论的控制策略存在控制算法过于复杂的问题。
目前，基于矢量定向的直接电流控制策略是一种较成熟且应用最广泛的控制方式[5]。
纵观上述控制策略，传统的变频驱动系统电网接口控制方案尚不满足“智能电网”要求。
以电力电子器件为基础的“背靠背(Back-to-back，B2B)”拓扑结构虽能快速响应变频驱动系统负荷功率需求，但其不具备惯性和阻尼特性，易导致系统暂态不稳定，并网模式下电网动态特性变差，甚至伴随电流冲击。
同时其不具备配电网的同步机制特性，缺乏参与配电网运行管理的主动性。
借鉴传统电力系统的电源（同步发电机）、电网、负荷（同步电动机）具有频率唯一特性，依靠三者之间的同步机制协调抵御外界干扰，具备响应电网电压、频率、有功、无功异常动作能力，自主参与电网的运行和管理机制。
因此，若能在未来配电网中的众多变频驱动系统电网接口中引入同步机制，可实现配电网对变频驱动系统的自治运行和主动管理。
由于虚拟同步发电机技术具有电网友好互动特性，该技术目前已成为国际上的研究热点。
文献[19]最早提出虚拟同步发电机理念[19]，所提出的“VSG（Virtual Synchronous Generator）”方案可模拟同步发电机的转子惯量及一次调频特性，增加系统的惯性。
文献[20]所提出的虚拟同步发电机(VirtualSynchronous Machine，VISMA)概念通过电网接入点电压、滤波阻抗、励磁电动势信息获取逆变器输出电流指令，实现同步发电机特性的模拟。
文献[21]所提出的同步逆变器（Synchronverter）将输出滤波电感、输出线路阻抗等效为定子同步电抗，通过跟踪发电机励磁电动势指令，模拟同步发电机的电磁机械特性及其调频、调压特性。
文献[22]提出了虚拟同步发电机，文献[23]提出了虚拟惯性频率控制等。
虽然现有部分文献针对分布式并网逆变器采用虚拟同步发电机控制技术进行了研究，但针对交流电机变频驱动系统电网接口相关的虚拟同步发电机控制方案鲜有报道。
借鉴传统电网同步控制机制，通过引入虚拟同步发电机控制技术将变频驱动系统电网接口等效控制为同步发电机，可自动实现电能变换接口与电网间的友好交互，并具有响应负荷功率需求功能。
本文提出一种变频驱动系统电网接口虚拟同步发电机控制策略，可使得接口与电网之间的交互电流畸变率较小，且具有为电网提供必要的电压、频率支撑功能，同时良好的动态响应特性可维持恒定的母线电压，提高配电网与变频系统的整体稳定性。
此外，将交流电机驱动系统等效为同步发电机负荷，以满足负荷功率需求。
为实现电网接口的柔性离/并网切换，提出了一种虚拟同步预并网控制方法，解决电网接口与电网不同步起动引发的电流冲击问题。
仿真分析和实验结果验证了所提控制方案的正确性和有效性。
图1 Back-to-back三电平变频驱动系统结论本文引入虚拟同步发电机概念，研究了一种可主动参与电网电压、频率调节的变频驱动系统电网接口控制策略。
通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。
得出以下结论：1）B2B变频驱动系统电网接口采用虚拟同步发电机控制技术具有良好的负荷功率需求特性，提高了电网对变频驱动系统的适应性。
同时，虚拟同步发电机的惯性和阻尼特性，克服了传统网侧变流器无惯性给电网带来的冲击，具有惯性缓冲特性，可有效提升电网接纳能力。
电网接口电流低谐波畸变率可有效降低变频驱动系统对电网电能质量造成的不利影响。
2）电网接口采用虚拟同电网接口具有传统同步发电机的外特性，可实现与电网的友好交互，为电网异常事件提供必要的有功、无功支撑，提高电网稳定性。
3）虚拟同步发电机控制技术可为系统模式切换过程提供必要的惯性和阻尼，虚拟预并网同步控制策略消除了起动电流冲击，实现变频驱动系统电网接口柔性离/并网切换控制。
4）本文所提出的B2B变频驱动系统电网接口虚拟同步发电机控制技术概念清晰，算法简单，便于系统设计和实现。
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