[發(fā)明專利]考慮鎖相環(huán)影響的電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811285634.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109217371B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊尉薇;朱玲;劉新元;鄭惠萍;劉福鎖;李威;黃錫芳;段永澤;程雪婷;王瑋茹;薄利明;張一帆;張謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;俞翠華

本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮鎖相環(huán)影響的電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法、裝置及系統(tǒng)，包括：獲取等值電網(wǎng)和并網(wǎng)變流器電氣主回路單元的的小擾動(dòng)狀態(tài)方程，以及控制單元中的電流內(nèi)環(huán)、前饋環(huán)節(jié)和變流器脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程；基于小擾動(dòng)下鎖相環(huán)檢測(cè)誤差帶來(lái)的控制單元同步坐標(biāo)系變量增量與對(duì)應(yīng)的實(shí)際同步坐標(biāo)系變量增量間的關(guān)系，得到涉及軸系變換的變量具體關(guān)系式；獲取控制單元中的鎖相環(huán)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程；最后，聯(lián)立前述各個(gè)狀態(tài)方程，代入相關(guān)參數(shù)，求解系統(tǒng)特征值，完成電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。本發(fā)明可以簡(jiǎn)單高效地判定電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和振蕩特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種考慮鎖相環(huán)影響的電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)風(fēng)能資源與負(fù)荷呈逆向分布，隨著電力電子裝置和可再生能源入網(wǎng)比例的增加，電力電子變流技術(shù)特有的多尺度控制機(jī)制和低慣性寬頻帶響應(yīng)特性顯著改變著電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征。大規(guī)模新能源經(jīng)遠(yuǎn)距離線路接入電網(wǎng)，或經(jīng)特高壓直流遠(yuǎn)距離輸送，使得其與交流電網(wǎng)連接強(qiáng)度變?nèi)酢Ｔ谌踹B接條件下，變流器的快速反饋控制以及不適當(dāng)?shù)目刂骗h(huán)節(jié)和參數(shù)設(shè)置可能使對(duì)外其呈現(xiàn)負(fù)電阻特性，電壓源型變流器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化可能引發(fā)系統(tǒng)振蕩問(wèn)題，進(jìn)而威脅新能源并網(wǎng)和直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2015年7月，我國(guó)新疆哈密地區(qū)發(fā)生了大范圍的功率振蕩事故，事故導(dǎo)致距風(fēng)電場(chǎng)300km外火電廠3臺(tái)火電機(jī)組的扭振保護(hù)相繼動(dòng)作,造成功率損失1280MW。隨著我國(guó)柔性直流輸電工程建設(shè)加快，如南澳三端柔性直流工程、張北四端直流電網(wǎng)示范工程，柔直輸電系統(tǒng)也存在次同步、超同步、甚至高頻諧波問(wèn)題。這種大量電壓源型變流器裝置(風(fēng)電、光伏、柔直、SVG等)與電網(wǎng)相互作用引發(fā)的新型次同步振蕩嚴(yán)重威脅現(xiàn)代電網(wǎng)的設(shè)備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定和用電質(zhì)量，已成為我國(guó)制約風(fēng)光等新能源大規(guī)模消納的瓶頸因素。目前，針對(duì)電力系統(tǒng)電力電子化帶來(lái)的穩(wěn)定性問(wèn)題的分析方法大多沿用傳統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真、特征值分析或阻抗分析等方法，但這些方法均存在無(wú)法較全面準(zhǔn)確的分析電壓源型變流器與弱電網(wǎng)連接的穩(wěn)定性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種考慮鎖相環(huán)影響電壓源型變流器并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性分析方法、裝置及系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)單高效地判定電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和振蕩特性。

實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供了一種考慮鎖相環(huán)影響的電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法，所述電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)包括相連的等值電網(wǎng)和電壓源型變流器，所述電壓源型變流器包括并網(wǎng)變流器電氣主回路單元和控制單元，所述控制單元包括鎖相環(huán)、電流內(nèi)環(huán)、前饋環(huán)節(jié)和變流器脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)，其特征在于，所述方法包括：

獲取等值電網(wǎng)和并網(wǎng)變流器電氣主回路單元的的小擾動(dòng)狀態(tài)方程，以及控制單元中的電流內(nèi)環(huán)、前饋環(huán)節(jié)和變流器脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程；

基于小擾動(dòng)下鎖相環(huán)檢測(cè)誤差帶來(lái)的控制單元同步坐標(biāo)系變量增量與對(duì)應(yīng)的控制單元實(shí)際同步坐標(biāo)系變量增量間的關(guān)系，生成控制單元中涉及軸系變換的狀態(tài)變量計(jì)算公式；

獲取控制單元中的鎖相環(huán)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程；

聯(lián)立上述各狀態(tài)方程以及所述控制單元中涉及軸系變換的變量計(jì)算公式，代入相關(guān)參數(shù)，求解電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)的特征值；

根據(jù)求解得到的特征值，判定電壓源型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及振蕩頻率。

優(yōu)選地，所述等值電網(wǎng)的小擾動(dòng)狀態(tài)方程為：

式中，L₂為電網(wǎng)等值電感，R₂為電網(wǎng)等值電阻，Δi₂、Δu_g、Δu_c分別為電網(wǎng)電流、電網(wǎng)電壓和電壓源型變流器端口電壓的增量，其中下標(biāo)d表示同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系D軸分量，下標(biāo)q表示同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系Q軸分量。