[發明專利]并網VSC集成的交流電力系統及分析方法

有效

• 申請號: 202110796746.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113437890B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 付強;杜文娟;姚競宙;王海風
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02M7/44
• 分類號: H02M7/44;H02M1/08;H02M1/12;H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

并網VSC集成的交流電力系統及分析方法。本發明公開了并網VSC集成的交流電力系統，包括，交流系統、負荷、電感Lv，電阻Rv、電阻Rd、濾波器、電容和控制回路；交流系統連接阻抗Z_l,阻抗Z_l連接電阻Rv，電阻Rv連接電感Lv，電感Lv連接VSC，VSC分別連接電容Cd和電阻Rd；電容Cd通過濾波器連接控制回路，電感Lv通過濾波器連接控制回路，控制回路通過PWM方式控制VSC；本發明建立了多個VSC的諧波狀態空間模型，從而深入研究了由多個VSC引起的交流電力系統中諧波相互作用如何發生的細節，此外，本發明應用諧波模態分析的方法，從數學上闡明了控制回路與VSC諧波之間的耦合關系。

技術領域

本發明涉及電壓源轉換器領域，特別是并網VSC集成的交流電力系統及分析方法。

背景技術

電壓源轉換器(VSC)因其技術優勢而廣泛應用于基于VSC直流輸電的風力和光伏發電中。然而，作為典型的諧波源，并網的VSC將一系列高次諧波注入主交流電力系統，不可避免地導致諧波污染。因此，必須檢查并網VSC的諧波振蕩模式的機制，以了解它們如何以及何時阻尼變小，甚至出現負阻尼。在穩定狀態的VSC諧波中，對穩定狀態VSC諧波的建模、仿真和傳播進行了仔細的研究，結果發現，諧波主要與不適當的傳輸線路參數和VSC產生的不同的高次諧波之間的耦合有關。

與穩態VSC諧波相比，VSC諧波的動態穩定性是一個更具挑戰性的問題。 VSC的傳統平均建模無法準確捕獲和分析諧波的基本特征。因此，這個問題需要建立一個諧波模型的電力系統從而檢驗諧波相互作用對電力系統穩定性的影響。根據這些模型，有學者對VSC諧波造成的影響進行了研究，例如對功率質量、控制性能和系統穩定性的影響。諧波振蕩不僅取決于諧波源，還取決于與外部系統的相互作用。

現有技術一：

為了分析多輸入多輸出電力系統的穩定性，通常采用模態分析的有效方法，明確揭示基于線性狀態空間模型的振蕩模式的阻尼。當振蕩發生時，可以檢測到阻尼最差的振蕩模式，并且可以通過參與因子找到振蕩源。為了應用這種有效方法分析諧波振蕩的穩定性，提出并應用諧波模式分析。從中得出了諧波穩定性分析的線性模型。基于該模型，諧波模態分析應用于單一電網連接的VSC 系統。穩態諧波耦合反映在諧波矩陣中。驗證了交流系統和直流系統之間的動態耦合行為。此外，控制回路和VSC的PWM是動態耦合，表明控制環的動態可能會對VSC諧波產生負面影響，并導致諧波振蕩。

現有技術一的缺點

沒有針對有關在交流電力系統上諧波相互作用如何產生而去研究，沒有發現多個VSC的控制回路與PWM之間的動態耦合，導致諧波振蕩。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了并網VSC集成的交流電力系統及分析方法，本發明側重于諧波模式分析，與單個VSC諧波模型相比，建立了多個VSC的諧波狀態空間模型，從而深入研究了由多個VSC引起的交流電力系統中諧波相互作用如何發生的細節，此外，本發明應用諧波模態分析的方法，從數學上闡明了控制回路與VSC諧波之間的耦合關系。

本發明提供了并網VSC集成的交流電力系統，包括，交流系統、負荷、電感Lv，電阻Rv、電阻Rd、濾波器、電容和控制回路；所述交流系統連接阻抗Z_l,所述阻抗Z_l連接電阻Rv，所述電阻Rv連接電感Lv，所述電感Lv連接 VSC，所述VSC分別連接電容Cd和電阻Rd；所述電容Cd通過濾波器連接控制回路，所述電感Lv通過濾波器連接控制回路，所述控制回路通過PWM方式控制VSC。

優選地，并網VSC集成的交流電力系統的交流傳輸線路和RL濾波器的動態模型