交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析
发布时间：2021-01-30 15:52
作为交直流混合供电系统的互联接口,电压源型变流器（voltage source converter, VSC）的直流端口阻抗特性会受到交流网络影响而带来新的稳定性问题。为实现对弱交流电网背景下交直流混合供电系统直流侧稳定性的准确分析,建立了考虑电网阻抗和系统延时影响的直流侧小信号阻抗模型,分析了控制参数和系统参数的影响,指出交流电网阻抗和系统延时环节对VSC直流端口阻抗特性的影响会降低系统直流侧稳定性。基于系统控制回路和交直流耦合关系的分析,明确了直流侧阻抗特性的关键影响因素,进一步提出一种有源阻尼重塑方法提高了系统直流侧稳定性。最后构建交直流混合供电系统仿真模型,验证了所提稳定性分析和有源阻尼重塑方法的正确性。
【文章来源】：高电压技术. 2020,46(10)北大核心
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
VSC直流端口阻抗模型验证结果Fig.2DCimpedancemodelvalidationofVSC
年珩，杨军，陈亮，等：交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析3481图4不同电网阻抗下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.4DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferentgridimpedances值逐渐增大，其与CPL负阻尼特性之间的交互作用逐渐加强。因此，系统延时环节对于VSC直流端口阻抗特性的影响也关系着交直流混合供电系统直流侧稳定性，忽略系统延时的影响会降低稳定性分析的准确性。随着频率的变化，系统延时环节d1.5delesTH的幅值始终保持为1，其相位会呈现0~360°的周期性变化。当系统延时增大时，延时环节对于VSC直流端口阻抗的影响频段逐渐向低频段移动，其对于100~200Hz范围内阻抗特性的影响也逐渐加强。2.4直流母线电容从式(4)和式(5)中可以看出，VSC直流端口阻抗由直流母线电容Cdc和VSC输出导纳YVSC两部分组成。因此直流母线电容对于VSC直流端口阻抗特性具有重要影响，并且会通过影响其于100~200Hz中频段范围内的谐振峰，对交直流混合供电系统直流侧稳定性产生重要影响。图6为不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗伯德图，其余参数与表1一致。当直流母线电容分别为100、150、200F时，VSC直流端口阻抗的谐振峰值逐渐减小，并且对应的谐振频率也逐渐减校因此，当直流母线电容增大时，VSC直流端口阻抗与恒功率负载的阻抗交互作用减弱，系统直流侧稳定性得到提高。3阻抗模型简化及有源阻尼重塑方法由前文扫频验证和参数影响分析可得，当考虑图5不同系统延时环节下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.5DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferenttimedelays图6不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗?
年珩，杨军，陈亮，等：交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析3481图4不同电网阻抗下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.4DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferentgridimpedances值逐渐增大，其与CPL负阻尼特性之间的交互作用逐渐加强。因此，系统延时环节对于VSC直流端口阻抗特性的影响也关系着交直流混合供电系统直流侧稳定性，忽略系统延时的影响会降低稳定性分析的准确性。随着频率的变化，系统延时环节d1.5delesTH的幅值始终保持为1，其相位会呈现0~360°的周期性变化。当系统延时增大时，延时环节对于VSC直流端口阻抗的影响频段逐渐向低频段移动，其对于100~200Hz范围内阻抗特性的影响也逐渐加强。2.4直流母线电容从式(4)和式(5)中可以看出，VSC直流端口阻抗由直流母线电容Cdc和VSC输出导纳YVSC两部分组成。因此直流母线电容对于VSC直流端口阻抗特性具有重要影响，并且会通过影响其于100~200Hz中频段范围内的谐振峰，对交直流混合供电系统直流侧稳定性产生重要影响。图6为不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗伯德图，其余参数与表1一致。当直流母线电容分别为100、150、200F时，VSC直流端口阻抗的谐振峰值逐渐减小，并且对应的谐振频率也逐渐减校因此，当直流母线电容增大时，VSC直流端口阻抗与恒功率负载的阻抗交互作用减弱，系统直流侧稳定性得到提高。3阻抗模型简化及有源阻尼重塑方法由前文扫频验证和参数影响分析可得，当考虑图5不同系统延时环节下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.5DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferenttimedelays图6不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗?
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网的稳定性分析及有源阻尼控制研究[J]. 朱晓荣,孟欣欣. 高电压技术. 2020(05)
[2]基于综合附加阻尼的直流配电系统稳定性提升方法[J]. 王琳,彭克,刘磊,陈羽,焦提操,路茂增. 电力自动化设备. 2020(04)
[3]直流电网阻抗建模与振荡机理及稳定控制方法[J]. 黄旭程,刘亚丽,陈燕东,何志兴,伍文华,宁倩,刘舒怡,罗安. 电力系统保护与控制. 2020(07)
[4]直流配电网运行控制关键技术研究综述[J]. 李霞林,郭力,黄迪,赵一奇,王成山. 高电压技术. 2019(10)
[5]海上MVDC供电系统的正阻尼重构稳定控制策略[J]. 伍文华,周乐明,陈燕东,罗安,何志兴,周小平,黄旭程,杨苓. 中国电机工程学报. 2019(03)
[6]交直流微电网中变换器级联系统稳定性分析与协同控制[J]. 黄旭程,何志兴,伍文华,陈智勇,魏新伟,周乐明,杨苓,罗安. 中国电机工程学报. 2019(05)
[7]兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法[J]. 伍文华,蒲添歌,陈燕东,罗安,周乐明,周小平,杨苓,何志兴. 中国电机工程学报. 2018(14)
[8]柔性直流输电接入弱交流电网时锁相环和电流内环交互作用机理解析研究[J]. 吴广禄,周孝信,王姗姗,梁军,赵兵,王铁柱,李英彪,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2018(09)
[9]电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究[J]. 姜齐荣,王亮,谢小荣. 高电压技术. 2017(04)
[10]含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析[J]. 张学,裴玮,邓卫,于汀,范士雄,黄仁乐. 中国电机工程学报. 2017(19)
本文编号：3009173
【文章来源】：高电压技术. 2020,46(10)北大核心
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
VSC直流端口阻抗模型验证结果Fig.2DCimpedancemodelvalidationofVSC
年珩，杨军，陈亮，等：交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析3481图4不同电网阻抗下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.4DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferentgridimpedances值逐渐增大，其与CPL负阻尼特性之间的交互作用逐渐加强。因此，系统延时环节对于VSC直流端口阻抗特性的影响也关系着交直流混合供电系统直流侧稳定性，忽略系统延时的影响会降低稳定性分析的准确性。随着频率的变化，系统延时环节d1.5delesTH的幅值始终保持为1，其相位会呈现0~360°的周期性变化。当系统延时增大时，延时环节对于VSC直流端口阻抗的影响频段逐渐向低频段移动，其对于100~200Hz范围内阻抗特性的影响也逐渐加强。2.4直流母线电容从式(4)和式(5)中可以看出，VSC直流端口阻抗由直流母线电容Cdc和VSC输出导纳YVSC两部分组成。因此直流母线电容对于VSC直流端口阻抗特性具有重要影响，并且会通过影响其于100~200Hz中频段范围内的谐振峰，对交直流混合供电系统直流侧稳定性产生重要影响。图6为不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗伯德图，其余参数与表1一致。当直流母线电容分别为100、150、200F时，VSC直流端口阻抗的谐振峰值逐渐减小，并且对应的谐振频率也逐渐减校因此，当直流母线电容增大时，VSC直流端口阻抗与恒功率负载的阻抗交互作用减弱，系统直流侧稳定性得到提高。3阻抗模型简化及有源阻尼重塑方法由前文扫频验证和参数影响分析可得，当考虑图5不同系统延时环节下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.5DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferenttimedelays图6不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗?
年珩，杨军，陈亮，等：交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析3481图4不同电网阻抗下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.4DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferentgridimpedances值逐渐增大，其与CPL负阻尼特性之间的交互作用逐渐加强。因此，系统延时环节对于VSC直流端口阻抗特性的影响也关系着交直流混合供电系统直流侧稳定性，忽略系统延时的影响会降低稳定性分析的准确性。随着频率的变化，系统延时环节d1.5delesTH的幅值始终保持为1，其相位会呈现0~360°的周期性变化。当系统延时增大时，延时环节对于VSC直流端口阻抗的影响频段逐渐向低频段移动，其对于100~200Hz范围内阻抗特性的影响也逐渐加强。2.4直流母线电容从式(4)和式(5)中可以看出，VSC直流端口阻抗由直流母线电容Cdc和VSC输出导纳YVSC两部分组成。因此直流母线电容对于VSC直流端口阻抗特性具有重要影响，并且会通过影响其于100~200Hz中频段范围内的谐振峰，对交直流混合供电系统直流侧稳定性产生重要影响。图6为不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗伯德图，其余参数与表1一致。当直流母线电容分别为100、150、200F时，VSC直流端口阻抗的谐振峰值逐渐减小，并且对应的谐振频率也逐渐减校因此，当直流母线电容增大时，VSC直流端口阻抗与恒功率负载的阻抗交互作用减弱，系统直流侧稳定性得到提高。3阻抗模型简化及有源阻尼重塑方法由前文扫频验证和参数影响分析可得，当考虑图5不同系统延时环节下VSC直流端口阻抗伯德图Fig.5DCimpedanceBodediagramofVSCwithdifferenttimedelays图6不同直流母线电容下VSC直流端口阻抗?
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网的稳定性分析及有源阻尼控制研究[J]. 朱晓荣,孟欣欣. 高电压技术. 2020(05)
[2]基于综合附加阻尼的直流配电系统稳定性提升方法[J]. 王琳,彭克,刘磊,陈羽,焦提操,路茂增. 电力自动化设备. 2020(04)
[3]直流电网阻抗建模与振荡机理及稳定控制方法[J]. 黄旭程,刘亚丽,陈燕东,何志兴,伍文华,宁倩,刘舒怡,罗安. 电力系统保护与控制. 2020(07)
[4]直流配电网运行控制关键技术研究综述[J]. 李霞林,郭力,黄迪,赵一奇,王成山. 高电压技术. 2019(10)
[5]海上MVDC供电系统的正阻尼重构稳定控制策略[J]. 伍文华,周乐明,陈燕东,罗安,何志兴,周小平,黄旭程,杨苓. 中国电机工程学报. 2019(03)
[6]交直流微电网中变换器级联系统稳定性分析与协同控制[J]. 黄旭程,何志兴,伍文华,陈智勇,魏新伟,周乐明,杨苓,罗安. 中国电机工程学报. 2019(05)
[7]兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法[J]. 伍文华,蒲添歌,陈燕东,罗安,周乐明,周小平,杨苓,何志兴. 中国电机工程学报. 2018(14)
[8]柔性直流输电接入弱交流电网时锁相环和电流内环交互作用机理解析研究[J]. 吴广禄,周孝信,王姗姗,梁军,赵兵,王铁柱,李英彪,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2018(09)
[9]电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究[J]. 姜齐荣,王亮,谢小荣. 高电压技术. 2017(04)
[10]含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析[J]. 张学,裴玮,邓卫,于汀,范士雄,黄仁乐. 中国电机工程学报. 2017(19)
本文编号：3009173
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