并网双馈风电场直流电压时间尺度小干扰稳定性分析 被引量：1

1

作者 吕健勇 陈骁 杜文娟 《电网与清洁能源》 CSCD 北大核心 2024年第12期111-119,共9页

并网风电场引发的宽频振荡稳定性问题严重影响新能源电力系统的安全稳定运行。针对并网双馈风电场直流电压时间尺度小干扰稳定性问题,首先,推导了双馈风电场全阶线性化模型,在此基础上构建并网双馈风电场含转子侧换流器功率外环控制和... 并网风电场引发的宽频振荡稳定性问题严重影响新能源电力系统的安全稳定运行。针对并网双馈风电场直流电压时间尺度小干扰稳定性问题,首先,推导了双馈风电场全阶线性化模型,在此基础上构建并网双馈风电场含转子侧换流器功率外环控制和网侧换流器直流电压外环控制的聚合模型。其次,根据劳斯-赫尔维茨定理推导出并网双馈风电场小干扰稳定性判据。基于小干扰稳定性判据,揭示了交流电网强度、风机有功功率、双馈风机控制参数和风电场网络结构是如何共同影响系统的小干扰稳定性。最后,以15台双馈风机构成的并网双馈风电场为例,验证了本文理论推导的正确性和有效性。 展开更多

关键词 并网双馈风电场 小干扰稳定性 线性化模型 直流电压时间尺度 网络结构 稳定性判据

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弱电网下双馈风机多机系统直流电压控制时间尺度的建模与稳定性分析 被引量：8

2

作者 朱当 黄云辉 +3 位作者 陈后全 王栋 邓翔天 朱国荣 《智慧电力》 北大核心 2021年第4期21-29,共9页

研究了弱电网下双馈多机系统直流电压控制时间尺度的建模和稳定性。首先,建立了双馈多机系统直流电压控制时间尺度的小信号模型,包括直流电压控制、有功功率控制、端电压控制和锁相环,可以充分刻画风机直流电压控制时间尺度的动态特性... 研究了弱电网下双馈多机系统直流电压控制时间尺度的建模和稳定性。首先,建立了双馈多机系统直流电压控制时间尺度的小信号模型,包括直流电压控制、有功功率控制、端电压控制和锁相环,可以充分刻画风机直流电压控制时间尺度的动态特性。然后,通过特征根和主导振荡模态参与因子分析,研究影响双馈多机系统稳定性的主导风机和主导控制环路,其贡献点在于揭示不同控制带宽下影响双馈多机系统稳定性的关键因素。研究发现在双馈风机的各控制环路中,锁相环对风机稳定性的占主导地位,而直流电压环对风机稳定性的影响最小。最后,建立双馈多机系统时域仿真模型,验证了建模和稳定性分析结果的有效性。 展开更多

关键词 弱电网 直流电压控制时间尺度 特征值分析 双馈风机 锁相环

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直流电压时间尺度下光伏并网控制系统稳定性分析 被引量：11

3

作者 龚梓威 王海风 +1 位作者 陈珏 杜文娟 《电力工程技术》 北大核心 2023年第6期2-13,共12页

随着光伏发电并网规模的扩大,由其换流器控制系统动态特性引起的小干扰稳定性问题愈加突出。而单台光伏发电单元容量较小,故并网光伏发电系统中往往包含大量光伏发电单元,系统模型阶数较高,极大地增加了稳定性分析的复杂程度。因此,为... 随着光伏发电并网规模的扩大,由其换流器控制系统动态特性引起的小干扰稳定性问题愈加突出。而单台光伏发电单元容量较小,故并网光伏发电系统中往往包含大量光伏发电单元,系统模型阶数较高,极大地增加了稳定性分析的复杂程度。因此,为提出一种较为简单有效的稳定性判别方法,文中首先通过时间尺度分解建立并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定分析降阶模型;随后,在该模型的基础上,由劳斯-赫尔维茨判据推导得到系统的小干扰稳定判据,并结合判据分析直流电压时间尺度下影响系统小干扰稳定性的关键因素,辨识出3个影响稳定性的不利因素:重负荷、弱连接、不恰当的控制参数设置;最后,通过仿真算例验证该稳定性判据的正确性和有效性。结果表明:所得出的稳定性判据能有效评估并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定性,并且不需要建立复杂高阶的系统模型,极大地简化了计算和分析过程。 展开更多

关键词 光伏并网发电系统 直流电压外环 锁相环 直流电压时间尺度 稳定性判据 小干扰稳定性

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用于系统直流电压控制尺度暂态过程研究的电压源型并网变换器幅相运动方程建模与特性分析 被引量：22

4

作者 袁豪 袁小明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期6882-6892,共11页

随着电压源型并网变换器(voltage source converters,VSCs)的大量使用,新型储能元件--直流电容在现代电力系统中已广泛分布。装备各直流电容在系统暂态过程中的能量积累与能量交换,可能引发系统出现与直流电容状态量(即直流电压)动态尺... 随着电压源型并网变换器(voltage source converters,VSCs)的大量使用,新型储能元件--直流电容在现代电力系统中已广泛分布。装备各直流电容在系统暂态过程中的能量积累与能量交换,可能引发系统出现与直流电容状态量(即直流电压)动态尺度相近的暂态稳定问题(文中称作直流电压控制尺度暂态稳定问题)。关于此,目前的文献在装备层面针对VSC直流电压的暂态行为及其控制优化进行了一些分析,但缺乏对多台VSC装备并入系统后因相互作用所引发的系统层面直流电压控制尺度暂态问题的研究。而认识VSC并网装备直流电压控制尺度下的暂态特性是研究现代电力系统相应尺度暂态过程及稳定性的基础。该文基于VSC完整矢量控制策略(包括直流电压、锁相及端电压控制等),应用幅相运动方程的建模方法建立适用于VSC直流电压控制尺度暂态特性分析的暂态模型。该模型为如何描述VSC并网装备相对电网的暂态特性提供了一种新的视角,使电气工程师可以像理解熟悉的同步机一样去理解VSC并网装备。最后,在Matlab/Simulink中验证了所建模型的正确性,并基于该模型分析了VSC对不同功率扰动的开环暂态响应特性及其与同步机暂态响应规律的异同。 展开更多

关键词 直流电压控制(时间)尺度 电压源型并网变换器 幅相运动方程 内电势 暂态特性

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惯量–刚度补偿器增强接入弱电网风电场直流电压时间尺度小干扰稳定的作用机理分析 被引量：13

5

作者 尚磊 董旭柱 刘超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期2321-2330,共10页

以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电... 以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电力系统直流电压时间尺度小干扰稳定性的作用机理。该文首先以全功率风电机组为例介绍弱电网中风电机组直流电压时间尺度动态特性,推导直流电压时间尺度风电机组小信号模型并利用转矩法分析其小干扰稳定性;而后介绍惯量–刚度补偿器的基本结构和控制;然后建立弱电网下包含惯量–刚度补偿器与风电机组小信号模型,并分析直流电压时间尺度的小干扰稳定性;最后利用复转矩系数法分析惯量–刚度补偿器对直流电压时间尺度同步和阻尼功率分量的影响。理论分析和仿真结果验证了惯量–刚度补偿器对增强弱电网下风电场、风电机群直流电压时间尺度小干扰稳定性的有效性。 展开更多

关键词 惯量–刚度补偿器 直流电压时间尺度 小干扰稳定 风力发电 弱电网

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表征柔性直流电网电压动态特性的降阶小扰动稳定模型

6

作者 王一振 邱逢良 +2 位作者 雷鸣 王之谦 马世英 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期7593-7602,I0009,共11页

柔性直流技术是提高新能源渗透率,实现“双碳”目标的关键技术之一。低阶、准确的小扰动稳定模型有利于快速分析复杂柔性直流电网电压的超调振荡,为增强柔直系统安全稳定奠定基础。该文以表征直流电压动态特性为目标构建了直流电网降阶... 柔性直流技术是提高新能源渗透率,实现“双碳”目标的关键技术之一。低阶、准确的小扰动稳定模型有利于快速分析复杂柔性直流电网电压的超调振荡,为增强柔直系统安全稳定奠定基础。该文以表征直流电压动态特性为目标构建了直流电网降阶小扰动稳定模型。首先,建立直换流站直流侧阻抗模型的二阶解析式,把下垂外环控制参数等效为具有阻感特性的下垂导纳,并将不同控制模式下的柔直换流站以串并联阻抗电路形式统一表达;其次,基于直流网络拓扑聚合形成直流电网降阶传递函数阻抗矩阵,通过对降阶模型进行频率响应分析,定量探究多端柔直换流站通过直流网络耦合对直流电压动态特性产生的交互作用,指导下垂增益、外环控制系数等关键参数的选取;最后,在多场景电磁仿真中验证所述降阶模型的正确性与有效性。 展开更多

关键词 柔性直流电网 降阶模型 下垂控制 直流电压控制时间尺度 小扰动稳定

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电压源型变流器并网系统多时间尺度间相互作用 被引量：19

7

作者 杜步阳 邵德军 +2 位作者 朱建行 石梦璇 徐友平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期5547-5559,共13页

电压源型变流器(VSC)的控制环节及其与网络间的相互作用是造成VSC并网系统失稳的重要因素。而VSC的控制具有多时间尺度特征,具体可划分为直流电压控制(DVC)时间尺度和交流电流控制(ACC)时间尺度。现有文献大多仅针对单一时间尺度的稳定... 电压源型变流器(VSC)的控制环节及其与网络间的相互作用是造成VSC并网系统失稳的重要因素。而VSC的控制具有多时间尺度特征,具体可划分为直流电压控制(DVC)时间尺度和交流电流控制(ACC)时间尺度。现有文献大多仅针对单一时间尺度的稳定性问题开展研究,对于多时间尺度环节间的相互作用则鲜有涉及。对此,该文基于模式分析方法,提出衡量多时间尺度间相互作用的量化指标,揭示多时间尺度间相互作用随锁相环带宽和系统短路比的变化规律。进而通过对比不同时间尺度模型的阻尼比和振荡频率,明确多时间尺度间相互作用对系统稳定性分析结果的影响。最后探讨DVC、ACC时间尺度模型的适用范围,并从物理角度对分析结果进行初步阐释。 展开更多

关键词 电压源型变流器 多时间尺度 直流电压控制(DVC)时间尺度 交流电流控制 (ACC)时间尺度 相互作用 模式分析

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基于低压直流母线系统的惯量阻尼特性研究 被引量：3

8

作者 农仁飚 杨晓峰 +1 位作者 周兵凯 李继成 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期4512-4522,共11页

随着新能源规模化推广,电网中的电力电子设备占比日益增加,对含直流母线的系统惯量阻尼特性水平造成显著影响。通过对并联于电力电子能量路由器低压直流母线系统中各功率变换环节的功率传输特性分析,结合同步机转子运动方程和电气转矩法... 随着新能源规模化推广,电网中的电力电子设备占比日益增加,对含直流母线的系统惯量阻尼特性水平造成显著影响。通过对并联于电力电子能量路由器低压直流母线系统中各功率变换环节的功率传输特性分析,结合同步机转子运动方程和电气转矩法,建立其直流电压时间尺度动态模型,推导建立了系统的惯量、阻尼和同步系数表达式;在此基础上,详细分析了系统稳态工作点参数、结构参数及控制器参数对惯量阻尼特性的作用机理,得出影响系统稳定的主要因素及其作用规律,从而为系统参数选取及稳定性分析提供了理论依据。最后仿真验证了分析结论的正确性。 展开更多

关键词 惯量阻尼特性 能量路由器 运动方程 直流电压时间尺度 稳定性分析

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基于MMC的柔性直流配电系统低频振荡机理分析 被引量：12

9

作者 张浩 彭克 +1 位作者 刘盈杞 姜淞瀚 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期22-28,共7页

以采用主从控制的柔性直流配电系统为研究对象,从时域角度提出了直流电压时间尺度下柔性直流配电系统的高阶数学模型,引入阻抗系数对数学模型进行了降阶处理。通过对降阶数学模型的分析,研究了子模块电容、子模块个数等电路参数与控制... 以采用主从控制的柔性直流配电系统为研究对象,从时域角度提出了直流电压时间尺度下柔性直流配电系统的高阶数学模型,引入阻抗系数对数学模型进行了降阶处理。通过对降阶数学模型的分析,研究了子模块电容、子模块个数等电路参数与控制参数对振荡频率的影响,揭示了柔性直流配电系统低频振荡机理。最后,通过MATLAB/Simulink搭建了基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流配电系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 柔性直流配电系统 直流电压时间尺度 降阶模型 二阶微分方程 低频振荡

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风电接入弱送端柔直系统次同步振荡主导模式及参与因子分析 被引量：2

10

作者 席云烽 唐超 +3 位作者 黄云辉 王栋 易铭 熊斌宇 《电测与仪表》 北大核心 2024年第12期125-132,共8页

风电接入弱送端柔直系统的场景下,电力电子设备间的相互作用有可能造成次同步振荡。文中围绕风电接入弱送端柔性直流输电系统的小信号建模和稳定性分析,开展以下工作:建立了双馈风机接入弱送端柔直系统的直流电压时间尺度模型,充分体现... 风电接入弱送端柔直系统的场景下,电力电子设备间的相互作用有可能造成次同步振荡。文中围绕风电接入弱送端柔性直流输电系统的小信号建模和稳定性分析,开展以下工作:建立了双馈风机接入弱送端柔直系统的直流电压时间尺度模型,充分体现次同步频段内设备之间的耦合作用;研究不同物理场景下该系统次同步振荡主导模式以及各控制环路的参与因子,分析各控制环路在主导模式中的影响权重,揭示控制环路带宽对系统次同步振荡的影响规律;在MATLAB中建立时域仿真模型,对以上稳定性分析结果进行验证。研究结果表明,系统次同步振荡的主导模式与送端电网强度、运行点、控制环路带宽密切相关。 展开更多

关键词 风电 弱送端柔性直流输电 次同步振荡 直流电压时间尺度 参与因子

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光储一体化并网发电系统的惯量阻尼机理分析 被引量：17

11

作者 吴永斌 王素娥 +2 位作者 熊连松 张东辉 许昭 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期129-137,共9页

以光储一体化并网发电系统为研究对象,利用多时间尺度建模的思想,聚焦于影响系统频率动态特性的主要时间尺度--直流电压时间尺度,建立了用于系统惯量阻尼特性分析的直流电压时间尺度动态模型。在此模型的基础上,利用电气转矩分析法从物... 以光储一体化并网发电系统为研究对象,利用多时间尺度建模的思想,聚焦于影响系统频率动态特性的主要时间尺度--直流电压时间尺度,建立了用于系统惯量阻尼特性分析的直流电压时间尺度动态模型。在此模型的基础上,利用电气转矩分析法从物理机制层面上分析了影响系统惯量效应、阻尼能力以及同步特性的主要因素及其作用规律。研究结果表明:系统的动态特性由其控制参数、结构参数以及稳态工作点参数共同决定。直流电压母线控制环中的比例控制器、积分控制器分别影响系统的惯性效应和同步特性;储能装置中的频率下垂控制主要影响系统的阻尼能力;工作在最大功率点跟踪模式的光伏变流器则无法影响系统的动态特性。此外,系统的动态特性还受到线路阻抗、直流母线电容等结构参数以及系统交/直流母线电压等级、稳态运行功率(功角)等稳态工作点参数的共同影响。仿真和实验结果验证了上述分析结论的正确性。 展开更多

关键词 并网发电系统 光伏 储能系统 直流电压时间尺度 多时间尺度建模 电气转矩分析法 惯量阻尼特性

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