To facilitate rapid analysis of the oscillation stability mechanism in modular multilevel converter-based high voltage direct current(MMC-HVDC)systems and streamline the simulation process for determining MMC impedanc...To facilitate rapid analysis of the oscillation stability mechanism in modular multilevel converter-based high voltage direct current(MMC-HVDC)systems and streamline the simulation process for determining MMC impedance characteristics,a simplified mathematical simulation model for MMC closed-loop impedance is developed using the harmonic state space method.This model considers various control strategies and includes both AC-side and DC-side impedance models.By applying a Nyquist criterion-based impedance analysis method,the stability mechanisms on the AC and DC sides of the MMC are examined.In addition,a data-driven oscillation stability analysis method is also proposed,leveraging a global sensitivity algorithm based on fast model results to identify key parameters influencing MMC oscillation stability.Based on sensitivity analysis results,a parameter adjustment strategy for oscillation suppression is proposed.The simulation results from the MATLAB/Simulinkbased MMC model validate the effectiveness of the proposed method.展开更多
为解决新能源多变流器并网系统MGCCS(multiple grid-connected-converter system)中的电能质量相关问题,首先基于谐波状态空间HSS(harmonic state space)方法建立MGCCS的串联和并联模型。HSS模型考虑了开关过程中的高频分量,其内部的Toe...为解决新能源多变流器并网系统MGCCS(multiple grid-connected-converter system)中的电能质量相关问题,首先基于谐波状态空间HSS(harmonic state space)方法建立MGCCS的串联和并联模型。HSS模型考虑了开关过程中的高频分量,其内部的Toeplitz矩阵能够有效捕捉变流器内部的谐波耦合。在建立MGCCS串联和并联HSS模型的基础上,引入虚拟电阻改进模型,并考虑电网阻抗的影响,以模拟多变流器并网系统。通过对状态矩阵的特征值分析,对多变流器互联系统的谐波稳定性进行研究。研究深入分析了主电路和控制器参数对谐波不稳定性的影响,预测谐波不稳定模式的振荡频率。MATLAB/Simulink仿真结果及RT-LAB实验结果验证了基于HSS改进模型的正确性以及谐波稳定性分析的准确性。展开更多
海上风电大型化和深远海化发展对电网安全稳定运行带来了新的挑战。近年事故表明,暂态扰动如变压器、空载线路投切激励下,海上风电并网系统易出现严重的谐振过电压问题,相关机理仍不明晰。聚焦变压器空载投切场景,研究励磁涌流引发的谐...海上风电大型化和深远海化发展对电网安全稳定运行带来了新的挑战。近年事故表明,暂态扰动如变压器、空载线路投切激励下,海上风电并网系统易出现严重的谐振过电压问题,相关机理仍不明晰。聚焦变压器空载投切场景,研究励磁涌流引发的谐振过电压问题,旨在揭示多类型设备如风电机组、静止无功发生器、饱和变压器对谐振过电压的影响机制。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,构建了浙江某海上风电并网系统动态模型,通过多项式拟合准确描述饱和变压器的非线性特性。进一步,利用数值积分刻画了变压器空投过程中谐振过电压的产生过程,并与电磁暂态仿真对比验证了结果的准确性。最后,利用局部线性化得到的单入单出阻抗模型,探讨了多类型设备对于励磁涌流特性的影响,明晰了谐振过电压的关键影响因素。展开更多
为准确分析模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)输电系统高频振荡现象,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,综合考虑MMC装备内部动态特性建立了二阶截断下系统的HSS模型,结合该模型计算得系统特征根分布...为准确分析模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)输电系统高频振荡现象,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,综合考虑MMC装备内部动态特性建立了二阶截断下系统的HSS模型,结合该模型计算得系统特征根分布,进而判定系统稳定性及对振荡频率进行预测。基于以上建模分析过程探究了交流网络、系统长链路延时及控制器参数对系统高频稳定性的作用规律。得出系统高频振荡由MMC装备及交流网络相互作用引起,系统高频稳定性随交流线路电阻及对地电容参数增大而提升,且系统长链路延时是引发高频振荡的主要因素,控制器部分,合理参数范围内,基频电流环参数对系统高频稳定性有显著影响,系统发生高频振荡风险随其控制带宽增大而提升,功率外环及锁相环参数对系统高频稳定性影响极小,环流抑制环参数对系统高频稳定性几乎无影响,可从优化交流网络特性、减小系统延时和围绕基频电流环附加控制环节等角度提出高频振荡抑制措施。以上分析结论通过MATLAB/Simulink时域仿真得到验证。展开更多
文摘模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有运行稳定、控制多样化等优点,对其精确建模成为当前研究热点。提出了一种基于复矢量的MMC交直流侧阻抗建模方法。该方法根据复矢量建模的基本原理分析了换流器的正负序转换关系,并在考虑三相耦合的前提下,从差共模角度简述了三相MMC的建模要点,建立了三相系统的完整时域模型。引入谐波状态空间理论(harmonic state space,HSS)对所建模型进行处理来提高建模精度,并利用接口矩阵及阻抗求解的基本原理建立了MMC的交直流侧阻抗模型。最后在仿真平台进行了对比实验,证实了建模方法的可行性。
基金National Natural Science Foundation of China(52307127)State Key Laboratory of Power System Operation and Control(SKLD23KZ07)。
文摘To facilitate rapid analysis of the oscillation stability mechanism in modular multilevel converter-based high voltage direct current(MMC-HVDC)systems and streamline the simulation process for determining MMC impedance characteristics,a simplified mathematical simulation model for MMC closed-loop impedance is developed using the harmonic state space method.This model considers various control strategies and includes both AC-side and DC-side impedance models.By applying a Nyquist criterion-based impedance analysis method,the stability mechanisms on the AC and DC sides of the MMC are examined.In addition,a data-driven oscillation stability analysis method is also proposed,leveraging a global sensitivity algorithm based on fast model results to identify key parameters influencing MMC oscillation stability.Based on sensitivity analysis results,a parameter adjustment strategy for oscillation suppression is proposed.The simulation results from the MATLAB/Simulinkbased MMC model validate the effectiveness of the proposed method.
文摘为解决新能源多变流器并网系统MGCCS(multiple grid-connected-converter system)中的电能质量相关问题,首先基于谐波状态空间HSS(harmonic state space)方法建立MGCCS的串联和并联模型。HSS模型考虑了开关过程中的高频分量,其内部的Toeplitz矩阵能够有效捕捉变流器内部的谐波耦合。在建立MGCCS串联和并联HSS模型的基础上,引入虚拟电阻改进模型,并考虑电网阻抗的影响,以模拟多变流器并网系统。通过对状态矩阵的特征值分析,对多变流器互联系统的谐波稳定性进行研究。研究深入分析了主电路和控制器参数对谐波不稳定性的影响,预测谐波不稳定模式的振荡频率。MATLAB/Simulink仿真结果及RT-LAB实验结果验证了基于HSS改进模型的正确性以及谐波稳定性分析的准确性。
文摘海上风电大型化和深远海化发展对电网安全稳定运行带来了新的挑战。近年事故表明,暂态扰动如变压器、空载线路投切激励下,海上风电并网系统易出现严重的谐振过电压问题,相关机理仍不明晰。聚焦变压器空载投切场景,研究励磁涌流引发的谐振过电压问题,旨在揭示多类型设备如风电机组、静止无功发生器、饱和变压器对谐振过电压的影响机制。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,构建了浙江某海上风电并网系统动态模型,通过多项式拟合准确描述饱和变压器的非线性特性。进一步,利用数值积分刻画了变压器空投过程中谐振过电压的产生过程,并与电磁暂态仿真对比验证了结果的准确性。最后,利用局部线性化得到的单入单出阻抗模型,探讨了多类型设备对于励磁涌流特性的影响,明晰了谐振过电压的关键影响因素。
文摘为准确分析模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)输电系统高频振荡现象,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,综合考虑MMC装备内部动态特性建立了二阶截断下系统的HSS模型,结合该模型计算得系统特征根分布,进而判定系统稳定性及对振荡频率进行预测。基于以上建模分析过程探究了交流网络、系统长链路延时及控制器参数对系统高频稳定性的作用规律。得出系统高频振荡由MMC装备及交流网络相互作用引起,系统高频稳定性随交流线路电阻及对地电容参数增大而提升,且系统长链路延时是引发高频振荡的主要因素,控制器部分,合理参数范围内,基频电流环参数对系统高频稳定性有显著影响,系统发生高频振荡风险随其控制带宽增大而提升,功率外环及锁相环参数对系统高频稳定性影响极小,环流抑制环参数对系统高频稳定性几乎无影响,可从优化交流网络特性、减小系统延时和围绕基频电流环附加控制环节等角度提出高频振荡抑制措施。以上分析结论通过MATLAB/Simulink时域仿真得到验证。
