基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统...基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。展开更多
针对直驱风电场经柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并网系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,目前研究在机理分析中难以揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系...针对直驱风电场经柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并网系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,目前研究在机理分析中难以揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,同时难以量化不同特性对于系统稳定的影响。因此,基于路径分析法开展系统的SSO机理研究,并以锁相环(phase-locked loop,PLL)振荡模态为例开展路径分析法的模态扩展。首先,采用模块化建模方法建立系统的线性化模型。其次,将转子运动方程的阻尼系数推广至振荡模态的主导元件动态方程,从而获取系统的稳定判据。然后,基于路径分析揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,基于阻尼分解量化风电场内部特性以及风电场与VSC-HVDC之间交互作用特性对于系统稳定的影响。最后,开展PLL控制参数对于阻尼特性的影响分析。结果表明:路径分析法可以应用于不同的振荡模态;直驱风电场与VSC-HVDC之间的扰动传递路径呈现双闭环耦合关系;通过增大直驱风电机组PLL比例系数或减小直驱风电机组PLL积分系数可以有效提高系统的总阻尼系数,从而提升系统的稳定性。展开更多
To analyze the factors which affecting transient stability of power system, the dynamic model of doubly-fed induction generator and direct-drive PM synchronous generator has been built using PSCAD. Impact of different...To analyze the factors which affecting transient stability of power system, the dynamic model of doubly-fed induction generator and direct-drive PM synchronous generator has been built using PSCAD. Impact of different wind farm integration on grid typically in China has been presented. The influence of the variations of transient reactance, negative sequence reactance and rotary inertia on critical clearing time of power system transient stability is analyzed by time-domain simulation. Mixture operation of DFIG and PMSG to optimize the stability of system has been analyzed firstly. The digital simulation results show that doubly-fed induction wind turbines is a better choice to meet the requirement of system instability due to large wind farm integration in comparison with direct-drive PM synchronous wind turbines. With a rather large rotary inertia, the proper ratio of direct-drive PM synchronous wind turbines used in wind farm could be comprehensive planning by optimized the stability of system. Analysis of this paper should be provided as academic reference for improving design of wind farm system.展开更多
随着可再生能源渗透率的提高,电力系统中电力电子装置不断增加,装置间相互影响会诱发频率从几赫兹到数千赫兹范围内的宽频振荡。针对直驱风电场(Direct-Drive Wind Forms,DDWFs)经柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Vol...随着可再生能源渗透率的提高,电力系统中电力电子装置不断增加,装置间相互影响会诱发频率从几赫兹到数千赫兹范围内的宽频振荡。针对直驱风电场(Direct-Drive Wind Forms,DDWFs)经柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)并网引发的宽频振荡问题,基于DDWFs经VSC-HVDC并网系统动态数学模型,建立了小信号模型与阻抗模型。进而采用特征值分析法对振荡模式进行了分析,并验证了“负电阻”理论在该系统宽频振荡机理分析中的适用性。最后结合特征值分析法和阻抗法全面分析了参数变化对振荡特性的影响,并利用PSCAD/EMTDC验证了上述分析的正确性。结果表明,可以基于特征值分析法和阻抗法进行参数调整以减小宽频振荡幅值。展开更多
研究了直驱风电场次同步振荡分析的降阶模型,提出了基于交替方向隐式(alternating direction implicit,ADI)的平衡截断方法。首先,根据直驱式永磁同步风电机组的数学表征搭建风电场的数学模型,采用ADI方法迭代求解李亚普诺夫方程,得到...研究了直驱风电场次同步振荡分析的降阶模型,提出了基于交替方向隐式(alternating direction implicit,ADI)的平衡截断方法。首先,根据直驱式永磁同步风电机组的数学表征搭建风电场的数学模型,采用ADI方法迭代求解李亚普诺夫方程,得到可控的格莱姆矩阵与可观的格莱姆矩阵;然后,采用平衡截断的方法得到降阶模型;通过对比全阶模型与降阶模型的时域仿真波形、Bode图、计算耗时以及次同步振荡模式,验证了方法的有效性。仿真结果表明,降阶模型与全阶模型具有很好的一致性,同时计算速度提高,降阶阶数大大降低。展开更多
海上风电场需具备低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能力,以避免故障时风机脱网,然而,LVRT策略对并网系统大扰动后的稳定性影响不明。有鉴于此,该文搭建了接入交流电网系统的海上直驱风电场模型,并分析其在弱连接时大扰动下LVR...海上风电场需具备低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能力,以避免故障时风机脱网,然而,LVRT策略对并网系统大扰动后的稳定性影响不明。有鉴于此,该文搭建了接入交流电网系统的海上直驱风电场模型,并分析其在弱连接时大扰动下LVRT引发的不同类型振荡机理和特性。具体如下:首先搭建了含LVRT的海上直驱风电场接入交流电网系统电磁暂态模型;其次,分析了该系统的阻抗特性,发现该系统具有次同步振荡风险,且在弱连接时正阻尼系统遭受大扰动后会出现LVRT参与形成的次同步频段振荡;再次,探究了振荡和LVRT不同控制环节的关系,表明大扰动后正阻尼系统的LVRT无功环节阶段2-1的策略1或2均可参与形成因补偿电流过大而引发的切换型振荡,且不同控制策略对应的振荡均存在限幅间歇性饱和现象;最后,分析了LVRT控制策略及参数对振荡特性的影响。展开更多
文摘基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。
文摘针对直驱风电场经柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并网系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,目前研究在机理分析中难以揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,同时难以量化不同特性对于系统稳定的影响。因此,基于路径分析法开展系统的SSO机理研究,并以锁相环(phase-locked loop,PLL)振荡模态为例开展路径分析法的模态扩展。首先,采用模块化建模方法建立系统的线性化模型。其次,将转子运动方程的阻尼系数推广至振荡模态的主导元件动态方程,从而获取系统的稳定判据。然后,基于路径分析揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,基于阻尼分解量化风电场内部特性以及风电场与VSC-HVDC之间交互作用特性对于系统稳定的影响。最后,开展PLL控制参数对于阻尼特性的影响分析。结果表明:路径分析法可以应用于不同的振荡模态;直驱风电场与VSC-HVDC之间的扰动传递路径呈现双闭环耦合关系;通过增大直驱风电机组PLL比例系数或减小直驱风电机组PLL积分系数可以有效提高系统的总阻尼系数,从而提升系统的稳定性。
文摘To analyze the factors which affecting transient stability of power system, the dynamic model of doubly-fed induction generator and direct-drive PM synchronous generator has been built using PSCAD. Impact of different wind farm integration on grid typically in China has been presented. The influence of the variations of transient reactance, negative sequence reactance and rotary inertia on critical clearing time of power system transient stability is analyzed by time-domain simulation. Mixture operation of DFIG and PMSG to optimize the stability of system has been analyzed firstly. The digital simulation results show that doubly-fed induction wind turbines is a better choice to meet the requirement of system instability due to large wind farm integration in comparison with direct-drive PM synchronous wind turbines. With a rather large rotary inertia, the proper ratio of direct-drive PM synchronous wind turbines used in wind farm could be comprehensive planning by optimized the stability of system. Analysis of this paper should be provided as academic reference for improving design of wind farm system.
文摘随着可再生能源渗透率的提高,电力系统中电力电子装置不断增加,装置间相互影响会诱发频率从几赫兹到数千赫兹范围内的宽频振荡。针对直驱风电场(Direct-Drive Wind Forms,DDWFs)经柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)并网引发的宽频振荡问题,基于DDWFs经VSC-HVDC并网系统动态数学模型,建立了小信号模型与阻抗模型。进而采用特征值分析法对振荡模式进行了分析,并验证了“负电阻”理论在该系统宽频振荡机理分析中的适用性。最后结合特征值分析法和阻抗法全面分析了参数变化对振荡特性的影响,并利用PSCAD/EMTDC验证了上述分析的正确性。结果表明,可以基于特征值分析法和阻抗法进行参数调整以减小宽频振荡幅值。
文摘研究了直驱风电场次同步振荡分析的降阶模型,提出了基于交替方向隐式(alternating direction implicit,ADI)的平衡截断方法。首先,根据直驱式永磁同步风电机组的数学表征搭建风电场的数学模型,采用ADI方法迭代求解李亚普诺夫方程,得到可控的格莱姆矩阵与可观的格莱姆矩阵;然后,采用平衡截断的方法得到降阶模型;通过对比全阶模型与降阶模型的时域仿真波形、Bode图、计算耗时以及次同步振荡模式,验证了方法的有效性。仿真结果表明,降阶模型与全阶模型具有很好的一致性,同时计算速度提高,降阶阶数大大降低。
文摘海上风电场需具备低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能力,以避免故障时风机脱网,然而,LVRT策略对并网系统大扰动后的稳定性影响不明。有鉴于此,该文搭建了接入交流电网系统的海上直驱风电场模型,并分析其在弱连接时大扰动下LVRT引发的不同类型振荡机理和特性。具体如下:首先搭建了含LVRT的海上直驱风电场接入交流电网系统电磁暂态模型;其次,分析了该系统的阻抗特性,发现该系统具有次同步振荡风险,且在弱连接时正阻尼系统遭受大扰动后会出现LVRT参与形成的次同步频段振荡;再次,探究了振荡和LVRT不同控制环节的关系,表明大扰动后正阻尼系统的LVRT无功环节阶段2-1的策略1或2均可参与形成因补偿电流过大而引发的切换型振荡,且不同控制策略对应的振荡均存在限幅间歇性饱和现象;最后,分析了LVRT控制策略及参数对振荡特性的影响。
