双U/f下垂控制下双极MMC-HVDC系统交流阻抗建模及稳定性分析

作     者：李鹏坤 王跃 冯伯乐 薛英林 刘熠 李润田 LI Pengkun;WANG Yue;FENG Bole;XUE Yinglin;LIU Yi;LI Runtian

作者机构：电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学)陕西省西安市710049 国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209 

出 版 物：《电网技术》 (Power System Technology)

年 卷 期：2024年第48卷第3期

页      面：1214-1223页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0835[工学-软件工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家电网公司科技项目(5100-202156434A-0-0-00) 

主　　题：模块化多电平换流器 孤岛直驱风电场 双极接线 双U/f下垂控制 定U/f-P/Q控制 阻抗建模 稳定性分析 

摘      要：基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中于单极接线方式,孤岛直驱风电场与采用不同双极协调控制的双极MMC-HVDC互联系统小信号稳定性问题还有待进一步探究。该文首先考虑频率耦合特性、参考系初相位和直流侧耦合特性的影响,分别建立了采用双U/f下垂控制和定U/f-P/Q控制的双极MMC-HVDC系统交流侧等效SISO阻抗模型,并详细分析了金属回线阻抗和双极间功率均分度对交流阻抗特性的影响。接着对比研究了两种协调控制中共有控制环路和特有控制环路对交流侧负电阻特性及互联系统稳定性的影响规律。最后,孤岛直驱风电场经两种双极协调控制下双极MMC-HVDC外送系统Matlab/Simulink时域仿真结果和硬件在环半实物实时仿真实验结果验证了所提出的小信号阻抗模型的精确性和稳定性分析结论的有效性。