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变流器并网系统振荡与原–对偶复电路分析

中国电机工程学报 2017年第22期37卷 6500-6515页

作者：董炜辛焕海李子恒甘德强袁小明黄伟王康浙江大学电气工程学院电机系浙江省杭州市310027 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430072 云南电网有限责任公司调度中心云南省昆明市650011 国网陕西省电力公司调控中心陕西省西安市710048

基于广义阻抗的分析方法可将变流器并网系统的振荡问题转化为变流器与电网广义阻抗间的串并联谐振问题,并可有效处理变流器和电网阻抗矩阵难以同时对角化解耦的难题,但仍然存在物理意义不明的缺陷。为了更深入地阐明振荡机理、解释广义... 详细信息

基于广义阻抗的分析方法可将变流器并网系统的振荡问题转化为变流器与电网广义阻抗间的串并联谐振问题,并可有效处理变流器和电网阻抗矩阵难以同时对角化解耦的难题,但仍然存在物理意义不明的缺陷。为了更深入地阐明振荡机理、解释广义阻抗的物理意义,该文提出了变流器并网系统的等效原–对偶复电路。首先,从极坐标形式的阻抗矩阵和雅克比传递函数矩阵角度,分别推导了变流器系统的广义导纳。其次,提出复空间中的原–对偶分量概念,实现了系统中耦合频率振荡量的统一描述。最后,基于特征方程推导了系统的等价原–对偶复电路,不仅可用于反映系统中原–对偶分量的耦合关系,也可用于分析系统的小干扰稳定性。给出了等效原–对偶复电路与实际系统阻抗之间的联系,说明系统振荡等价于等效原–对偶复电路发生串并联谐振,并通过仿真验证了等效原–对偶复电路的合理性。

关键词：复电路变流器并网系统广义阻抗原–对偶分量

外环动态影响下变流器广义阻抗判据的适用性分析

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中国电机工程学报 2021年第9期41卷 3012-3023页

作者：杨超然宫泽旭洪敏胡鹏飞辛焕海浙江大学电气工程学院电机系浙江省杭州市310027 浙江运达风电股份有限公司浙江省杭州市310012

基于广义阻抗的分析方法可将变流器并网系统转化为单输入单输出(single-input single-output,SISO)系统进行稳定分析,但考虑外环动态后广义阻抗分析方法的适用性尚不清楚。为此,文中首先在极坐标下建立考虑外环控制器动态的变流器并网... 详细信息

基于广义阻抗的分析方法可将变流器并网系统转化为单输入单输出(single-input single-output,SISO)系统进行稳定分析,但考虑外环动态后广义阻抗分析方法的适用性尚不清楚。为此,文中首先在极坐标下建立考虑外环控制器动态的变流器并网系统的阻抗模型,推导出广义阻抗判据并得到对应的等效SISO系统;其次,阐明基于广义阻抗的稳定判据本质是对端口电压相位主导回路的谐振分析。进一步,证明考虑外环影响后广义阻抗判据处理的开环传递函数不存在右半平面极点,利用条件数指标说明广义阻抗判据导出的稳定裕度对参数不确定性的灵敏度较小,从而分析广义阻抗判据的适用性;最后,利用基于广义阻抗的方法详细分析锁相环和直流电压环之间的相互作用及无功外环的影响,总结变流器控制器参数对系统稳定性的影响规律。时域仿真结果验证了分析方法的正确性。

关键词：变流器广义阻抗次超同步振荡复电路电路谐振

二次侧注入扰动的变流器次超同步频段广义阻抗测量方法

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电力系统自动化 2020年第14期44卷 19-25页

作者：万炜袁辉王冠中徐路遥蒙志全辛焕海浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司电力调度控制中心浙江省杭州市310007

基于广义阻抗的稳定判据充分考虑了次超同步频段电网和变流器的耦合作用,并可将系统稳定性分析转化为对单输入单输出系统的分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,相比一次侧注入扰动,还具有成本低、操作简单的优势。为此... 详细信息

基于广义阻抗的稳定判据充分考虑了次超同步频段电网和变流器的耦合作用,并可将系统稳定性分析转化为对单输入单输出系统的分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,相比一次侧注入扰动,还具有成本低、操作简单的优势。为此,提出了二次侧注入扰动的变流器次超同步频段任意功率因数下广义阻抗测量方法。首先,推导了任意功率因数下的系统广义阻抗和考虑二次侧扰动信号注入的原-对偶复电路;然后,从电路的角度解释了所提广义阻抗测量原理;最后,根据测量原理给出了该频段二次侧注入扰动的变流器广义阻抗测量方法。所提方法是现有广义阻抗测量方法的推广,通过仿真分析可验证所提方法的有效性。

关键词：并网变流器小干扰稳定广义阻抗复电路阻抗测量

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并网变流器广义阻抗建模及稳定性分析研究

并网变流器广义阻抗建模及稳定性分析研究

作者：张家瑞燕山大学

学位级别：硕士

随着传统化石能源的进一步枯竭,以及其燃烧所带来的环境污染不断加剧,世界各国能源转型的步伐不断加快,太阳能、风能等新能源发电在电力系统中所占比重日益上升。但是随着新能源发电设施的增多,电力电子装置也被更多地使用于电力系统的... 详细信息

随着传统化石能源的进一步枯竭,以及其燃烧所带来的环境污染不断加剧,世界各国能源转型的步伐不断加快,太阳能、风能等新能源发电在电力系统中所占比重日益上升。但是随着新能源发电设施的增多,电力电子装置也被更多地使用于电力系统的各个环节,进一步促进了电力系统电力电子化的趋势,过去以同步机为主导的电力系统其动态特性发生变化,电网强度逐渐下降已经是需要重点关注的问题。在弱电网的情况下,新能源设备的接入会带来大量的谐波,另一方面,电网与新能源设备之间复杂的耦合作用也会危害到电力系统的安全与稳定运行。因此,新能源设备系统的稳定性问题得到了人们越来越多的关注。本文以基于LCL滤波的三相变流器系统为研究对象,分析了变流器结构,并在Matlab/Simulink中分别建立了abc、αβ及dq坐标系下的数学模型,详细分析了LCL滤波器的性能与参数设计方法。其次,研究了变流器系统的结构和控制策略,推导了其动态模型,并推导了其导纳矩阵,据此定义其广义阻抗。再次,通过在复空间中定义形式互为共轭的原分量以及对偶分量来统一描述系统中的振荡分量,并据此建立系统的等效复电路,直观地表现出电网和新能源设备之间的相互作用,一方面可以对系统的小干扰稳定性进行分析,另一方面还能对系统受到扰动时的响应进行分析。最后,在软件中对系统稳定性进行了仿真验证。介绍了硬件在环实验平台的基本工作状况,在半实物仿真仪器Typhoon 602中进行主电路的搭建,DSP芯片TMS320F28335和FPGA芯片XC3S400PQ208一起共同执行数字控制的任务。通过硬件在环实验平台进行基于LCL滤波的三相变流器系统的负载突变动态实验和阻抗切换动态实验,其结果验证了系统振荡与等效原-对偶复电路发生串并联谐振等价以及稳定性分析方法的正确性。

关键词：并网变流器广义阻抗复电路稳定性分析