电力电子并网装备的同步稳定分析与统一同步控制结构

发布时间：2024-04-08 20:48

　　随着新能源、直流输电、储能等技术的发展,大规模电力电子装备接入电网并深刻地改变着现代电力系统的动态特性。与同步发电机不同,电力电子装备由半导体开关器件所构成,它与电网之间的同步特性不是由物理旋转的转子主导,而是由相应的控制策略决定,即电力电子装备的大规模渗透使得电力系统逐渐由同步发电机主导的"物理同步"转变为"控制同步"。电力电子装备的高可控性与灵活性为提高电力系统的同步稳定性和动态性能提供了可能,但目前由于对电力电子装备"控制同步"特性的认识尚未完全清晰,难以做到发挥电力电子装备的优势以提升系统动态性能,甚至在很多情况下还会因为同步控制设计的不合理而出现同步失稳现象,危及电力系统安全稳定运行。为此,简要回顾当前电力电子装备的同步稳定分析与控制设计等方面的成果,并基于现有的同步控制结构,提出一种涵盖了锁相环型控制与组网型控制的统一同步控制结构,通过将不同类型的同步控制结构解析为控制回路之间连接方式的不同,进而将不同的同步控制结构参数化,并以此探索更优的同步控制结构。最后,对现有的同步稳定分析方法、技术路线与物理认识进行总结,并从中凝练出未来可能的研究方向。

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【部分图文】：

图1锁相环型与组网型变流器的典型控制框图

还值得一提的是，锁相环型与组网型控制下装备的频率支撑实现方式也是不同的。在组网型控制中，由于对转子摇摆方程的模拟，变流器具有一次调频特性以及惯量，因此在实现并网同步的同时也实现了对电网的频率支撑。但在锁相环型变流器中，由于锁相环具有对于电网频率的快速跟踪特性，且在定功率控制下几乎....

图2锁相环型与组网型变流器的同步原理

其中，J为虚拟惯量系数；D为阻尼系数；Pref为功率参考值。由式（3）、（4）可知，系统存在2个平衡点，如图2(b）中的点A与点B所示，但其中仅有点A是稳定平衡点。组网型变流器在式（3）、（4）的作用下运动到平衡点A的过程即是暂态下的同步过程。需要指出的是，正是由于式（1）与式（....

图3电力电子装备并网系统

阻抗建模在频域下用传递函数/传递函数矩阵表示并网设备的电压/电流接口特性。若选取电流为输入、电压为输出，则得到设备的2×2阻抗模型Z；若选取电压为输入、电流为输出，则得到设备的2×2导纳模型Y，如图3所示。通过主动注入电流或电压可以得到阻抗特性，因此，在控制结构或控制参数未知的前....

图4同步主导回路模型

基于同步主导回路的分析方法通过选择锁相环的输出相位ΔθPLL与控制器中q轴电压ΔVq分别作为系统的输入与输出，如图4所示。以此构建的同步主导回路模型的优点在于由于ΔVq与ΔθPLL正是锁相环的输入与输出，因此系统被天然地划分为2个子对象：锁相环回路动态fPLL(s)以及除锁相环以....

本文编号：3948792