电压源变换器接入电网的小扰动稳定机理分析

作者：邢光正; 吴琛; 陈磊^*; 黄伟; 程旻; 闵勇; 汤涌

来源：电力自动化设备, 2020, 40(09): 42-193.

DOI：10.16081/j.epae.202009014

• 电压源变换器
• 锁相环
• 平衡点
• 鞍结点分岔
• Hopf分岔
• 低频振荡
• 次同步振荡

研究了基于矢量控制的电压源变换器(VSC)接入电网的小扰动稳定问题。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,针对不同控制模式,分别对平衡点的存在性、稳定性进行了分析,系统地总结了VSC小扰动失稳的不同机理。系统中发生鞍结点分岔会导致平衡点消失而失稳,且存在以下几种机理:输出电流过大会导致锁相环(PLL)失去平衡点,对应PLL失去同步,单独的PLL失去同步可能发生在切除外环控制、采用内环定电流控制的情况下;输出有功过大会导致功率外环失去平衡点,当无功外环采用定无功功率、定交流电压控制时,分别对应电网的静态电压、功角失稳,而且失稳后电流增大一般也会引发PLL失去同步。在平衡点存在的情况下,系统振荡模式中包含低频振荡模式和次同步振荡模式,系统也可能发生Hopf分岔而出现振荡失稳。低频振荡模式主要由外环控制主导,次同步振荡模式则由PLL、电流环和线路动态主导。平衡点的存在性不受VSC控制参数的影响,只受网络参数、VSC工况的影响,而平衡点的稳定性和VSC控制参数有关。

• 单位
  清华大学; 中国电力科学研究院有限公司; 云南电力调度控制中心; 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室