基于虚拟同步控制的模块化多电平换流器小信号建模与稳定性分析

作者：黄迪; 郭力^*; 李霞林

来源：高电压技术, 2020, 46(02): 698-711.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20200131038

• 模块化多电平换流器
• 虚拟同步控制
• 小信号模型
• 模块化建模
• 稳定性分析

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)采用虚拟同步(virtual synchronous generator,VSG)控制后的稳定性,首先基于模块化建模思路,建立了基于虚拟同步控制的MMC并网系统精确小信号稳定性分析模型。将MMC的两电平简化模型与精确模型特征值对比发现,虚拟同步控制时,简化模型忽略了一种同时受虚拟同步控制和环流抑制(cinculating current suppression control, CCSC)控制参数影响的耦合模态(16 Hz左右)。然后重点分析了外部模态(2 Hz左右)、耦合模态和内部谐波模态(100 Hz左右) 3种重要模态的稳定性,由详细稳定性分析可知,若调整虚拟同步控制参数以增大外部模态阻尼和稳定性时,会导致耦合模态的阻尼和稳定裕度减小,因此在优化虚拟同步控制参数时需同时关注外部模态和耦合模态稳定性。此外,电网强度较弱时,系统可能会出现外部模态振荡失稳;而环流抑制参数设置不合理时,系统可能会出现内部谐波模态失稳。最后,通过与经典矢量控制的稳定性对比,说明经典矢量控制下不存在耦合模态;在电网强度较弱的情况下虚拟同步控制稳定性更好。

• 单位
  智能电网教育部重点实验室; 天津大学