联接弱交流电网MMC系统小信号稳定性分析

作者：苑宾; 李探; 许建中; 袁艺嘉; 赵成勇; 张帆

来源：中国电机工程学报, 2017, 37(18): 5339-5533.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.161514

• 模块化多电平换流器
• 弱交流系统
• 交流系统惯性常数
• 参与因子分析法
• 稳定性分析

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流输电技术相比于传统直流输电更适用于向弱交流电网供电。该文建立MMC联接低短路比(short circuit ratio,SCR)交流电网系统小信号模型,重点研究联接弱交流电网MMC系统与电压源换流器(voltage source converter,VSC)系统之间的稳定性差异;该文同时首次建立MMC联接低转动惯量的发电机系统小信号模型,研究交流电网惯性对系统稳定性的影响。采用特征根分析法和参与因子分析法对小信号模型进行分析,得到影响联接弱交流电网MMC系统稳定性的关键因素。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建201电平联接弱交流电网MMC系统仿真模型,仿真结果验证了小信号模型的准确性。通过理论分析与仿真验证共得到两个结论:1)当SCR极低、交流电网极弱时,锁相环(phase-locked loop,PLL)控制器参数与子模块电容相互影响导致联接弱交流电网MMC系统易发生高频失稳;2)较小的交流电网转动惯量与外环控制器会发生相互作用,导致联接弱交流电网MMC系统小信号失稳,而通过优化外环控制器参数能够提高系统稳定性。

• 单位
  国网北京经济技术研究院; 华北电力大学; 新能源电力系统国家重点实验室