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柔性直流接入弱受端系统稳定性分析

陈佳慧  
【摘要】:全球能源问题与环境问题日益严峻,构建清洁、智能、高效、可靠的输电网络势在必行。柔性直流输电技术在可再生能源发电并网、异步电网互联、城市供电、孤岛与弱电网供电等领域有着广阔的应用前景。尤其在弱交流系统接入方面,柔性直流输电有着传统直流输电不可比拟的优势,但理论和实践表明,其向弱交流系统供电时也存在稳定性问题。鉴于此,本文针对柔性直流接入弱受端系统稳定性进行分析。首先,本文介绍了柔性直流输电技术的基本原理和其广泛采用的矢量电流控制策略。为了提高柔性直流输电系统的动态响应特性,基于PSCAD/EMTDC自带的Optimum Run模块,对控制系统PI参数进行优化。然后,根据合理的简化,在d-q旋转坐标系下详细推导了柔性直流接入低短路比系统降阶小信号模型,将16阶小信号模型降为7阶。本文采用模块化建模,将系统分为换流器、控制系统、交流系统三个部分进行建模,推导状态空间方程。为了验证小信号模型的正确性,在PSCAD/EMTDC搭建了对应的柔性直流系统电磁暂态详细模型,并将两个模型在时域下进行了详细比对。仿真结果表明,在小扰动情况下,所建小信号模型与电磁暂态详细模型的输出波形几乎完全重合,小信号模型正确。进而,基于所建小信号模型,利用根轨迹法详细分析了柔性直流控制系统参数对整个交/直流系统稳定性的影响。研究发现,锁相环(PLL)参数和外环控制器无功分量回路参数对系统稳定性有着非常重要的影响。最后,采用相同的方法,对柔性直流接入低惯量交流系统问题进行小信号建模和稳定性分析,并得出PLL参数对低惯量系统情况下的柔性直流输电系统的稳定性有重要影响的结论。


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