【摘 要】
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随着传统化石能源的消耗与生态环境恶化,针对风能、太阳能等可再生能源的开发与利用的新能源发电得到日益重视。并网变换器作为将新能源连接至电网的关键接口设备,影响着发电系统的稳定运行。而我国新能源发电大规模、高集中度和长距离的特征使得电网呈现出弱电网特性,电网强度的降低加剧了电力系统稳定性问题。当电网发生故障时,并网变换器存在失稳脱网风险;而深度故障下并网变换器将会切换控制策略,使得稳定性问题更加复杂。
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随着传统化石能源的消耗与生态环境恶化,针对风能、太阳能等可再生能源的开发与利用的新能源发电得到日益重视。并网变换器作为将新能源连接至电网的关键接口设备,影响着发电系统的稳定运行。而我国新能源发电大规模、高集中度和长距离的特征使得电网呈现出弱电网特性,电网强度的降低加剧了电力系统稳定性问题。当电网发生故障时,并网变换器存在失稳脱网风险;而深度故障下并网变换器将会切换控制策略,使得稳定性问题更加复杂。因此,本文重点关注浅度故障与深度故障下并网变换器系统的稳定性分析与稳定控制措施,主要内容如下:（1）针对浅度故障下的并网变换器单机无穷大系统,基于并网变换器与电网的静态特性,研究了浅度故障后的平衡点存在性,并分析了电网强度对平衡点的影响。进一步,研究了电网强度对系统小信号稳定性和暂态稳定性的影响,仿真验证了理论分析的正确性。（2）为解决浅度故障下存在的失稳问题,提出了基于小信号稳定约束和暂态稳定约束的控制参数设计方法,仿真验证了其有效性。进一步,提出了将功角动态引入无功电流指令的改进控制策略,分析了其对系统稳定性的影响,仿真了验证其在稳定控制方面的有效性。（3）针对深度故障工况,基于并网变换器与电网的电压电流特性并结合功角特性,研究了低电压穿越期间并网变换器系统的平衡点存在性及其分布,分析了电网强度对平衡点的影响。其次,分析了电网强度对系统小信号稳定性和暂态稳定性的影响,并进行了仿真验证。（4）为解决深度故障下的失稳问题,分析了平衡点约束下无功电流增益的选择范围,并基于小信号稳定约束和暂态稳定约束设计了控制参数,仿真验证了参数设计的有效性。其次,将浅度故障下提出的功角动态反馈的方法应用于深度故障,并分析了其对系统稳定性的影响,仿真验证了其在稳定控制方面的有效性。
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