MMC-HVDC系统高频稳定性分析及振荡抑制策略研究

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近年来国内多处柔性直流输电工程出现了换流站与交流系统间的高频振荡,高频振荡会增加系统损耗,严重时甚至导致换流站闭锁,系统停运。因此,分析MMC-HVDC系统高频稳定性对抑制高频振荡,保证柔性直流输电系统安全可靠运行具有重大的工程意义。本文围绕MMC-HVDC系统高频稳定性分析及高频振荡的抑制策略展开研究,主要工作如下:(1)本文阐述了MMC-HVDC系统的拓扑结构与控制系统;基于此,推导建立了考虑延时的MMC-HVDC系统数学模型,为分析MMC-HVDC系统高频稳定性奠定模型基础。(2)首先,将基于时滞稳定裕度的时滞系统稳定性分析方法应用到MMC-HVDC系统高频稳定性分析中,利用Rekasius变换精确求解了MMC-HVDC系统时滞稳定裕度,依据时滞稳定裕度定量分析了内环电流控制器参数、锁相环参数和有功、无功变化对高频稳定性的影响。其次,将基于广义奈奎斯特稳定判据的时滞系统稳定性分析方法应用到MMC-HVDC系统高频稳定性分析中,该分析方法无需对时滞项0)-s进行变换处理,无需求解特征根,计算简便,可直接分析系统延时时间对高频稳定性的影响。通过时域仿真验证了上述理论分析方法的正确性。本文基于时滞稳定裕度和基于广义奈奎斯特稳定判据的高频稳定性分析方法为柔性直流输电系统高频稳定性分析提供了新思路,为提出高频振荡抑制策略奠定了理论基础。(3)基于MMC的简化阻抗模型,分析了系统长链路延时对高频稳定性的影响机理。在此基础上,提出了基于相位补偿环节的高频振荡抑制策略。基于时滞稳定裕度给出了不依赖于MMC-HVDC系统实际延时时间的相位补偿环节参数确定方法,通过调节相位补偿环节的时间常数和增益系数,补偿了延时环节引入的相位滞后,增大了系统的时滞稳定裕度。基于广义奈奎斯特判据,从理论上验证了本文提出的基于相位补偿环节的高频振荡抑制策略的有效性;利用电磁暂态模型,通过仿真验证了本文高频振荡抑制策略的有效性和适应性。
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