【摘 要】
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随着新能源大规模接入电力系统,局部电网中电力电子设备逐渐占据主导地位,新能源并网电力系统呈现出不同于传统同步机主导电力系统的特性,而我国新能源发电远距离、大规模、高度集中的特点进一步导致局部电网架构薄弱,因此,一旦电网发生故障,即便是浅度故障,系统的稳定运行也将受到较大威胁。作为新能源与电力系统的接口设备,并网变换器暂态过程中能否保持稳定运行直接影响着电力系统的稳定性。而并网变换器作为功率传输器件
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随着新能源大规模接入电力系统,局部电网中电力电子设备逐渐占据主导地位,新能源并网电力系统呈现出不同于传统同步机主导电力系统的特性,而我国新能源发电远距离、大规模、高度集中的特点进一步导致局部电网架构薄弱,因此,一旦电网发生故障,即便是浅度故障,系统的稳定运行也将受到较大威胁。作为新能源与电力系统的接口设备,并网变换器暂态过程中能否保持稳定运行直接影响着电力系统的稳定性。而并网变换器作为功率传输器件,其主要功能是将直流侧输入功率输出至交流侧,一旦输入输出功率不平衡,并网变换器内部储能元件状态将发生改变,进而引起系统的暂态稳定性问题,因此,不平衡功率是引发并网变换器暂态过程的根本原因。本文将从不平衡功率的角度对并网变换器并网后系统的暂态稳定性展开分析,主要有以下几点内容:1)推导直流电压时间尺度下并网变换器功率传输特性,建立不平衡功率激励下的并网变换器单机无穷大系统暂态数学模型,并基于所得到的功率传输特性和暂态数学模型描述浅度故障下单机系统暂态过程,推导并网变换器单机系统能量函数,介绍相平面分析方法,最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型验证理论分析的正确性。2)基于单机模型推导多机系统功率传输特性,建立不平衡功率激励下的多机系统暂态数学模型,推导多机系统能量函数,并基于多机系统能量函数提出多机暂态相互作用量化分析方法,介绍多机系统相平面分析方法,最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型验证理论分析的正确性。3)分析了能量函数阻尼项以及无功电流对单机系统及多机系统暂态稳定性影响。以直流电压环参数kvp作为能量函数阻尼项大小的指标,结合稳定域分析以及仿真分析,指出增大kvp及控制并网变换器发出感性无功电流可以提升单机系统暂态稳定性,同时以两机系统为例,说明了单机系统情况下的相关结论可以推广到多机系统。
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