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VSC-HVDC联接弱交流系统下的新型附加频率阻尼控制方法

王烨  宁琳如  赵成勇  郭春义  
【摘要】:电压源型换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)联接弱交流系统时,很容易受到锁相环(phase-locked loop,PLL)特性的影响而使传输功率受限甚至出现系统不稳定的现象。该文从传统交流发电机的运行原理角度出发,提出了一种简单有效且适用于V S C-H V D C联接弱交流系统时的附加频率阻尼控制(supplementary frequency-based damping control,SFDC)方法,该方法基于PLL的输出频率特征量同时引入阻尼系数Dk,产生了有功功率的附加阻尼分量来抑制或消除由于PLL引起的系统失稳现象。首先,建立了基于传统电流矢量控制的VSC系统的小信号模型,采用特征根分析和参与因子分析方法,研究了PLL参数对系统小干扰稳定性的影响及不同短路比(short circuit ratio,SCR)下PLL参数的可行域。然后,建立了含有SFDC控制的VSC系统联接弱受端交流系统时的小信号模型,并通过详细电磁暂态仿真验证了模型的正确性;基于特征根分析方法研究了阻尼系数Dk对VSC系统小干扰稳定性的影响及其参数可行域。最后,对比研究了SFDC控制闭锁和投入时,VSC系统在不同SCR下的最大传输有功功率及不同PLL参数下所允许的最小短路比的变化规律,并提出了一种基于阻尼系数Dk的临界短路比裕度增加量指标,来定量评价所提出的SFDC控制对VSC系统稳定裕度的提升能力。结果表明,所提出的SFDC方法不仅可以有效抑制或消除弱交流电网下由于PLL引起的VSC系统失稳现象,而且可以提升VSC系统的最大传输功率及临界稳定裕度。

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