模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究

建立模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的小信号模型时,通常会考虑子模块电容电压波动、内部环流等状态变量,但却提高了小信号模型的阶数。为了减少多端MMC直流网络进行小信号分析时的模型阶数,该文首先建立MMC全阶小信号模型;然后基于平衡理论和Hankel奇异值降阶思想,提出MMC全阶小信号模型的一般降阶方法;建立MMC整流站和逆变站的有效降阶小信号模型;并以三端MMC-HVDC系统为例对降阶前后系统的动态响应特性和不稳定特征根轨迹进行了对比。仿真结果表明：通过选取适当的阶数,MMC降阶模型与全阶模型具有一致性;直流系统在应用降阶小信号模型后,系统的降阶模型与原系统的全阶小信号模型具有相同的动态特性,并且同样能够对系统不稳定进行预估。

基于电压源型换流器的多端直流配电系统降阶小信号模型

含电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流配电系统集成度高,电力电子装置数量较多,这导致系统小信号模型的阶数较高,从而增加了系统稳定性分析及全局控制器设计的难度。鉴于此,提出了一种新型的多端直流(multi terminal DC,MTDC)系统降阶小信号模型。首先,文章对VSC进行了参与因子分析,辨识了与直流电压主导运动模态呈高相关性的状态变量。以此为基础,基于瞬时功率理论推导出一种新型VSC降阶模型。基于该模型,文章建立了多端直流配电系统的降阶小信号模型。最后,文章将所建立的多端直流配电系统降阶模型与传统降阶模型及电磁暂态模型进行了对比分析。结果表明:相对于传统的降阶小信号模型而言,文中所提出的系统模型能够更精确地评估系统的稳定性。

引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)增加并网系统惯性的同时,也带来了电网扰动下的有功振荡问题,为此,提出引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略与系统模型降阶方法。建立了系统闭环有功小信号模型,采用根轨迹法分析了暂态电磁功率补偿对VSG功率稳定性的影响,并对比了暂态阻尼策略;进一步,通过去除小信号模型中对系统稳定性影响极小的项,降阶得到系统等效二阶模型,根据二阶模型给出了系统参数的定量设计准则。所提引入暂态电磁功率补偿策略在增加系统暂态等效阻尼的同时,不影响一次调频特性,也不会造成输出有功较大超调。仿真验证和理论分析结果一致,证明了系统控制策略和模型降价方法的有效性及正确性。