时变幅频电势激励下基于贝赛尔函数的电力网络建模及其功率传输特性分析

随着大量电力电子变换器接入电力系统,与之相关的宽频振荡问题日益突出。电力网络与各变换器控制环在电磁时间尺度上相互耦合,分析振荡机理时必须将网络动态特性纳入考虑。建立网络传输功率与节点电势幅值/频率的解析关系(即网络功率传输特性方程),是研究网络动态特性的基础。系统振荡过程中,网络节点电势的幅值/频率具有明显的时变特征。传统电力系统的功角特性方程以“准稳态”和相量法为前提,不再适用于时变幅频电势激励下电力网络的功率特性分析。针对上述问题,文中将幅值/频率正弦变化的节点电势表示成一系列幅值符合贝赛尔函数分布的不同频率分量的叠加,基于相量运算建立网络的功率传输特性方程,并提出贝赛尔降阶法和泰勒简化法对原始方程进行两次简化,该方程能够反映各节点电势幅值/频率变化对网络传输功率变化的影响,兼顾精度高、适用于宽频振荡系统、数学形式简洁等优点。最后,通过时域仿真验证所建网络功率特性方程的准确性,并讨论节点电势幅值/频率非正弦变化时的研究思路。