Analysis of Transforming dq Impedances of Different Converters to A Common Reference Frame in Complex Converter Networks

DQ impedance-based method has been widely used to study the stability of three-phase converter systems.As the dq impedance model of each converter depends on its local dq reference frame,the dq impedance modeling of complex converter networks gets complicated.Because the reference frames of different converters might not fully align,depending on the structure.Thus,in order to find an accurate impedance model of a complex network for stability analysis,converting the impedances of different converters into a common reference frame is required.This paper presents a comprehensive investigation on the transformation of dq impedances to a common reference frame in complex converter networks.Four different methods are introduced and analyzed in a systematic way.Moreover,a rigorous comparison among these approaches is carried out,where the method with the simplest transformation procedure is finally suggested for the modeling of complex converter networks.The performed analysis is verified by injecting two independent small-signal perturbations into the d and the q axis,and doing a point-by-point impedance measurement.

基于数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗在线辨识及稳定性评估

风电、光伏等新能源在电网中的渗透率不断提高,导致一系列宽频振荡问题。阻抗法是研究新能源并网系统宽频振荡稳定性的有效方法之一,然而由于商业化新能源机组的“黑/灰箱”问题、新能源场站运行状态的随机不确定性等因素,导致新能源场站的精确阻抗/导纳建模困难。为此,提出基于数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗/导纳在线辨识方法,针对输入随机不确定的新能源机组,采用数据驱动方法建立其覆盖整个稳态运行工况的宽频阻抗/导纳辨识模型,然后结合新能源场站的物理结构模型,构建数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗/导纳在线辨识模型。最后,以风电并网系统为例,利用建立的导纳辨识模型对风电并网系统的宽频振荡稳定性进行在线评估,并通过时域仿真验证稳定性在线分析的正确性。

弱电网条件下并网逆变器阻抗模型的建立方法综述

阻抗分析法已经成为研究并网逆变器与电网交互系统稳定性的重要手段,为深入研究该问题,回顾了并网逆变器的2种控制模式,其次分析了阻抗建模对于电力系统的稳定性及抑制宽频振荡的重要意义,为解决新型电力系统宽频稳定问题提供理论基础,并详细讨论了dq线性化、谐波线性化的阻抗建模的分析方法以及基于神经网络的并网逆变器阻抗模型辨识方法。通过对比以上方法的应用特点,为实际应用中建模方法提供了理论依据;总结了现有电力电子化系统并网逆变器阻抗建模的优势、挑战,并对其未来研究方向进行了展望,对提高交互系统的稳定性提供了参考指导。

基于频域阻抗网络建模分析的交直流微电网振荡问题研究

交直流微电网在不同类型电力电子变流器的不同带宽控制环节作用下,容易引发系统发生宽频振荡问题。现有的微电网振荡分析主要基于阻抗分析法和特征分析法,然而这两种方法存在一定的局限性。为此,该文研究了基于频域阻抗网络模型的交直流微电网振荡问题建模与分析方法。首先,建立了交直流微电网在频域下的等效阻抗网络模型,并计算节点频域导纳矩阵及回路频域阻抗矩阵。其次,基于频域模式分析法,建立了交直流微电网的节点/回路振荡参与程度指标以及设备和控制参数的灵敏度指标,给出了振荡的交直流传播特性分析方法,便于明晰系统振荡机理与关键影响因素。最后,通过Matlab/Simulink时域仿真及算例分析验证了上述频域阻抗网络建模和振荡稳定性分析方法的有效性。

多电压等级直流微电网小扰动稳定性分析

随着分布式新能源以及直流负荷占比的快速增长,直流微电网呈现出多母线、多电压等级、多变换器的特点,采用传统单电压等级稳定性方法分析此类系统存在局限性。针对多电压等级直流微电网(MVLDCM),建立系统阻抗网络模型,利用等效开环传递函数分析闭环系统稳定性,分析了负载变化与光照强度对系统稳定性的影响。首先,将变换器重新分类建模,并建立系统阻抗网络模型,然后,根据阻抗网络模型推导出系统等效开环传递函数,并引入广义奈奎斯特准则判断系统稳定性。最后,通过RT-LAB硬件在环实验分析,验证了理论分析与稳定性分析方法的正确性。

用于多交流系统耦合下MMC-HVDC稳定性分析的模块化阻抗建模方法

模块化多电平换流器(MMC)换流站与风电或电网等交流系统之间均存在振荡风险,严重削弱了系统的稳定运行能力。阻抗分析方法是分析振荡问题的一种简单有效的手段。然而,多交流系统耦合下基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)的阻抗建模目前尚未形成统一的认识。本文提出一种“子系统划分-交流系统阻抗提取-直流端口阻抗等效与聚合”的模块化建模思路。首先根据稳定性分析需求进行子系统划分,然后提取各交流系统的频域阻抗特性,最后采用多谐波线性化方法建立MMC换流站的直流端口阻抗模型,并依据直流网络结构进行聚合。搭建了基于Matlab/Simulink的四端MMC-HVDC系统电磁暂态(EMT)平台,仿真结果验证了模型的正确性和建模方法的有效性。

弱电网下双向并网变流器虚拟正阻尼重塑控制

针对弱电网下恒功率控制模式中双向并网变流器系统稳定性会因功率传输方向的不同而产生差异进而引发系统振荡甚至失稳的问题,提出了一种虚拟正阻尼重塑控制策略,将负阻抗重塑为正阻抗,增强系统阻尼进而提升稳定性。首先,详细地建立了双向并网变流器交流侧端口阻抗在d-q坐标系下的小信号模型,分析了不同功率方向下阻抗特性的差异。其次,结合系统最小环路比表达式和电网等值阻抗表达式,基于奈奎斯特稳定判据,分析了电网等值阻抗大小和功率传输方向两个因素对系统稳定性的影响。然后,分析了弱电网下双向逆变器虚拟正阻尼重塑控制策略,并对其进行建模与分析。结果表明:虚拟正阻尼重塑控制可以实现将负阻抗重塑为正阻抗,并增强系统阻尼。并且,即使在电网等值阻抗较大的弱电网下,系统也能保持较好的双向功率稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink和小功率实验平台验证所提策略的有效性。

一种应用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络

[目的]针对现有线路阻抗稳定网络(LISN)在电磁脉冲防护能力上的不足,提出一款适用于电气电子设备脉冲电流注入(PCI)试验的LISN。[方法]通过PSpice时域和频域仿真,结合工程设计要求,针对PCI试验中脉冲电流峰值高、上升快等特点,在现有基础上改良LISN的电路拓扑和物理结构,使其同时具有良好的纳秒脉冲防护性能和阻抗稳定能力,并设计开展脉冲电流防护性能测试和阻抗曲线测试试验。[结果]试验验证结果表明,该LISN可以使电流衰减到注入的脉冲电流值的1/60;试验结果与GJB 151B—2013中5μH型LISN的阻抗曲线之间的误差小于5%。[结论]该LISN具有较好的阻抗稳定能力和去耦能力,可用于电气电子设备的PCI试验,以保护电源并提高试验的可重复性。

基于模糊自适应PI和串联阻抗校正的并网逆变器控制策略

在弱电网背景下,网络阻抗增大,不同耦合点的网络阻抗不同,且随接入点变流器数量及种类的不同而改变,对并网逆变器的稳定运行造成严重威胁。模糊自适应PI控制器可根据具体工况自主改变并网逆变器的环路特性以适应不同的网络阻抗参数,但由于其固有的相位滞后特性,在高网络阻抗情况下难以保证并网逆变器稳定裕度的要求。针对上述问题,在模糊自适应PI基础上,提出了串联虚拟阻抗的校正方法,对逆变器输出阻抗串联感性环节,从而将逆变器等效输出阻抗从阻容性校正为阻感性,提升了系统稳定裕度。最后通过确定最大网络阻抗,并设定45°的最小相位裕度,得到具体的串联阻抗参数,通过控制框图等效变换模拟虚拟阻抗的实现,并通过仿真和1kW实验样机验证了所提方法的有效性。

光伏波动下低压直流系统功率振荡抑制研究

针对低压直流系统中光伏波动造成的功率振荡问题,基于RLC阻抗网络模型小扰动稳定分析方法,提出一种采用电压前馈的控制策略。通过在电流环中引入直流电压比例分量,对电流环电流进行补偿,减小因输入侧变化导致的电流波动,实现了在光照波动较强条件下对系统功率振荡的抑制。理论分析结果表明:所提方法可有效减小谐振峰值和低频阻抗幅值,降低光伏波动较强时的系统功率振荡,使系统在光照强度变化较大情况下能够保持稳定运行。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

弱电网接入下多光伏逆变器并联运行特性分析

大规模光伏电站多位于电网结构薄弱的沙漠/半沙漠地带,长距离的输电线路使得电网等值阻抗不可忽略,影响光伏并网逆变器的安全稳定运行。本文以弱电网接入为研究背景,给出了多个光伏逆变器并联系统的控制模型,从电能质量、动态响应和系统稳定性3个方面分析了电网阻抗和并联数目对逆变器并联运行特性的影响,最后利用PSCAD软件对上述分析的有效性进行了仿真验证。

基于地震波阻抗的预探井随钻井壁稳定预测

常规井壁稳定预测方法应用于预探井时,由于资料缺乏及使用条件限制、计算参数误差、运算过程复杂等因素会严重影响其预测效果,针对这些问题提出了一种适用于预探井的随钻井壁稳定预测方法。通过考察波阻抗与孔隙压力、构造地应力、岩石强度之间的定量关系,建立包含波阻抗与井壁稳定力学参数的非线性模型,在此基础上利用神经网络算法识别波阻抗与地层三压力(孔隙压力、坍塌压力与破裂压力)之间的映射关系。通过神经网络分层建模及录井资料实时分析,实际钻进中利用地震反演波阻抗数据随钻预测钻头前方的井壁稳定性,及时优化钻井液密度以控制井壁稳定性。现场预探井的应用结果表明,新方法较之常规技术有效提高了适应性与运算速度,操作流程更为便捷,预测精度能满足工程需求。

电力系统新型振荡问题浅析

简要回顾了电力系统振荡问题的研究，整理了近年来电力电子变流器广泛接入背景下的新型振荡现象及其共性特征，探讨了其与传统振荡在物理特性和数学表达上的异同，尝试借助经典文氏桥正弦波发生器电路解释新型振荡问题的发生机理和分析方法，提出阻抗网络建模及基于阻抗频率特性的判稳原则，采用风电系统次同步振荡实例展示其应用于分析复杂电网的潜力。

集成静止无功发生装置的直驱风场序阻抗网络模型与稳定性分析

对于大规模风电场的稳定性分析,现有的方法通常忽略风电场中存在的静止无功发生装置(static Var generator,SVG),直接将风电场等效为单台或数台风机接入无穷大系统,但这样的假定条件将会影响风电场稳定性分析的准确性。为此,该文提出一种针对大规模风电场的序阻抗网络建模与稳定性分析方法,构建考虑频率耦合效应、稳态工作点及运行模式影响的风电场功率单元序阻抗模型,提出通用型网络导纳聚合建模方法,将含有大量有源/无源元件阻抗的拓扑网络等效聚合为源–载阻抗互联系统,进而通过稳定判据组合实现系统稳定性的准确判断和稳定裕度的量化评估。最后通过哈密地区的集成SVG直驱风场应用实例分析验证所提方法的有效性,并针对集成SVG直驱风场的振荡机理,以及SVG工作模式和功率外环控制器参数对风电场稳定性的影响展开研究。

PET接入10kV有源配电网的谐振稳定评估及输入阻抗优化

电力电子变压器PET(power electronic transformer)接入配电网时,可能引起谐波共振等稳定性问题。鉴于此,提出了一种PET接入有源配电网的谐振稳定分析方法和输入阻抗优化原则。首先,对10kV配电网的PET拓扑及运行特性进行分析;然后,基于阻抗比判据,提出了适用于PET接入有源配电网的稳定性评估方法;进一步根据PET滤波阻抗的频率响应特性曲线,对电网侧滤波电容和滤波电抗参数进行优化,以提升PET接入有源配电网的动态稳定性;最后,建立了含3个PET接入的10kV有源配电网仿真模型,考虑PET接入节点的电气距离、滤波阻抗等因素,通过系统仿真测试,验证了提出的稳定评估和阻抗优化方法的有效性。

脉冲激光引信发射接收模块的电磁干扰

针对脉冲激光引信应用于中小口径常规弹药过程,由于体积严格受限而造成引信内部电磁干扰严重的问题,结合发射、接收模块工作原理,说明在其内部采取电磁干扰抑制措施的必要性。通过分析发射、接收模块电磁干扰产生机理,提出采用双重屏蔽方法抑制辐射干扰,采用线性阻抗稳定网络、缓冲网络和共差模合成扼流圈结合的多重滤波技术抑制传导干扰。对各措施作用效果进行仿真与实验,结果表明:厚度为1.55 mm钢材料对辐射干扰具有良好屏蔽效果;接收模块输出干扰信号峰峰值减小至70 mV,约为原干扰信号的1/40。这些方法大幅度降低了脉冲激光引信内部的电磁干扰,且工作稳定可靠。

电网负荷节点临界阻抗模的性质及意义

对电力系统负荷节点临界条件进行了系统地研究，从理论上论证和分析了节点临界阻抗模的若干重要性质，认为负荷节点的临界阻抗模等于其戴维南等效电路的阻抗模，它不受该点功率因数变化的影响，仅依赖于系统本身的结构和参数据此，给出了交流系统中负荷节点P－V特性曲线临界条件，提出用比较负荷工作点阻抗模与其临界阻抗模来作为电压稳定性判推，将网络理论中得最大功率传输定理拓展到交流系统，并将临界阻抗模理论用在基于运行模式的电压态势分析中．

干涉成像光谱仪的EMC特性分析

进行了干涉成像光谱仪的EMC试验,说明干涉成像光谱仪基本满足EMC试验大纲要求,除其中个别项目如CE102电源线传导发射、RE102电场辐射发射部分频点超标外,大纲规定的其它试验项目都合格.采取滤波、隔离等措施后,CE102、RE102也合格,表明干涉成像光谱仪可以在其工作的电磁环境中按设计要求运行,并且不对该环境中其它设备构成不能承受的电磁干扰.

基于短路容量的电压稳定裕度指标在湖北电网中的应用分析

基于短路容量的电压稳定裕度指标是利用系统运行参数在线计算负荷母线短路容量和保持电压稳定的最小短路容量来评估负荷母线电压稳定程度的一种方法,将该指标运用到湖北电网中,可有效判断系统的电压稳定性。通过比较考虑配电网和不考虑配电网两种负荷模型的电压稳定监测结果证明,在配电网阻抗较大的系统中,考虑配电网的电压稳定指标更能快速反应电压稳定问题。

基于广域测量的在线电压稳定监视

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。对采用局部电压、电流变化估计电网侧等值阻抗进行了分析,指出利用SCADA/EMS测量数据不能准确估计电网侧等值阻抗的缺陷,提出基于节点电压和负荷电流相量变化的改进方法和电压稳定性指标。采用广域测量系统间接地避免潮流方程在临界点的不收敛,弥补传统方法在应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该指标能够正确指示节点的电压稳定性,适于对节点在线静态电压稳定的监视,具有一定实用性。