一种基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法。该方法针对不对称的单边d轴电流限幅(AU‑d‑CL，或上电流饱和限幅)参与的并网电压源换流器(voltage source converter，VSC)系统的次同步振荡现象，采用单边限幅的描述函数和广义Nyquist判据进行近似分析。具体地，首先，建立了并网VSC系统的简化模型，分析了其小扰动稳定性，并分析了AU‑d‑CL参与的负阻尼振荡现象。其次，给出了VSC系统的频域模型和AU‑d‑CL的描述函数。最后，结合AU‑d‑CL的描述函数和广义Nyquist判据，近似计算了不同参数和限幅值时的振荡幅值和频率，结果表明计算结果和仿真结果基本一致，可解释次同步振荡在限幅值改变时,频率基本不变，振荡幅值变化的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法
本专利技术涉及电力系统稳定运行分析领域，尤其涉及一种单边限幅参与的次同步振荡的分析方法。
技术介绍
为应对当前石化类能源过度消耗所带来的能源与环境危机，我国不断调整传统能源格局，以风电为代表的新能源发电技术发展迅猛，全部非化石能源占一次能源消费比重达19％～20％。然而高比例新能源通过电力电子设备并网，改变了现代电力系统的动态特性，并引起了次同步振荡问题。例如，2009年美国德州Ajo风电场发生了频率为20Hz的次同步振荡，造成大量设备损坏，风电场甚至出现一段时间的停运；2010年河北沽源风电场发生了频率10Hz左右的次同步振荡，振荡频率随时间小范围变化，大量风机脱网运行；2013年德国北海风电场发生频率约为300Hz的振荡现象，振荡发生时交流侧电流发生明显的畸变，多台风机设备受损；2015年新疆哈密风电场出现频率20Hz至80Hz的次同步振荡，振荡经输电线路传播至300km以外的火电厂，造成多台火电机组退出运行。由此可知，大规模风机参与的系统振荡有着不同于传统火电机组主导系统振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1、考虑并网VSC内部的锁相环、电流环、电压环等控制环节，建立起并网VSC的8阶简化时域模型；/n步骤2、利用时域模型分析系统的小扰动稳定性，并分析系统在负阻尼状态下限幅参与前后的次同步振荡动态变化现象；/n步骤3、推导并网VSC系统的传递函数以及不对称的单边d轴电流限幅饱和时的描述函数；/n步骤4、基于描述函数法对系统负阻尼状态下限幅参与前后的次同步振荡进行近似分析，准确近似计算了振荡的幅值和频率，解释次同步振荡在不同限幅下频率基本不变，振荡幅值变化的现象。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、考虑并网VSC内部的锁相环、电流环、电压环等控制环节，建立起并网VSC的8阶简化时域模型；
步骤2、利用时域模型分析系统的小扰动稳定性，并分析系统在负阻尼状态下限幅参与前后的次同步振荡动态变化现象；
步骤3、推导并网VSC系统的传递函数以及不对称的单边d轴电流限幅饱和时的描述函数；
步骤4、基于描述函数法对系统负阻尼状态下限幅参与前后的次同步振荡进行近似分析，准确近似计算了振荡的幅值和频率，解释次同步振荡在不同限幅下频率基本不变，振荡幅值变化的现象。


2.根据要求1所述的基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法，其特征在于：所述步骤1中，考虑并网VSC内部的锁相环、电流环、电压环等控制环节，建立起并网VSC的8阶简化时域模型；

(1)
以上为并网VSC的8阶简化时域模型。


3.根据要求1所述的基于描述函数的VSC单边限幅参与的次同步振荡分析方法，其特征在于：所述步骤2中，利用时域模型分析系统的小扰动稳定性，并分析系统在负阻尼状态下限幅参与前后的次同步振荡动态变化现象：
当系统为负阻尼时，其形成的持续振荡往往也是伴随着限幅饱和；无限幅时，系统由振荡发散到形成持续稳定的振荡，表明该持续振荡现象并非来自于限幅作用，而是由系统本身负阻尼和非线性产生；有限幅时，影响了振荡特性；因此，该参数下产生负阻尼持续振荡时，限幅作用并非是产生持续振荡的原因，而是被动参与了振荡；进一步，对限幅参与前后系统的振荡特性变化进行分析，如表1所示，
表1不同限幅值的振荡特性对比









限幅情况
振荡频率/Hz
振荡电流幅值/pu


无限幅
27.03
1.270



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...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，乔登科，刘晓博，王永杰，付潇宇，王嘉伟，李业成，汪云涛，顾雷，郭鹏程，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11