VSC接入薄弱电网时低频振荡特性的等效PLL分析方法技术

本发明专利技术涉及一种VSC接入薄弱电网低频振荡特性的等效PLL分析方法，包含VSC接入薄弱电网的等效PLL模型及VSC并网低频动态等效PLL分析方法两部分，其中，(1)VSC接入薄弱电网的等效PLL模型：基于VSC接入薄弱电网的详细动态模型，忽略1)电流环动态过程；2)交流滤波及交流线路等效电感的动态过程，得到以PLL为核心，以整合了交流电网强度，VSC稳定运行点信息以及全部VSC外环动态特性的“外环

【技术实现步骤摘要】
attached to a weak ac system[C]//IEEE Conference on Control Applications.IEEE,2003.
[0009][3]Midtsund T,Suul J A,Undeland T.Evaluation of current controller performance and stability for voltage source converters connected to a weak grid[C]//IEEE Inter
‑
national Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems.IEEE,2010.
[0010][4]袁小明,程时杰,胡家兵.电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问题[J].中国电机工程学报,2016,36(19):5145
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5154+5395.
[0011][5]Huang Y,Yuan X,et al.Modeling of VSC Connected to Weak Grid for Stability Analysis of DC
‑
Link Voltage Control[J].IEEE Journal of Emerging&Selected Topics in Power Electronics,2017,3(4):1193
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1204./>[0012][6]胡家兵,袁小明,程时杰.电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题[J].中国电机工程学报,2019,39(18):5457
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5467.
[0013][7]P.Kundar.Power system stability and control.Electrical Engineer Series:McGraw
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Hill,1994.
[0014][8]余贻鑫,李鹏.大区电网弱互联对互联系统阻尼和动态稳定性的影响[J].中国电机工程报,2005,25(11):6
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11.
[0015][9]Messina A R,Vittal V.Nonlinear,non
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stationary analysis of inter
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area oscillations via Hilbert spectral analysis[J].IEEE Transactions on Power Systems,2006,21(3):1234
‑
1241.
[0016][10]Zhou J Z,Ding H,Fan S,et al.Impact of Short
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Circuit Ratio and Phase
‑
Locked
‑
Loop Parameters on the Small
‑
Signal Behavior of a VSC
‑
HVDC Converter[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2014,29(5):2287
‑
2296.

技术实现思路
：
[0017]为解决上述问题，本专利提出了一种适用于VSC接入薄弱电网时低频动态的等效PLL分析方法。技术方案如下：
[0018]一种VSC接入薄弱电网低频振荡特性的等效PLL分析方法，包含VSC接入薄弱电网的等效PLL模型及VSC并网低频动态等效PLL分析方法两部分，其中，
[0019](1)VSC接入薄弱电网的等效PLL模型
[0020]基于VSC接入薄弱电网的详细动态模型，忽略仅影响系统高频特性的因素1)电流环动态过程；2)交流滤波及交流线路等效电感的动态过程，得到以PLL为核心，以整合了交流电网强度，VSC稳定运行点信息以及全部VSC外环动态特性的“外环
‑
弱网”环节G(s)为附加动态环节的VSC接入薄弱电网的低频动态小信号模型，包含如下两部分：
[0021]PLL动态：
[0022][0023]“外环
‑
弱网”环节G(s)动态：
[0024]Δθ
pll
‑
Δθ＝G(s)Δθ
pll
[0025][0026]式中：G(s)为包含“外环
‑
弱网”动态的环节，k
pU
、k
iU
分别表示VSC直流电压外环的比例系数、积分系数，k
pV
、k
iV
分别表示VSC交流电压外环的比例系数、积分系数，k
ppll
、k
ipll
分别表示PLL的比例系数、积分系数，Δθ表示并网点电压相角增量，Δθ
pll
为PLL输出相角增量；X
g
表示交流系统等效阻抗值，C表示直流系统等效电容，U
dc0
表示直流电压的稳态值，V
t0
表示并网点电压幅值的稳态值，V
s0
表示无穷大电网电压幅值的稳态值，θ0表示并网点电压相对于无穷大电网的相角稳态值，s表示微分算子；
[0027]VSC接入薄弱电网的LFD特性由一对共轭复特征值λ
1,2
＝σ
LFD
±
jω
LFD
表征，将s＝jω
LFD
代入“外环
‑
弱网”环节G(s)，将G(s)在目标频率ω
LFD
附近线性化，将“外环
‑
弱网”环节G(s)简化为在目标频率ω
LFD
附近保持与原G(s)环节相似暂稳态特性的一阶动态环节k
α
+k
β
s，简化方法为：
[0028][0029]式中：G(jω
LFD
)为将s＝jω
LFD
带入G(s)后的计算结果，ω
LFD
为低频主导模态的频率，k
α
为简化后一阶动态环节的常数项，k
β
为简化后一阶动态环节的一次项的系数；
[0030]将简化后的G(s)与PLL的PI环节进行结合，得到等效PI环节，具体计算方式为：
[0031]PI
eq
(s)＝G(s)G
pll
(s)＝(k
α
+k
β
s)(k
ppll
+k
ipll
/s)＝k
peq
+k
ieq
/s
[0032]k
peq
＝k
α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VSC接入薄弱电网低频振荡特性的等效PLL分析方法，包含VSC接入薄弱电网的等效PLL模型及VSC并网低频动态等效PLL分析方法两部分，其中，(1)VSC接入薄弱电网的等效PLL模型基于VSC接入薄弱电网的详细动态模型，忽略仅影响系统高频特性的因素1)电流环动态过程；2)交流滤波及交流线路等效电感的动态过程，得到以PLL为核心，以整合了交流电网强度，VSC稳定运行点信息以及全部VSC外环动态特性的“外环
‑
弱网”环节G(s)为附加动态环节的VSC接入薄弱电网的低频动态小信号模型，包含如下两部分：PLL动态：“外环
‑
弱网”环节G(s)动态：Δθ
pll
‑
Δθ＝G(s)Δθ
pll
式中：G(s)为包含“外环
‑
弱网”动态的环节，k
pU
、k
iU
分别表示VSC直流电压外环的比例系数、积分系数，k
pV
、k
iV
分别表示VSC交流电压外环的比例系数、积分系数，k
ppll
、k
ipll
分别表示PLL的比例系数、积分系数，Δθ表示并网点电压相角增量，Δθ
pll
为PLL输出相角增量；X
g
表示交流系统等效阻抗值，C表示直流系统等效电容，U
dc0
表示直流电压的稳态值，V
t0
表示并网点电压幅值的稳态值，V
s0
表示无穷大电网电压幅值的稳态值，θ0表示并网点电压相对于无穷大电网的相角稳态值，s表示微分算子；VSC接入薄弱电网的LFD特性由一对共轭复特征值λ
1,2
＝σ
LFD
±
jω
LFD
表征，将s＝jω
LFD
代入“外环
‑
弱网”环节G(s)，将G(s)在目标频率ω
LFD
附近线性化，将“外环
‑
弱网”环节G(s)简化为在目标频率ω
LFD
附近保持与原G(s)环节相似暂稳态特性的一阶动态环节k
α
+k
β
s，简化方法为：式中：G(jω
LFD
)为将s＝jω
LFD
带入G(s)后的计算结果，ω
LFD
为低频主导模态的频率，k
α
为简化后一阶动态环节的常数项...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞林，张晨，郭力，王成山，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：