基于模态分析的风电场并网谐波谐振研究

针对风电场并网时易发生的谐波谐振问题,采用模态分析法对风电场并网系统的节点导纳矩阵进行解耦处理,并通过特征值分解确定其谐振频率、谐振中心等相关信息。首先建立并网LCL逆变器等效诺顿模型和电网等效模型,基于已建立模型,采用模态分析法分析风电场并网谐振现象并给出各节点谐振参与因子、谐振中心等谐振信息。基于仿真平台PSCAD按照某99 MW风电场参数搭建实例仿真模型,在验证模态分析法可行性的同时,深入研究随着风电场集电线路长度和风机并网台数改变时的并网谐振各节点参与因子与谐振中心的变化规律。     

逆变器并网系统谐振特性及预防措施

作为新能源接入系统主要接口的逆变器,并网后不仅产生大量谐波电流,而且将改变系统阻抗特性,增大谐振的风险,为挖掘并网后的谐振特性并预防谐振事故的发生,首先结合阻抗法与传递函数法对逆变器并网系统建立阻抗模型;然后将循环模态分析运用于模型求解,探究并网逆变器中的控制参数及滤波参数对系统谐振分布的影响;将循环模态分析与改进粒子群算法结合,提出一种以系统预防谐振、降低逆变器成本为目标的优化设计法,将优化结果代入Matlab仿真模型,结果表明：优化后,不仅LCL滤波器的既有谐振点被消除,而且使系统输电线引起的谐振得到了有效抑制,证明了设计方法的有效性。     

电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算

分析电力系统谐波背景下模态分析与谐波谐振关联的机理,根据回路阻抗矩阵,绘制矩阵特征值频谱和串联谐波谐振下的关键模态导纳。根据串联谐振及谐波激励的自身特点,提出使用虚拟支路对系统拓扑结构进行修正处理,对网络进行谐波谐振模态分析,将模态分析结果与系统导纳频谱扫描结果进行比较,验证谐波谐振频率计算方法的可行性和准确性。定义灵敏度矩阵,通过基本回路矩阵确定系统元件与回路阻抗矩阵元素间的关联性,推导关键模态下特征值对各网络元件电气参数的灵敏度,通过标准化处理,提高了各支路元件灵敏度的可比性。对IEEE30母线系统进行仿真分析,得出串联谐振对元件的灵敏度影响程度和串联谐振的定位及传播范围。     

多逆变器并网系统的谐振抑制方法

多逆变器并网系统的谐振会导致电网中谐振频率的信号迅速放大,给电网带来不可忽视的电能质量问题,因此需要对多逆变器并网系统的谐振进行抑制。此处在己检测出谐振频率的前提下,提出了一种基于准谐振控制器的多逆变器并网系统谐振抑制方法,通过抑制逆变器输出谐振频率电流的方法,抑制多逆变器并网系统的谐振。实验结果表明,该方法能够抑制多逆变器并网系统的谐振。     

多逆变器并网系统谐振特性分析

基于闭环传递函数法建立了LCL并网逆变器诺顿等效模型,利用所建立的模型分析了并联逆变器数量、组成和系统控制参数对系统谐振特性的影响。分析结果表明:和传统单逆变器系统相比,多逆变器并网系统存在多个谐振频率,谐振频率个数和系统中的逆变器种类相关,较低的谐振频率随着逆变器数量的增加而减小,随着并网阻抗的增大而减小;谐振频率随着电容电流内环参数的增大而减小,随着并网电流外环控制参数KP的增大而增大,基本不受并网电流外环控制参数KI的影响。仿真分析结果证明了理论分析的正确性。     

多逆变器并网系统的谐振检测方法

多逆变器并网系统在发生谐振时,会严重影响电网的安全稳定运行,因此需要对多逆变器并网系统的谐振进行抑制。快速准确的获取多逆变器并网系统谐振的幅值和频率等信息,对于多逆变器并网系统谐振的抑制具有重要作用。此处提出了一种基于小波变换和二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的多逆变器并网系统谐振检测算法,通过小波变换消除谐波对谐振检测的干扰,然后通过SOGI-FLL自适应的提取谐振的幅值和频率信息。实验结果表明,该算法能够在多逆变器并网系统发生谐振后,快速准确的检测出多逆变器并网系统谐振的幅值和频率。     

考虑集电网结构的海上风电场谐振研究

海上风力发电已经成为风电领域的重要发展方向。海上风电场中大量应用海底电缆进行电力传输,其较高的对地电容使得风电场的谐振问题更加突出。风电场集电网结构决定了电缆的长度、电气参数与连接方式,直接影响系统的谐振频率与强度。建立了海上风电场电力传输系统的谐波模型,包括风电机组、电缆与变压器模型等。基于模态分析方法,对不同集电网结构下系统的谐振情况进行了仿真计算,并由各节点参与因子分析谐振的主要来源;采用元件参数灵敏度分析方法,评估了主要结构参数对谐振的影响程度;进而针对不同频段谐振给出滤波措施。仿真结果验证了谐振抑制的有效性。     

弱电网下多并网逆变器谐振失稳研究综述

并网逆变器引入的谐振问题将直接影响并网电流质量和系统的稳定运行。该文从并网逆变器系统稳定性分析方法、稳定性影响因素和谐振分析方法三方面进行综述。首先介绍了并网逆变器拓扑和控制方法。其次,对比了状态空间法和阻抗分析法在并网逆变器系统稳定性分析中的应用,研究了并网逆变器输出阻抗建模方法。然后,分析了电网阻抗、逆变器参数、锁相环、逆变器并联数量等因素对并网逆变器系统稳定性的影响。最后,采用传统频域分析法和模态分析法分别分析了多并网逆变器系统的谐振失稳机理,探索了模态分析法在多并网逆变器系统谐振分析中的优势及应用前景。     

串联负载谐振式DBD型臭氧发生器电源

为解决DBD型臭氧发生器工频升压供电方案的效率低、设备体积庞大和对电网注入大量谐波的问题,采用串联负载谐振式供电电源的方案,通过结合电源开关器件的通断和DBD负载放电与不放电状态,详细分析了工作在完全谐振状态下的串联负载谐振式DBD电路,得出了整个电路在完全谐振状态下的各个工作模态;基于模态分析推导了一系列等式。由推导和分析得出了电路谐振时臭氧发生器承受的最高电压、每个周期的放电功率、与串接的补偿电感无关的特性、DBD负载放电功率、DBD负载参数的调节特性;最后给出了较为实用的工程设计公式。这些研究可供合理设计串联负载谐振式DBD型臭氧发生器的供电电源及分析不同控制方式下DBD电路的工作模态参考。     

并网逆变器系统的谐振抑制研究综述

总结了并网逆变器系统谐振抑制方法的国内外研究现状。分别针对单机型和多机型两个类型进行综述。建立了并网逆变器系统等效模型,并据此分析了单机和多机并网系统的谐振机理;分析了各无源阻尼方法的阻尼特性、滤波特性以及损耗特性,指出了影响单电流闭环控制系统稳定性的因素,从系统降阶、串联滤波器以及状态反馈3种不同的谐振抑制思想总结了现有有源阻尼方法,并从系统性能方面分析了各有源阻尼方法的优点和不足。依据多机并网谐振机理归纳和探讨了谐波源消除法和阻抗重塑法的谐振抑制思路,指出两者均具有全局性的特点,并展望了多机并网系统谐振抑制的进一步研究方向。     

风电并网系统次同步振荡的频域模式分析

随着风电等新能源渗透率的提高,大量电力电子设备接入电力系统,电力电子变流器与大电网间的相互作用引发了多起新型次同步振荡事故。为了深入研究风电并网系统的振荡特性,文中提出了频域模式分析法。首先,建立目标系统的阻抗网络模型,并形成网络的节点导纳矩阵和回路阻抗矩阵。然后,通过求解矩阵行列式零点获得系统的振荡模式。接着,定义了节点（支路）的参与因子、可观度和可控度,并基于阻抗网络模型推导出了这些指标的计算公式,进而得到振荡路径和扰动源的信息。最后,将所提方法应用到实际风电并网系统中,通过仿真验证了方法的有效性。     

偏远地区风电场的并网谐振现象分析

针对风电场易发生的由并网谐振现象引起的LCL滤波器滤波电阻烧坏事故,提出基于元件灵敏度的模态分析法进行研究。偏远地区风电场的并网系统电网结构薄弱,且其送出线较长,输电线路对地分布电容造成的影响不容忽视。建立长线路分布参数模型,并对其等效输入阻抗幅频特性给予分析,基于此,采用模态分析法分析风电场并网系统各节点谐振参与因子以及元件灵敏度值。最后,依据风电场实际参数建模仿真,与实测数据对比验证了模态分析结果的正确性,通过元件灵敏度概念的引入揭示线路长度对偏远风电场并网谐振的影响规律,在风电场建设规划时应予以重视。     

配电网中串联补偿电容方案的谐波谐振分析

谐波谐振可严重影响配电网的安全和可靠运行.针对为解决某实际10 kV配电网存在负载重、电压严重偏低的问题提出的线路串联补偿方案,进行了潜在谐波谐振频率点的分析.建立了该配网的仿真模型和节点导纳矩阵模型,分别采用模态分析方法和改进的导纳扫描分析法对并联谐振和串联谐振进行评估.对串补方案实施前后线路的潜在谐波谐振频率点的对...     

基于绕线式异步发电机的风电场并网暂态稳定机理分析

随着许多大容量风电场直接并入输电网,电网受风电的影响程度已不客忽视.针对目前基于绕线式异步发电机(WRIG)的风电场并网的情况,通过详细分析WRIG风电场的暂态特性,将WRIG风电场在暂态过程中的制动作用简化等值到近端同步发电机上,进而提出一种采用经典等面积定则定性分析WRIG风电场近端同步发电机暂态稳定性的方法.最后通过仿真验证了该分析方法的正确性,并比较了WRIG风电场与同步发电机参与系统暂态调节的效果.     

用于振荡稳定性分析的并网风电场动态等效模型

风电接入引发的电力系统低频振荡、次同步振荡和超同步振荡事件在全球范围内均有发生,合理有效地对风电场进行等效建模,是研究风电场并网系统中此类"振荡稳定性"问题的基础。为此,该文研究了用于振荡稳定性分析的风电场动态等效模型。首先,推导了风电场线性化模型的相似变换,将N机风电场等效为N个单机并网构成的等效子系统。然后,结合等效子系统模型的数学表示形式,分析了可对风电场进行单机等值的理论依据和成立条件;并提出一种可用于振荡分析的风电场动态等效模型。最后,通过仿真算例,验证了所提动态等效模型的有效性。结果表明,该模型可有效反映原风电场的振荡特性,且计算量小、应用简单。     

基于模态分析和虚拟支路法的串联谐波谐振分析

串联谐振与并联谐振共同组成谐振问题的两个重要分支。模态分析为解决谐振问题提供了新思路。该文指出,由于串联谐振的发生与回路阻抗的密切关系,利用模态分析法(简称模态法)解串联谐振问题时应使用回路阻抗矩阵,而非节点阻抗矩阵。阐明分析串联谐振时,网络拓扑结构不断改变的实质。提出一种结合模态分析和"虚拟支路法"来分析网络回路阻抗矩阵以获得串联谐振频率及相关支路信息的方法。该方法继承模态法解谐波谐振问题的优点并对之是补充和完善,使模态分析与目前通用的频谱分析并列,成为可完整解决谐振问题的方法。测试系统研究和实际应用均证明该文所提出方法的正确性和适用性。研究结果可作为分析谐波谐振问题的基本方法,还可用于滤波器装置的谐振频率校验。     

考虑风电并网的发电容量投资组合优化模型

“十二五”期间,我国将大力发展清洁能源和可再生能源,风电将大规模并网发电。针对国内风电无序发展的问题,提出需要优化容量投资,既要求能满足负荷和运行的要求,又不至于过度投资造成浪费,这就对传统的发电容量优化问题提出了新的挑战。运用投资组合理论,对风电装机容量进行系统化、数理化的分析,在考虑风电并网的条件下建立了新的发电容...     

风电场谐波谐振测试与分析

分析风电机组脱网事故,提出了风电谐波测试方案,研究风电场并网点、集电线路母线、风电机组等不同电气位置的谐波水平及特征,简要分析了谐波谐振导致风电机组脱网的故障机理,得出谐振是由风电机组箱式变压器感抗和风电机组变流器网侧滤波电容容抗引起,并计算出谐振点谐振频率约为1.1kHz。最后,结合现场工程实际提出了谐波谐振治理方案,通过仿真结果和现场测试验证了谐波谐振治理的效果。     

基于回路模态分析法的串联谐波谐振评估

串联谐波谐振发生时会造成系统过电压,损坏电力设备,影响系统正常工作。为了解决此问题,需获得准确的串联谐波谐振频率,从而控制谐波源产生与此相应的谐波。由于串联谐振的发生与回路密切相关,不能用节点阻抗矩阵来分析串联谐振问题,据此提出一种分析网络回路阻抗矩阵以获得串联谐振频率及相关支路信息的模态分析方法。仿真分析所得串联谐波谐振频率与频谱分析的比较结果证明此方法正确。理论分析和算例研究证明,该方法是电力系统谐波谐振分析的有效工具。