单边限幅参与的并网VSC系统次同步振荡近似分析

针对电力电子设备引起的次同步振荡问题,现有研究集中在无法计及限幅的小信号模型分析或考虑限幅对称的近似分析,但极少考虑不对称的单边限幅的影响。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。     

含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼协同控制方法

大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。     

渝鄂柔性直流输电系统中高频振荡影响因素及抑制策略

针对柔性直流输电工程中出现的中高频振荡问题,现有解决方法是在电压前馈通道中增设滤波器以抑制高频振荡,但增加了中频振荡的风险。以渝鄂柔直工程南通道单元为研究对象,提出了一种通过调整控制链路延时以避免中、高频振荡的方法。首先,基于多谐波线性化原理建立了MMC换流站阻抗模型,详细分析控制链路延时、电网电压前馈策略对MMC换流站阻抗特性以及对系统稳定性的影响;然后,探讨通过调整控制链路延时以避免中高频振荡的可行性,并给出了控制链路延时的选择方法;最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提方法可实现渝侧、鄂侧系统中高频振荡抑制,同时对系统动态特性影响较小。     

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。     

面向低频振荡分析的直驱风电机组阻尼转矩建模

针对直驱风电机组直流电压环和锁相环失稳问题,基于直驱风电机组电流源型线性化模型,分析了电网强度、直流电容输入功率以及控制参数对直驱风电机组稳定性的影响;建立了适用于直流电压环和锁相环稳定性分析的电流源型阻尼转矩模型,通过阻尼转矩法揭示了直驱风电机组失稳机理;进一步地将阻尼转矩法拓展至多机并联系统。研究结果表明：电网强度的减小、直流电容输入功率的增加、控制参数(直流电压环比例参数、锁相环比例参数)的减小会降低直驱风电机组低频振荡模式(直流电压环模式、锁相环模式)的阻尼系数,当阻尼系数小于0时,该模式下系统失稳,表现为直驱风电机组发生低频振荡。     

基于附加频变增益控制的风电-柔性直流输电系统次同步振荡抑制方法

针对风电-柔性直流输电系统动态相互作用引发的次同步振荡(SSO)问题,提出了一种基于附加频变增益(SFDG)控制的SSO抑制策略。基于阻抗理论揭示了风电-柔性直流输电系统SSO的发生机理;采用参数灵敏度分析从多个变流控制环节中优选出施加SFDG控制的最佳位置;将SFDG控制设计规范为多工况约束优化问题并求解实现其参数优化;通过对比施加SFDG控制前、后系统聚合阻抗的频率特性变化,从理论上说明SFDG控制的原理和作用。通过电磁暂态仿真验证了单一和2个SFDG控制的SSO抑制效果。     

适用于次同步振荡分析的直驱式风电场等值方法

为解决大规模直驱式风电场阻抗建模困难和数值仿真节点限制的问题,基于阻抗分析法的核心原理,以等值前、后直驱式风电场外阻抗特性相一致为目标,提出了适用于次同步振荡分析的直驱式风电场等值方法。该方法包括基于阻抗灵敏度分析的分群聚合和基于遗传算法的等值降阶2个步骤。分别以风电场含相同型号直驱风机和不同型号直驱风机为例,对等值前、后的直驱式风电场外阻抗特性进行对比分析。结果表明,所提方法能够实现大规模直驱式风电场模型的等值降阶,等值前、后的直驱式风电场外阻抗特性较为接近,其等值误差能够被量化。     

一种实时自适应前沿消隐电路

基于正激变换器结构,设计了一种实时自适应前沿消隐电路。通过振荡时间消隐和振荡幅度消隐,对最优消隐时间进行追踪,实现实时自适应的前沿消隐,在保证消隐可靠性的基础上降低了系统体积与成本,并确保不限制电路高频化发展。设计的前沿消隐电路能获得消除尖峰振荡的输出电流信息,保证系统能对输出负载变化做出快速响应。基于0.18 μm BCD工艺,对电路进行设计。仿真结果表明,该电路在没有其它额外限流功能条件下,启动过冲电压只有50 mV,负载切换时的下掉电压与过冲电压分别为519 mV和578 mV。     

一种宽带注入锁定三倍频器

文章提出了一种宽带注入锁定三倍频器。在传统注入方式基础上,倍频器采用了推-推差分对输入信号进行二倍频,并将产生的二次谐波通过变压器耦合至注入管的源极共模点,增强了注入管源极共模点二次谐波。由于注入电流是由注入信号与源极共模点二次谐波进行混频而产生,因此注入电流也被增强,从而增大了锁定范围。除此之外,三倍频采用了四阶谐振器,谐振阻抗的相位在过零点被平坦化,锁定范围进一步被增大。采用标准CMOS 65 nm工艺设计三倍频,芯片面积为720×670 μm²,1.2-V供电时的功耗为15.2 mW。0 dBm注入功率下三倍频的锁定范围为19.2~27.6 GHz,对应的基波抑制比大于25 dB,二次谐波抑制大于35 dB。注入锁定三倍频器可满足5G收发机中本振源的要求。     

An improved strategy for out-of-step oscillation separation devices based on apparent impedance angle applied to a series compensated line

Out-of-step oscillation separation devices based on apparent impedance angle trajectory are widely used in the power grid in China, and their reliability is of great importance. In this paper, the influence mechanism of series compensation on apparent impedance angle trajectory is analyzed. It reveals that series compensation capacitors reduce the equivalent impedance angle and consequently the apparent impedance angle cannot pass through all four zones, resulting in the risk of failure for the separation devices. A revised method of apparent impedance angle based on compensation principle is discussed, and then an improved out-of-step oscillation detection criterion is proposed. In view of the fact that the apparent impedance angle at the moment of maximum current is equal to the equivalent impedance angle during an oscillation process, a practical algorithm based on the compensated apparent impedance angle is proposed. RTDS tests are conducted to verify the effectiveness of the new criterion, considering transmission lines with a high series compensation level.