基于Floquet理论的模块化多电平换流器小信号稳定性分析

为更好地描述模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)中高次谐波动态的相互作用,基于线性时间周期(Linear Time-Periodic, LTP)系统理论对MMC进行建模,并基于Floquet理论进行MMC系统的小信号稳定性分析。首先通过MMC的桥臂平均值模型建立系统的非线性时间周期系统模型,然后围绕周期轨道将该模型线性化得到MMC的LTP模型,最后通过针对LTP系统的Floquet理论分析MMC的小信号稳定性。分析结果表明：LTP模型可以准确描述MMC的小信号动态响应特性;Floquet分析可以精确刻画MMC参数构成的稳定边界。此外,所提模型和稳定性分析结果通过了基于MMC聚合模型的电磁暂态仿真和验证。     

模块化多电平变流器的高频谐振分析

首先基于动态向量方法建立模块化多电平变流器（MMC）主电路的10阶状态空间模型,然后根据实际工程建立包含电压电流内环控制、功率外环控制和环流控制在内的MMC控制器状态空间模型。考虑控制环节中存在的采样和计算等延时,采用Pade近似方法对非线性延时环节进行线性化,构建计及延时的MMC换流器与弱电网连接的系统状态空间模型。基于特征值法分析状态空间模型的谐振模态,分析实际MMC-HVDC工程产生高频谐振的机理并分析控制器输入输出延时对稳定性影响关系。通过仿真算例验证该文MMC换流器状态空间模型和高频谐振机理分析的正确性。     

基于动态模糊集的多阶段数据驱动鲁棒机组组合模型

针对大规模风电并网引起的不确定性,提出一种多阶段数据驱动鲁棒机组组合模型。采用狄利克雷方法获取风电出力预测误差累计分布函数的非参数置信带,并引入保守度及相关性控制参数来构造高维不确定量的动态模糊集。在此基础上,结合电力系统调度过程的序贯决策特点,将实时调度的单一时段均视为一个调度阶段,建立基于上述动态模糊集的多阶段鲁棒机组组合模型。针对其多层嵌套结构,提出一种线性仿射规则,并采用鲁棒对等变换将其转化为混合整数线性规划问题求解。以不同规模电力系统算例进行仿真计算,与传统两阶段鲁棒机组组合模型的决策进行对比,并考虑电力网络和机组运行参数、保守度以及相关性控制参数的影响,验证了所提模型的有效性。     

计及EV负荷-风电异质场景集的交直流混合配电网多目标分布式协同优化

电动汽车以及分布式能源的规模化接入对配电网的安全经济运行提出了巨大的挑战。考虑到交直流混合配电网(HADDN)具有灵活可控性高、分区特性显著的特点,提出了一种计及源-荷侧双重不确定性的HADDN有功功率和无功功率的分布式协同优化方法。首先,提出了综合考虑交通拓扑结构、居民出行行为以及风电预测误差区间差异性的电动汽车充电负荷-风电场景生成方法,采用基于Wasserstein距离的最优场景缩减算法生成典型概率场景;其次,建立了以网络损耗和节点电压偏差最小为目标的HADDN随机优化模型;然后,对所提多目标优化模型进行目标分解以及区域解耦,采用一种基于目标值交换原理的交替方向乘子法对其进行分布式求解;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。     

MMC-HVDC高频振荡问题研究进展

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电工程在近年来出现了多起高频谐振事件:2015年西班牙-法国联网工程发生了频段在1.6 kHz的高频谐振事件;2017年鲁西背靠背工程广西侧电压和电流出现1271Hz左右的高频分量;2018年渝鄂工程鄂侧和渝侧分别出现1810Hz和700Hz的高频振荡事件.这些高频振荡事件发生后导致换流站闭锁,由此产生的功率盈余/缺额将对接入的交流电网产生严重的冲击.首先回顾了国内外典型的MMC-HVDC高频振荡事件,并总结归纳振荡发生的机理;然后从柔性直流输电系统数学建模、高频振荡分析方法以及振荡抑制策略等角度对研究现状进行介绍和总结,指出目前研究中存在的难点和不足;最后对MMC-HVDC高频谐振问题的后续研究做出展望.     

可变速抽蓄机组与直驱风电机组联合运行系统的小信号稳定分析

可变速抽蓄机组与直驱风电机组联合运行系统含有大量电力电子装置,将引发系统稳定性问题.对此,基于水泵水轮机刚性管道模型与两电平变流器的平均值模型,在同步旋转dq0坐标系下,建立了二者交流并网联合运行系统的详细数学模型,采用特征值法进行系统的小信号稳定分析,并基于参与因子分析得到了影响不同振荡模态的相应参数,并进一步根据系统特征根轨迹,研究了不同工况下系统电气参数、控制器锁相环参数以及控制器比例积分参数变化对系统稳定性的影响规律.结果表明,水泵工况快速转速控制方式系统的稳定性受电气侧参数影响更大;可变速抽蓄机组锁相环阻尼比的减小会增大直驱风电机组锁相环阻尼比的稳定域;可变速抽蓄机组功率控制器积分参数与直驱风电机组直流电压控制器积分参数存在耦合.     

变速抽水蓄能和直驱风电系统的阻抗建模及稳定性分析

变速抽水蓄能和直驱风电联合运行系统中存在多种电力电子装置,且运行工况复杂,亟须对该类系统的稳定性进行深入研究.在构造双馈感应电动机小信号模型时,把双馈感应电动机转速作为变量,并引入水泵水轮机小信号模型,建立了d-q-0坐标系下联合运行系统的宽频段阻抗模型;同时对不同工况、不同参数下的系统稳定性进行了相应的分析.分析结果表明:系统在快速转速控制方式下稳定性受电气侧参数影响更大;对于变速抽水蓄能机组与直驱风电机组,前者锁相环阻尼比的减小会增大后者锁相环阻尼比的稳定域,二者控制器积分参数间也存在一定程度的耦合.最后,通过仿真验证了理论分析的正确性.     

虚拟同步发电机的暂态稳定性分析

虚拟同步发电机通过模拟传统同步发电机的摇摆方程实现换流器的虚拟惯性控制,在大扰动下同样存在暂态失稳现象。文中分析了单机无穷大母线连接方式下虚拟同步发电机的暂态稳定性。首先,建立了虚拟同步控制的换流器的大信号模型并基于奇异摄动理论对系统进行降阶,通过与电磁暂态仿真模型进行对比验证了模型的正确性。然后,在此基础上引入胞映射方法对降阶模型的全局非线性进行分析,求出了以虚拟角速度和虚拟相角表示的相平面的吸引域及故障临界切除时间,并对影响虚拟同步发电机大扰动下稳定性的关键因素进行分析,分析结果与小信号分析的结果进行对比。分析表明,系统参数如电网内阻抗、输送功率、虚拟惯量、阻尼系数及滤波器参数等都对虚拟同步发电机的暂态稳定性有重要影响。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了结论的正确性。     

基于电容能量的模块化多电平换流器次同步振荡抑制及其阻抗分析

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)易与风机和弱电网相互作用导致次同步振荡的情况,文中提出一种基于MMC电容能量控制的次同步振荡抑制方法。该方法通过控制环流的零序分量来调制MMC中储存的电容能量,使得电容能量根据公共连接点频率对次同步振荡进行阻尼。基于谐波状态空间理论建立考虑能量控制的MMC序阻抗模型,从交流侧阻抗角度分析能量控制对MMC动态的影响,并研究MMC与风机和弱电网相互作用导致次同步振荡的机理。分析结果表明,能量阻尼控制抑制了MMC阻抗中次同步频段的谐振峰;风电出力过大或电网短路比过小时,MMC易出现次同步振荡;在MMC采取定交流电压与定功率控制两种情形下,文中提出的能量阻尼控制都能有效阻尼次同步振荡。此外,理论阻抗建模及控制器性能都在电磁暂态仿真中得到验证。     

基于全局灵敏度的光伏不确定性对电力系统小信号稳定的影响评估

介绍一种基于全局灵敏度分析的光伏不确定性对电力系统小信号稳定性影响的量化评估方法,利用该方法可辨认对电力系统小信号稳定性影响最大的不确定因素。文章介绍了包含光伏的电力系统小信号建模方法,包括光伏的不确定性模型和光伏出力相关性的处理方法;阐述了各种不确定性对电力系统小信号稳定性的影响机理。介绍了全局灵敏度在电力系统不确定因素排序中的应用,包括一阶灵敏度指标(FOSI)和总灵敏度指标(TESI)的计算方法和流程。通过9母线和68母线系统验证了文章所提出方法的有效性。研究结果表明,该方法可以准确地对电力系统中的不确定性因素进行排序,从而提高不确定性分析的效率,为电力系统的规划和运行提供理论支撑。