新能源發(fā)電技術(shù) 課件 第7、8章-新能源發(fā)電的故障穿越技術(shù)、弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制

新能源發(fā)電的故障穿越技術(shù)第七章新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院本章內(nèi)容：新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范電網(wǎng)電壓故障下新能源發(fā)電設(shè)備的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障

第七章新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.1能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范頻率故障穿越要求新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)電力系統(tǒng)的頻率變化是受到電網(wǎng)的有功功率平衡決定的，當(dāng)發(fā)電量大于負(fù)荷時(shí)電網(wǎng)頻率會(huì)升高，當(dāng)發(fā)電量小于負(fù)荷時(shí)電網(wǎng)頻率會(huì)下降。因此根據(jù)電網(wǎng)頻率實(shí)時(shí)調(diào)整新能源機(jī)組有功輸出。48.5-50.5Hz要求風(fēng)電機(jī)組維持正常工作狀態(tài)48-48.5Hz、47.5-48Hz、47-47.5Hz或46.5-47Hz分別要求風(fēng)電機(jī)組維持30分鐘、60秒、20秒或5秒的持續(xù)運(yùn)行低于46.5Hz具體運(yùn)行要求需根據(jù)其允許運(yùn)行最低頻率而定處于50.5-51Hz或51-51.5Hz分別要求風(fēng)電機(jī)組維持3分鐘或30秒的持續(xù)運(yùn)行高于51.5Hz具體運(yùn)行要求需根據(jù)其允許運(yùn)行最高頻率而定《GB/T19963-2021風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.1能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范電壓故障穿越要求新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)國(guó)家電網(wǎng)電壓驟降電網(wǎng)電壓驟升剩余電壓(p.u.)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間(s)剩余電壓(p.u.)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間(s)丹麥0.20.51.30.1澳大利亞00.11.30.06德國(guó)00.151.20.1西班牙00.151.30.25加拿大00.15——愛爾蘭0.150.625——新西蘭00.2——英國(guó)0.150.14——美國(guó)0.150.6251.21中國(guó)0.20.6251.30.5電力系統(tǒng)的電壓變化是受到電網(wǎng)的無(wú)功功率平衡決定的。無(wú)功過(guò)多時(shí)電網(wǎng)電壓會(huì)升高，無(wú)功不足時(shí)電網(wǎng)電壓會(huì)降低。各國(guó)并網(wǎng)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)均要求風(fēng)電機(jī)組能夠在一定的電壓波動(dòng)范圍內(nèi)正常運(yùn)行。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.1能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)以高電壓穿越為例：自并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高出現(xiàn)的時(shí)刻起，風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功電流上升時(shí)間不大于40ms；自并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至標(biāo)稱電壓110%以下的時(shí)刻起，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)在40ms內(nèi)退出主動(dòng)提供的動(dòng)態(tài)無(wú)功電流增量。電壓故障穿越要求新能源發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率與網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功功率相等（Ps=Pg）時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器的直流母線電壓可以保持恒定。當(dāng)Ps>Pg時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器直流母線電壓會(huì)升高.?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型網(wǎng)側(cè)變流器暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)新能源發(fā)電設(shè)備可以是儲(chǔ)能電池、光伏發(fā)電板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)接機(jī)側(cè)變流器等多種形式。流經(jīng)直流母線電容的電流電容電流方程能量關(guān)系?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)假設(shè)t=tf時(shí)刻，電網(wǎng)發(fā)生三相對(duì)稱電壓故障，忽略機(jī)端電壓相位跳變，短路前、后同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的機(jī)端電壓矢量us為故障前后的定子磁鏈ψs為Us0、φ：機(jī)端電壓穩(wěn)態(tài)運(yùn)行幅值和初始相角K：電網(wǎng)電壓發(fā)生故障后機(jī)端電壓幅值變化比例Us0：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的機(jī)端電壓矢量Ω1：同步角速度τ1=jω1+Rs/Ls：定子暫態(tài)磁鏈的衰減時(shí)間常數(shù)?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)在故障發(fā)生后，定子磁鏈包含一個(gè)由

主導(dǎo)的周期交流成分和一個(gè)由

主導(dǎo)的衰減直流成分。為了補(bǔ)償機(jī)端電壓瞬間變化造成的定子磁鏈變化，定子繞組中感應(yīng)出暫態(tài)直流磁鏈分量暫態(tài)分量的最大值和機(jī)端電壓變化量的大小和故障時(shí)刻有關(guān)定子磁鏈動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為弱阻尼模式，衰減持續(xù)時(shí)間通常較長(zhǎng)隨著暫態(tài)磁鏈衰減為零，定子磁鏈將穩(wěn)定于新的穩(wěn)態(tài)值電網(wǎng)電壓跌落50%

電網(wǎng)電壓驟升30%

?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)轉(zhuǎn)子磁鏈ψr和轉(zhuǎn)子電壓ur為轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓平衡方程為反電動(dòng)勢(shì)e表示定子磁鏈動(dòng)態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)子電流的影響ur為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器交流輸出的等效電壓矢量，反映轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制性能對(duì)轉(zhuǎn)子電流的影響轉(zhuǎn)子電流的變化由定子磁鏈以及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器共同決定?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)將反電勢(shì)變化為機(jī)端電壓的函數(shù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，DFIG的反電勢(shì)保持恒定電網(wǎng)電壓故障后，在定子磁鏈暫態(tài)直流分量的作用下，反電勢(shì)中感生出暫態(tài)直流分量定子磁鏈暫態(tài)直流分量的大小和機(jī)端電壓變化量和故障時(shí)刻有關(guān)，而反電勢(shì)除了上述因素外還與DFIG的滑差率有關(guān)S：感應(yīng)發(fā)電機(jī)滑差率，s=(ω1-ωr)/ω1Ωr：轉(zhuǎn)子電角速度Ep：反電動(dòng)的周期分量，ep=sLmkus0/LsEd：反電勢(shì)的暫態(tài)直流分量初始量，ed=(s-1)(1-k)Lmus0/Ls?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)將反電勢(shì)變化為機(jī)端電壓的函數(shù)S：感應(yīng)發(fā)電機(jī)滑差率，s=(ω1-ωr)/ω1Ωr：轉(zhuǎn)子電角速度Ep：反電動(dòng)的周期分量，ep=sLmkus0/LsEd：反電勢(shì)的暫態(tài)直流分量初始量，ed=(s-1)(1-k)Lmus0/Ls反電勢(shì)的周期分量與滑差率成正比，考慮到DFIG的滑差率通常來(lái)說(shuō)不會(huì)超過(guò)0.3，周期反電勢(shì)一般較小。暫態(tài)直流反電勢(shì)的幅值與(s-1)成正比，其值可能遠(yuǎn)大于周期反電勢(shì)。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)假設(shè)變流器容量足夠大，DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)的保護(hù)未動(dòng)作。轉(zhuǎn)子電壓的大小由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制決定，DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制采用定子磁鏈定向矢量控制技術(shù)。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的電流內(nèi)環(huán)控制回路，其控制方程為?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)假設(shè)電流控制回路閉環(huán)帶寬足夠大，變流器交流側(cè)電壓能無(wú)差地跟蹤參考值，忽略開關(guān)暫態(tài)特性，電網(wǎng)電壓故障下的轉(zhuǎn)子電壓ur為由于采用定子磁鏈定向控制，轉(zhuǎn)子電流參考值為考慮定子磁鏈與變流器控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子電流的影響，電網(wǎng)電壓故障后的轉(zhuǎn)子電流動(dòng)態(tài)方程為式中，μ=(Rr+krip)/σLr；λ=krii/σLr?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)電網(wǎng)電壓故障下DFIG的轉(zhuǎn)子回路為2階動(dòng)態(tài)電路，求解微分方程可得電網(wǎng)電壓故障下DFIG的轉(zhuǎn)子電流為其中的irn為轉(zhuǎn)子電流的自然分量，與轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行的電流ir0有關(guān)，具體為式中，Ps0為DFIG穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的功率

irf1為轉(zhuǎn)子電流對(duì)轉(zhuǎn)子電流指令的響應(yīng)，irf2為轉(zhuǎn)子電流對(duì)暫態(tài)直流反電勢(shì)的響應(yīng)，具體為?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱電壓故障時(shí)轉(zhuǎn)子三相電流在三相靜止坐標(biāo)系中表示為在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器可控條件下，DFIG的轉(zhuǎn)子電流包含周期分量和暫態(tài)直流分量電網(wǎng)對(duì)稱短路時(shí)的轉(zhuǎn)子電流相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子電流基頻參考值上疊加了2個(gè)暫態(tài)分量?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.2電壓故障下新能源設(shè)備暫態(tài)數(shù)學(xué)模型雙饋風(fēng)機(jī)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)電網(wǎng)對(duì)稱短路時(shí)的轉(zhuǎn)子電流相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子電流基頻參考值上疊加了2個(gè)暫態(tài)分量，自然分量和暫態(tài)直流分量。自然分量暫態(tài)直流分量變流器參數(shù)目標(biāo)轉(zhuǎn)子電流暫態(tài)直流反電勢(shì)目標(biāo)轉(zhuǎn)子電流機(jī)端電壓變化量風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制參數(shù)電網(wǎng)電壓跌落50%電網(wǎng)電壓驟升30%?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)Chopper電路新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落故障下的網(wǎng)側(cè)變流器中的直流側(cè)過(guò)電壓實(shí)現(xiàn)有效抑制，直流斬波器（Chopper）是一種廣泛采用的低電壓穿越技術(shù)。直流母線電容的功率平衡方程為若Chopper動(dòng)作后，直流電壓不超過(guò)直流側(cè)電壓最大允許值，則卸荷電阻RL的值應(yīng)滿足Udcmax：直流側(cè)允許最大電壓值?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)綜合考慮各種因素，卸荷電阻的理論范圍為Chopper電路除了通過(guò)開關(guān)管直接連接卸荷電阻的形式，還有一些改進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：直流降壓式變換電路（Buck電路）在風(fēng)機(jī)中加裝機(jī)側(cè)變頻器Chopper電路?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)直流儲(chǔ)能單元新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)直流儲(chǔ)能單元采用儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)變流器的低電壓穿越的同時(shí)避免了能量的浪費(fèi)。超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)（supercapacitorenergystoragesystem，SC_ESS）由超級(jí)電容器組和雙向Buck/Boost變換器構(gòu)成，Lsc為雙向Buck/Boost變換器濾波電感。超級(jí)電容儲(chǔ)能的直流儲(chǔ)能單元拓?fù)渲绷鲀?chǔ)能單元飛輪儲(chǔ)能超級(jí)電容儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)直流儲(chǔ)能單元新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)SC_ESS在低電壓故障下的控制分為三個(gè)階段。故障開始后又切除直至Ps=Pg的時(shí)刻，直流母線給超級(jí)電容充電，在Ps=Pg時(shí)刻超級(jí)電容端電壓達(dá)到最大值。Ps<Pg，直至超級(jí)電容端電壓下降到設(shè)定切除值，網(wǎng)側(cè)輸出有功功率的能力大于新能源發(fā)電設(shè)備注入的功率，超級(jí)電容按設(shè)定功率或者恒定電流進(jìn)行放電，將LVRT過(guò)程中存儲(chǔ)的能量注入電網(wǎng)，保證超級(jí)電容在每次LVRT后的一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到初始狀態(tài)。SC_ESS停止工作。隨著SC_ESS完成能量輸出，各個(gè)變流器環(huán)節(jié)恢復(fù)正常工作。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(dynamicvoltagerestorer，DVR)是一種具有很好動(dòng)態(tài)性能的串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器能夠在幾個(gè)毫秒內(nèi)向電網(wǎng)注入一個(gè)幅值、相位可控的串聯(lián)補(bǔ)償電壓，從而確保負(fù)荷側(cè)電壓與故障前的電壓一致。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.3網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越技術(shù)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)DVR電壓控制的主要目的是維持負(fù)荷電壓的穩(wěn)定。通常采用電壓反饋控制，將負(fù)荷側(cè)電壓或者DVR輸出電壓作為反饋信號(hào)，保證響應(yīng)速度的同時(shí)使所控制的機(jī)端電壓準(zhǔn)確跟蹤參考指令。電壓反饋采用傳統(tǒng)的PI控制器，控制器的傳遞函數(shù)為動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電壓反饋控制框圖為?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)Crowbar電路新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)抑制雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流的最常用方法是采用撬棒（Crowbar）保護(hù)電路，通過(guò)在雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)加裝Crowbar電路來(lái)短接雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組、旁路轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，為轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流提供回路。其中二極管橋型Crowbar由于其控制簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，而成為主流的Crowbar電路拓?fù)洹Ｋ瞄_關(guān)器件類型反并聯(lián)晶閘管帶旁路電阻型被動(dòng)式主動(dòng)式二極管橋型全控橋型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施的基本思路是在雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越過(guò)程中重新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子電流指令，使之具有抵消雙饋電機(jī)定子磁鏈暫態(tài)分量與負(fù)序分量的能力。這種“主動(dòng)消磁”的控制策略可以衰減暫態(tài)磁鏈、抵消負(fù)序磁鏈，從而降低電網(wǎng)電壓驟變瞬間雙饋電機(jī)產(chǎn)生的過(guò)電流效應(yīng)?；静桓淖儌鹘y(tǒng)矢量控制結(jié)構(gòu)，僅在前向通道添加電壓或電流補(bǔ)償項(xiàng)。加入前饋補(bǔ)償“滅磁”控制虛擬阻尼技術(shù)采用比例反饋校正的方式增加轉(zhuǎn)子側(cè)的等效電阻，從而抑制低電壓穿越過(guò)程中雙饋風(fēng)機(jī)磁鏈和電流的振蕩。重新設(shè)計(jì)故障條件下轉(zhuǎn)子電流參考值，使之產(chǎn)生出與定子磁鏈暫態(tài)直流分量反相位的轉(zhuǎn)子電流空間矢量及其相應(yīng)漏磁場(chǎng)分量，以加速定子磁鏈暫態(tài)直流分量的衰減。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)與傳統(tǒng)的控制方案相比，加入前饋補(bǔ)償?shù)乃悸敷w現(xiàn)在原來(lái)控制器基礎(chǔ)上再加上計(jì)及定子勵(lì)磁電流變化的補(bǔ)償量，以此對(duì)解耦電路作了必要的修正。優(yōu)點(diǎn)：不改變傳統(tǒng)矢量控制結(jié)構(gòu)，易于移植和工程化不足：控制效果依賴變流器容量，只能應(yīng)對(duì)輕度的對(duì)稱電壓跌落故障加入前饋補(bǔ)償?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)考慮雙饋風(fēng)機(jī)中的互感遠(yuǎn)大于定轉(zhuǎn)子的漏感值，電網(wǎng)電壓故障下的轉(zhuǎn)子電流可以近似表示為為了降低DFIG中的轉(zhuǎn)子電流，可以將轉(zhuǎn)子磁鏈控制為定子磁鏈的減小部分。這樣，故障轉(zhuǎn)子電流可以得到有效抑制?；谏鲜龇治觯岢隽艘环N基于磁鏈跟蹤的LVRT控制策略?！皽绱拧笨刂苾?yōu)點(diǎn)：可以加速磁鏈衰減，顯著降低電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)不足：要求利用轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的電壓容量產(chǎn)生出抵消定子磁鏈暫態(tài)分量的轉(zhuǎn)子電流，控制效果同樣受到轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的容量限制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)P為比例控制環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)子側(cè)電壓的參考值的計(jì)算傳遞函數(shù)為“滅磁”控制urdc和urqc分別為轉(zhuǎn)子電壓的增益分量，具體為?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)為加快電流調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障瞬間電流的有效控制，基于反饋校正理論將虛擬阻尼技術(shù)引入雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制中。虛擬阻尼技術(shù)C(s)：電流調(diào)節(jié)器傳遞函G(s)：轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流閉環(huán)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)H(s)：轉(zhuǎn)子電流反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)。電流調(diào)節(jié)器采用PI控制，其傳遞函數(shù)為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流閉環(huán)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)G(s)為優(yōu)點(diǎn)：有效降低對(duì)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)的低頻擾動(dòng)不足：同樣受到雙饋?zhàn)兞髌魅萘康南拗?，在發(fā)生更為嚴(yán)重的電網(wǎng)故障時(shí)無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)穿越運(yùn)行，需采用額外的硬件保護(hù)措施。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.4雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越技術(shù)勵(lì)磁強(qiáng)化措施新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)虛擬阻尼技術(shù)轉(zhuǎn)子電流反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)H(s)為此時(shí)，電流閉環(huán)被控對(duì)象傳遞函數(shù)可表示為采用比例反饋校正后，等效電阻Ra的串入相當(dāng)于增加了DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)等效電阻，等效電阻Ra并不實(shí)際存在于轉(zhuǎn)子回路中，因此稱為虛擬阻尼。特高壓直流輸電技術(shù)是指±800kV及以上電壓等級(jí)的直流輸電及相關(guān)技術(shù)。特高壓直流輸電的主要特點(diǎn)是輸送容量大、輸電距離遠(yuǎn)，電壓高，可用于電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)隨著能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術(shù)得到了快速發(fā)展。我國(guó)的風(fēng)光能資源分布極為不均勻，資源與負(fù)荷中心的逆向分布導(dǎo)致新能源發(fā)電無(wú)法就地消納。特高壓直流（UltraHighVoltageDirectCurrent，UHVDC）輸電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電遠(yuǎn)距離傳輸?shù)挠行Х绞健?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓波動(dòng)機(jī)理新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)換相失?。寒?dāng)兩閥臂之間換相結(jié)束后，若預(yù)計(jì)關(guān)斷的閥在反向電壓作用的一段時(shí)間內(nèi)未能恢復(fù)正向電壓阻斷能力，或在反向電壓作用期間換相過(guò)程一直未能進(jìn)行完畢，則在閥電壓由負(fù)變正時(shí)預(yù)計(jì)導(dǎo)通的閥將向預(yù)計(jì)關(guān)斷的閥倒換相。在直流系統(tǒng)中通常用關(guān)斷角γ來(lái)描述換向失敗的裕度，當(dāng)γ小于晶閘管恢復(fù)正向電壓阻斷能力所需的最小關(guān)斷角γmin時(shí)會(huì)發(fā)生換相失敗。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)以閥3對(duì)閥1換相失敗為例，來(lái)說(shuō)明單次換相失敗過(guò)程：若閥3觸發(fā)時(shí)換相角較大，閥1在閥電壓過(guò)零點(diǎn)后有剩余載流子，則當(dāng)閥電壓由負(fù)轉(zhuǎn)正后，閥1不加觸發(fā)脈沖亦可重新導(dǎo)通，發(fā)生閥3向閥1的倒換相，閥3關(guān)斷。若換相角足夠大，甚至可能在閥1向閥3換相過(guò)程尚未完成時(shí)，發(fā)生閥3向閥1倒換相。倒換相結(jié)束后，閥1和閥2繼續(xù)導(dǎo)通，若無(wú)故障控制，仍按原定次序觸發(fā)各閥，在閥4導(dǎo)通后，閥4和閥1在直流側(cè)短路，導(dǎo)致直流電壓和功率驟降。換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓波動(dòng)機(jī)理當(dāng)在受端換流站近區(qū)發(fā)生電網(wǎng)電壓故障時(shí)逆變橋的最小關(guān)斷角會(huì)快速增大，導(dǎo)致LCC-HVDC系統(tǒng)發(fā)生換相失敗故障。?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)以下為典型±800kVLCC-HVDC系統(tǒng)的拓?fù)鋱D，送/受端換流站采用雙十二脈動(dòng)換流橋結(jié)構(gòu)。換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓波動(dòng)機(jī)理?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)故障期間直流電壓和直流電流快速波動(dòng)送端換流站從送端電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率先快速增加后快速減小送端電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)法快速投切，導(dǎo)致送端換流站吸收無(wú)功功率快速增加時(shí)送端電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)低電壓故障在送端換流站吸收無(wú)功功率快速減少時(shí)送端電網(wǎng)則會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓故障換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓波動(dòng)機(jī)理?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)濾波器是一個(gè)線性電路，其輸出電流可以通過(guò)電源疊加定理進(jìn)行分析。將電網(wǎng)故障下網(wǎng)側(cè)變流器的暫態(tài)響應(yīng)計(jì)算分為三個(gè)狀態(tài)分量：故障發(fā)生前的穩(wěn)態(tài)（狀態(tài)0）電網(wǎng)電壓變化的狀態(tài)（狀態(tài)1）GSC輸出電壓變化的狀態(tài)（狀態(tài)2）網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)在發(fā)生故障前，在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)變流器的電壓電流為網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)0Ugd、Ugq、Igd、Igq：在dq軸上的電網(wǎng)電壓分量與輸出到電網(wǎng)的電流分量Uvscd、Uvscq、Ivscd、Ivscq：在dq軸上的網(wǎng)側(cè)變流器的電壓分量與輸出的電流分量IRCd和IRCq：在dq軸上輸出到RC濾波支路的電流分量Ugbase：電網(wǎng)的相電壓幅值Ig：輸出到電網(wǎng)的相電流幅值換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)假設(shè)電網(wǎng)發(fā)生故障后，電網(wǎng)電壓幅值的變化量表示為時(shí)間函數(shù)u1g(t)。網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流與電網(wǎng)電壓的關(guān)系為網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)1在電網(wǎng)電壓定向矢量控制下，在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)1網(wǎng)側(cè)變流器的LC濾波環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型為網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電流在復(fù)頻域表示為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)1濾波器的RC支路電流在復(fù)頻域表示為計(jì)算得到的i1vscd(s)、i1vscq(s)、i1RCd(s)和i1RCq(s)變換到時(shí)域下，狀態(tài)1下網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電流為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)2濾波器RC支路的電流分量為狀態(tài)2下網(wǎng)側(cè)變流器輸出的電流可表示為濾波器電感Lf上電壓電流的關(guān)系式為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)2網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓受電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)以及解耦補(bǔ)償項(xiàng)的共同影響，網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電壓為根據(jù)電源疊加定理，

igd(t)、

igq(t)、icd(t)和icq(t)為狀態(tài)2下網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電壓為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)2由此得到狀態(tài)2下的無(wú)功電流分量為網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功功率受到變流器容量以及新能源發(fā)電設(shè)備的輸出特性的影響，需根據(jù)具體的設(shè)備情況具體分析。對(duì)i2gq(s)作反拉普拉斯變換，可以得到狀態(tài)2電流時(shí)域解i2gq(t)。網(wǎng)側(cè)變流器輸出到電網(wǎng)的暫態(tài)無(wú)功功率為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)下圖所示為雙饋風(fēng)機(jī)的T型等效電路圖?？紤]到雙饋風(fēng)機(jī)也是線性電路，可以根據(jù)電源疊加定理將DFIG的暫態(tài)電流響應(yīng)劃分為三個(gè)狀態(tài)分量：故障發(fā)生前的穩(wěn)狀（狀態(tài)0）定子電壓變化的狀態(tài)（狀態(tài)1）轉(zhuǎn)子電壓變化的狀態(tài)（狀態(tài)2）雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)在發(fā)生故障前，在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)變流器的電壓電流為雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)0換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)復(fù)頻域中狀態(tài)1的定轉(zhuǎn)子電壓為雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)1對(duì)i1sd(s)、i1sq(s)、i1rd(s)、i1rq(s)分別作反拉普拉斯變換，可以得到需要狀態(tài)1下定轉(zhuǎn)子電流的時(shí)域模型i1sd(t)、i1sq(t)、i1rd(t)、i1rq(t)。換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)狀態(tài)2的定轉(zhuǎn)子電壓為雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)2U2r為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出電壓的變化量，由控制框圖可知，U2r是根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)子電流與實(shí)際轉(zhuǎn)子電流的差值通過(guò)PI計(jì)算得到，具體為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型采用電源疊加定理將電網(wǎng)故障下新能源發(fā)電系統(tǒng)的暫態(tài)特性分解為三個(gè)狀態(tài)分別計(jì)算建立適用于電網(wǎng)電壓階躍及連續(xù)變化下新能源發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)無(wú)功模型可用于分析復(fù)雜電網(wǎng)電壓變化背景下新能源發(fā)電機(jī)組的出力特性?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院7.5換相失敗引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓故障新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)復(fù)頻域中雙饋風(fēng)機(jī)的暫態(tài)電流分量為雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型—狀態(tài)2雙饋風(fēng)機(jī)輸出到電網(wǎng)的暫態(tài)功率為換相失敗下送端電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)學(xué)模型?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院思考題1.簡(jiǎn)要討論電網(wǎng)故障的分類方法和分類依據(jù)。2.比較網(wǎng)側(cè)變流器和雙饋風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)電壓故障下的響應(yīng)速度，給出原因分析。3.簡(jiǎn)要討論電網(wǎng)電壓跌落和電網(wǎng)電壓驟升兩種故障下雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流變化趨勢(shì)。4.討論儲(chǔ)能電站在低電壓故障下可能存在的問(wèn)題和解決方案。5.比較網(wǎng)側(cè)變流器三種低電壓穿越技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。6.網(wǎng)側(cè)變流器的哪種低電壓穿越技術(shù)是可以運(yùn)用在雙饋風(fēng)機(jī)中的？試比較三種雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。7.當(dāng)雙饋風(fēng)機(jī)發(fā)生兩相接地短路故障時(shí)，如何結(jié)合不平衡和低電壓穿越控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行？8.新能源發(fā)電設(shè)備在應(yīng)對(duì)換相失敗故障引發(fā)的送端電網(wǎng)電壓波動(dòng)相比于傳統(tǒng)低電壓穿越的主要區(qū)別在于哪里？9.能不能直接將換相失敗故障下送端電網(wǎng)的電壓函數(shù)代入低電壓穿越的數(shù)學(xué)模型中計(jì)算新能源發(fā)電設(shè)備的暫態(tài)電流？新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)的故障穿越技術(shù)第八章弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院本章內(nèi)容：弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)問(wèn)題基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.1弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)問(wèn)題高比例新能源電力系統(tǒng)寬頻振蕩事故

高比例新能源電力系統(tǒng)面臨著寬頻范圍內(nèi)的振蕩風(fēng)險(xiǎn)，頻率范圍覆蓋幾Hz至上千Hz，并且振蕩頻率受到新能源控制、系統(tǒng)工況的影響，呈現(xiàn)時(shí)變的特征。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.1弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)問(wèn)題振蕩失穩(wěn)問(wèn)題的分析方法將處于某一穩(wěn)態(tài)工況的互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行線性化，把互聯(lián)系統(tǒng)的振蕩問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的小信號(hào)問(wèn)題進(jìn)行分析理論分析方法特征值分析法阻抗分析法復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析法模型變量狀態(tài)變量端口電壓/電流電磁轉(zhuǎn)矩及相關(guān)變量模型線性狀態(tài)空間方程線性化傳遞函數(shù)或矩陣線性化電磁轉(zhuǎn)矩傳遞函數(shù)模型獲取數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)建?；螂x線/在線測(cè)量數(shù)學(xué)建模穩(wěn)定性判據(jù)狀態(tài)矩陣的特征值分布阻抗比環(huán)路增益的特征值軌跡或等價(jià)形式電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)次同步諧振的阻尼性質(zhì)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)具備成熟的模態(tài)分析手段，包括參與因子分析、特征值靈敏度分析等可通過(guò)在線/離線方法測(cè)量阻抗，適用于包含復(fù)雜未知因素的實(shí)際系統(tǒng)穩(wěn)定性分析類似于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)軸系振蕩分析方法，正負(fù)阻尼概念有助于振蕩特性的分析弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.1弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)問(wèn)題振蕩失穩(wěn)問(wèn)題的分析方法將處于某一穩(wěn)態(tài)工況的互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行線性化，把互聯(lián)系統(tǒng)的振蕩問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的小信號(hào)問(wèn)題進(jìn)行分析理論分析方法幅相動(dòng)力學(xué)分析法開環(huán)模式分析法模型變量有功/無(wú)功功率、內(nèi)電勢(shì)幅值/相位各子系統(tǒng)的狀態(tài)變量模型線性化幅相運(yùn)動(dòng)方程各子系統(tǒng)線性狀態(tài)空間方程模型獲取數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)建模穩(wěn)定性判據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)特征多項(xiàng)式的特征值軌跡各子系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的特征值是否相近應(yīng)用優(yōu)勢(shì)具備明確的物理特征，能夠契合傳統(tǒng)交流系統(tǒng)概念，有助于理解系統(tǒng)的本質(zhì)特征只需開環(huán)子系統(tǒng)的振蕩模式即可判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性，可準(zhǔn)確反映振蕩模式的阻尼弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗分析方法的基本原理

將新能源-電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)劃分為源/荷兩個(gè)子系統(tǒng)，然后利用戴維南/諾頓原理將各子系統(tǒng)進(jìn)行等效簡(jiǎn)化。新能源子系統(tǒng)：理想電流源與等效阻抗的并聯(lián)遠(yuǎn)端電網(wǎng)：電壓源遠(yuǎn)端電網(wǎng)到并網(wǎng)點(diǎn)之間的阻抗：內(nèi)阻弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗分析方法的基本原理

新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的小信號(hào)穩(wěn)定性等價(jià)于公共耦合點(diǎn)(pointofcommoncoupling,PCC)處新能源子系統(tǒng)輸出電流和電壓分量的穩(wěn)定性。式中Iout為PCC處新能源子系統(tǒng)輸出電流分量，Vout為PCC處新能源子系統(tǒng)輸出電壓分量。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗分析方法的基本原理

實(shí)際場(chǎng)合中，可以認(rèn)為新能源子系統(tǒng)和電網(wǎng)自身都是穩(wěn)定的，輸出電流Iout和PCC點(diǎn)電壓Vout的穩(wěn)定性均取決于：新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于上式的穩(wěn)定性：通過(guò)電網(wǎng)、新能源的阻抗比環(huán)路增益的特征值軌跡是否滿足奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)判斷互聯(lián)系統(tǒng)是否存在振蕩問(wèn)題。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗建模技術(shù)

在針對(duì)三相交流裝置進(jìn)行阻抗建模時(shí)，不同坐標(biāo)系下的阻抗建模方法本質(zhì)上都是描述線性化后的三相交流系統(tǒng)中電壓、電流信號(hào)之間的小信號(hào)關(guān)系。常用阻抗模型線性化方法適用范圍dq域阻抗以旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流分量為穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行線性化僅對(duì)三相對(duì)稱系統(tǒng)適用相序域阻抗將周期性時(shí)變信號(hào)轉(zhuǎn)換至頻域進(jìn)行線性化不僅適用于三相平衡系統(tǒng)，也適用于不平衡或內(nèi)部諧波含量復(fù)雜的系統(tǒng)弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗測(cè)量技術(shù)

掃頻測(cè)試是一種用于測(cè)量系統(tǒng)在一定頻率范圍內(nèi)頻率響應(yīng)的常用測(cè)量方法。當(dāng)輸入輸出變量選定為電壓、電流時(shí)，掃頻測(cè)試可用于測(cè)量系統(tǒng)的阻抗特性。在測(cè)量過(guò)程中，擾動(dòng)信號(hào)疊加至測(cè)量回路、以及電壓電流信號(hào)采樣等步驟均需要在靜止坐標(biāo)系下進(jìn)行：測(cè)量dq域阻抗：需要額外的坐標(biāo)變換過(guò)程測(cè)量相序域阻抗：無(wú)需坐標(biāo)變換即可實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)信號(hào)疊加以及電壓電流信號(hào)的采樣、處理與計(jì)算弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗測(cè)量技術(shù)

掃頻測(cè)試步驟：1)初始化運(yùn)行，即被測(cè)系統(tǒng)在不受擾動(dòng)的情況下運(yùn)行，達(dá)到某個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)；2)施加小信號(hào)擾動(dòng)，即被測(cè)系統(tǒng)處于某個(gè)穩(wěn)態(tài)工況后，注入給定頻率的小信號(hào)擾動(dòng)，小信號(hào)擾動(dòng)的基本注入方式如下：弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法阻抗測(cè)量技術(shù)

掃頻測(cè)試步驟：3)測(cè)量響應(yīng)信號(hào)，即被測(cè)系統(tǒng)在該小信號(hào)擾動(dòng)下運(yùn)行一定時(shí)間，并測(cè)量擾動(dòng)過(guò)程中該新能源機(jī)組的端口電流和電壓；4)頻率掃描，即在某個(gè)擾動(dòng)頻率下完成步驟2)和3)后，改變擾動(dòng)信號(hào)的頻率，重復(fù)步驟2)和3)，直到待測(cè)頻率點(diǎn)的響應(yīng)特性逐一測(cè)試完成?；趻哳l測(cè)試所獲得的各個(gè)頻率點(diǎn)的電壓、電流分量，將每個(gè)頻率點(diǎn)的電壓分量除以及對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)處的電流分量，即可得到新能源裝置的阻抗測(cè)量結(jié)果。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法基于阻抗的振蕩抑制技術(shù)

基于新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的阻抗模型，優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組等新能源裝置的阻抗特性，提升新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩抑制。振蕩抑制技術(shù)調(diào)整硬件結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制參數(shù)改變控制策略弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法基于阻抗的振蕩抑制技術(shù)調(diào)整硬件結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)整并網(wǎng)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單有效地抑制系統(tǒng)中的振蕩。但是調(diào)整硬件電路或者增設(shè)硬件裝置會(huì)增加系統(tǒng)損耗，同時(shí)也需要相對(duì)較高的成本。優(yōu)化控制參數(shù)通過(guò)優(yōu)化新能源機(jī)組的控制參數(shù)，改變其阻抗特性，進(jìn)而抑制新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.2基于阻抗的新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法基于阻抗的振蕩抑制技術(shù)改變控制策略在原有控制結(jié)構(gòu)上增加虛擬阻抗控制。虛擬阻抗控制器的設(shè)計(jì)通常需要疊加額外的濾波器避免對(duì)基頻動(dòng)態(tài)特征造成影響，因此在解決靠近基頻的振蕩問(wèn)題時(shí)需要和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合。選取新型的控制策略替換新能源發(fā)電裝置普遍使用的矢量控制策略。虛擬同步控制型并網(wǎng)逆變器序阻抗在全頻段基本呈感性，與弱電網(wǎng)的阻抗特性匹配良好，能避免傳統(tǒng)矢量控制策略下并網(wǎng)逆變器接入感性弱電網(wǎng)的振蕩問(wèn)題。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型案例中所使用的新能源設(shè)備為并網(wǎng)逆變器，其阻抗模型可以代表光伏發(fā)電系統(tǒng)、直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)以及雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變流器的阻抗特性。并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)控制框圖如圖所示：弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型系統(tǒng)控制框圖并網(wǎng)點(diǎn)的網(wǎng)側(cè)逆變器電壓電流為vga、vgb、vgc、iga、igb和igc；；逆變器三相輸出端口電壓為vgia、vgib和vgic；Vdc為直流母線電壓，并網(wǎng)逆變器交流側(cè)采用LCL的濾波結(jié)構(gòu)，L1、L2、Cf是內(nèi)側(cè)濾波電感、外側(cè)濾波電感以及濾波電容。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型θPLL是經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)得到的電網(wǎng)角度，HPLL(s)是鎖相控制的傳遞函數(shù)。并網(wǎng)逆變器的在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對(duì)dq軸電流進(jìn)行控制，電流控制器為PI控制器，Hi(s)為電流控制器的傳遞函數(shù)，Kd是電流控制的解耦系數(shù)。系統(tǒng)控制框圖弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型基于諧波線性化方法，對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行阻抗建模，可以得到該逆變器的正序阻抗模型。式中V1為基頻電壓的幅值；I1為基頻電流的幅值；φi1為基頻電流的相位；kp和ki分別是鎖相控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)；為基波角頻率；

弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型并網(wǎng)逆變器的負(fù)序阻抗模型。弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與振蕩抑制?浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院8.3弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)振蕩案例分析并網(wǎng)逆變器的阻抗模型并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制參數(shù)如表所示，其中電流控制帶寬為50Hz，鎖相控制帶寬為15Hz。參數(shù)符號(hào)數(shù)值電網(wǎng)電壓幅值V1563/V額定電流幅值I1296/A額定電流相位φi10/rad額定功率P0.25/MW逆變器內(nèi)側(cè)濾波電感L11.94/mH逆變器外側(cè)濾波