一种考虑制造技术

本发明专利技术公开了一种考虑

【技术实现步骤摘要】
一种考虑SVG的并网变流器次同步振荡风险分析方法


[0001]本专利技术涉及电力系统及其自动化
，特别是一种考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法
。

技术介绍

[0002]随着我国新能源发电系统装机容量不断提高，大规模电力电子设备接入系统下引起的次同步振荡问题日益突出
。
例如，风电基地频繁发生电网次
/
超同步振荡现象，尤其是振荡呈现次
、
超同步频率的强耦合现象，甚至引发火电机组的扭振保护动作跳机
。
还发生过永磁直驱机组并入弱电网的次超同步频率振荡事故，造成火电机组轴系扭振保护动作跳机
。
[0003]近年来，频发的新能源并网系统次同步振荡问题可以认为是次同步振荡问题在电力电子高占比电力系统中的结合和新的发展，而在光伏发电系统中，也存在次同步振荡的风险
。
在实际光伏发电系统中，通常配备有
SVG
等无功补偿装置，而这一类装置对光伏并网系统的稳定性有不可忽略的影响，而当前已公开的分析方法对考虑
SVG
的影响仍不全面
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适用性强
、
精确度高
、
可靠性和稳定性强的并网变流器次同步振荡风险分析方法
。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，包括以下步骤：
[0006]步骤
1、
分别建立并网逆变器
、SVG
和控制环节的序阻抗模型，根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型；
[0007]步骤
2、
从系统的输出阻抗角度，分析含
SVG
的逆变器在弱电网下发生次同步振荡的机理；
[0008]步骤
3、
基于所建立的正负序阻抗模型，采用阻抗分析法，将并网逆变器与电网分为逆变器侧子系统和电网子系统；
[0009]步骤
4、
将逆变器侧子系统和电网子系统的阻抗曲线绘制在同一张伯德图中，根据系统阻抗特性分析发生次同步振荡风险；
[0010]步骤
5、
对次同步振荡风险的分析结果进行正确性验证
。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
(1)
本专利技术对目标系统的元件进行分解，得到各个元件公式表征，具有普适性；
(2)
物理意义明晰
、
模型精度高，方法直观有效；
(3)
可直接用于如光伏发电系统
、
风机系统等新能源次同步振荡问题研究，具有较强的扩展性与延伸性，可进一步为
SVG
无功补偿装置接入微电网
、
新能源场站等场景的稳定性分析和可能存在次同步振荡风险提供参考依据与模型方法
。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一种考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法的流程示意图
。
[0013]图2为本专利技术实施例中含
SVG
的发电站的并网结构拓扑图
。
[0014]图3为本专利技术实施例中逆变器并网系统的拓扑图
。
[0015]图4为本专利技术实施例中
SVG
静止无功补偿装置的拓扑图
。
[0016]图5为本专利技术实施例中的逆变器正序阻抗与电网阻抗的交互图
。
[0017]图6为本专利技术实施例中的
SVG
加入前后的系统正序阻抗图
。
[0018]图7为本专利技术实施例中的不含
SVG
的并网系统发生振荡时的有功功率仿真波形图
。
[0019]图8为本专利技术实施例中的含有
SVG
的并网系统发生振荡时的有功功率仿真波形图
。
具体实施方式
[0020]结合图1，本专利技术一种考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，包括以下步骤：
[0021]步骤
1、
分别建立并网逆变器
、SVG
和控制环节的序阻抗模型，根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型；
[0022]步骤
2、
从系统的输出阻抗角度，分析含
SVG
的逆变器在弱电网下发生次同步振荡的机理；
[0023]步骤
3、
基于所建立的正负序阻抗模型，采用阻抗分析法，将并网逆变器与电网分为逆变器侧子系统和电网子系统；
[0024]步骤
4、
将逆变器侧子系统和电网子系统的阻抗曲线绘制在同一张伯德图中，根据系统阻抗特性分析发生次同步振荡风险；
[0025]步骤
5、
对次同步振荡风险的分析结果进行正确性验证
。
[0026]作为一种具体示例，所述的
SVG
为
SVG
静止无功补偿器
。
[0027]作为一种具体示例，步骤1中，分别建立并网逆变器
、SVG
和控制环节的序阻抗模型，根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型，具体如下：
[0028]步骤
1.1、
采用谐波线性化的方法建立序阻抗模型，建立逆变器和
SVG
的序阻抗模型；
[0029]步骤
1.2、
根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型
。
[0030]作为一种具体示例，步骤
1.1
所述的采用谐波线性化的方法建立序阻抗模型，建立逆变器和
SVG
的序阻抗模型，具体如下：
[0031]步骤
1.1.1、
设定在并网点
PCC
处存在频率为
f
p
、f
n
的正负序谐波分量电压
V
p
、V
n
，则在
PCC
处必然存在相应频率的正
、
负序谐波电流分量
I
p
、I
n
，且
PCC
处正
、
负序谐波电流分量
I
p
、I
n
有如下表达：
[0032]I
p
＝
I
ip
+I
sp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0033]I
n
＝
I
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
分别建立并网逆变器
、SVG
和控制环节的序阻抗模型，根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型；步骤
2、
从系统的输出阻抗角度，分析含
SVG
的逆变器在弱电网下发生次同步振荡的机理；步骤
3、
基于所建立的正负序阻抗模型，采用阻抗分析法，将并网逆变器与电网分为逆变器侧子系统和电网子系统；步骤
4、
将逆变器侧子系统和电网子系统的阻抗曲线绘制在同一张伯德图中，根据系统阻抗特性分析发生次同步振荡风险；步骤
5、
对次同步振荡风险的分析结果进行正确性验证
。2.
根据权利要求1所述的考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，所述的
SVG
为
SVG
静止无功补偿器
。3.
根据权利要求1所述的考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，步骤1所述的分别建立并网逆变器
、SVG
和控制环节的序阻抗模型，根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型，具体如下：步骤
1.1、
采用谐波线性化的方法建立序阻抗模型，建立逆变器和
SVG
的序阻抗模型；步骤
1.2、
根据逆变器与
SVG
的序阻抗模型，得到系统的正负序阻抗模型
。4.
根据权利要求3所述的考虑
SVG
的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，步骤
1.1
所述的采用谐波线性化的方法建立序阻抗模型，建立逆变器和
SVG
的序阻抗模型，具体如下：步骤
1.1.1、
设定在并网点
PCC
处存在频率为
f
p
、f
n
的正负序谐波分量电压
V
p
、V
n
，则在
PCC
处必然存在相应频率的正
、
负序谐波电流分量
I
p
、I
n
，且
PCC
处正
、
负序谐波电流分量
I
p
、I
n
有如下表达：
I
p
＝
I
ip
+I
sp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)I
n
＝
I
in
+I
sn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
式中，
I
ip
、I
in
分别为
PCC
处逆变器侧对应扰动频率下的正
、
负序谐波电流，
I
sp
、I
sn
分别为
PCC
处
SVG
侧对应扰动频率下的正
、
负序谐波电流，则逆变器的正
、
负序阻抗模型为谐波电压与逆变器侧对应的扰动谐波电流之商，
SVG
的正
、
负序阻抗模型为谐波电压与
SVG
侧对应的扰动谐波电流之商，即：扰动谐波电流之商，即：式中，
Z
ip
(s)、Z
in
(s)
分别为逆变器正
、
负序输出阻抗，
Z
sp
(s)、Z
sn
(s)
分别为
SVG
正
、
负序
输出阻抗；步骤
1.1.2、
根据逆变器的主电路，得到如下表达式：式中，
V
ip
、V
in
分别为给定扰动谐波下逆变器输出电压的正
、
负序分量；
A
和
B
为常数量，由滤波器参数决定；则对应的
LCL
型滤波器表达式为：型滤波器表达式为：其中
L1、C
f
、L2为
LCL
滤波器参数，
R
f
为滤波电容串联的阻尼电阻；步骤
1.1.3、
根据系统中的逆变器控制环节，得到逆变器输出电压的正负序分量为：式中，
H
ivp
(s)、H
ivn
(s)、H
iip
(s)、H
iin
(s)
为正负序谐波电压电流到逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：周专，张锋，常喜强，孙开宁，付高善，王新刚，吴高磊，高玉喜，刘子俊，曾维民，吕建国，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：