弱连接VSC在"外环-锁相环"时间尺度下的一类小扰动稳定性提升方法及等效性分析

摘要：

大量理论研究发现电压源换流器(voltage source converter,VSC)接入薄弱电网后,易发生由"外环–锁相环"交互所主导的小扰动失稳现象,且在多个实际工程中也发现此类稳定问题.为此,国内外学者提出了大量改进控制方法,其基本原理为在有功外环、无功外环与锁相环三者之间施加附加补偿控制,以提升弱连接VSC(weak-grid connected VSC,WG-VSC)并网稳定性.该文将这些方法归纳为WG-VSC在"外环–锁相环"时间尺度下的一类小扰动稳定性提升方法.试想,这些策略都能提升稳定性,那么它们是否存在某种等效性?此外,基于等效性原理,还能否推导出其他的改进控制措施?该文研究动机是期望从方法论的视角回答上述问题,进而为解决此类稳定性问题提供基本依据.该文创新工作是基于一种能够清晰展现"外环–锁相环"交互关系的等效锁相环模型,首次揭示了这一类改进控制方法在提升WG-VSC"外环–锁相环"时间尺度小扰动稳定性方面具有等效性.此外,通过观察分析现有补偿控制策略在拓扑结构和作用机理上的特点,该文还预测了其余多种新型小扰动稳定性提升控制策略,并基于等效锁相环(phase locked loop,PLL)模型分析得出,通过特定的控制器设计方法,可使得此类补偿控制策略在WG-VSC系统小扰动稳定性提升方面具有等效性.最后,基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真模型验证了该文理论分析的准确性.

关键词：弱连接VSC、"外环—锁相环"时间尺度、小扰动稳定性提升方法、等效锁相环模型、等效性分析

所属期刊栏目：47

分类号：TM721(输配电工程、电力网及电力系统)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-04-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1632-1640,中插76-中插77