论文部分内容阅读
电力系统正在经历电力电子化的变革,电压源型变换器(Voltage Source Converter, VSC)逐渐取代同步发电机成为了电力系统的主要发电设备。相较于同步发电机,VSC在大扰动下的动态特性由物理电路、辅助控制和保护电路共同决定。相较于同步发电机的内电势,VSC的内电势的瞬时幅值和瞬时频率在大扰动下都具有时变的特征。当更为复杂的VSC内电势作为交流网络的激励时,交流网络的节点电压/支路电流响应行为分析和交流网络的暂态建模都迎来了新的挑战。而交流网络的节点电压/支路电流响应行为分析也是电力电子化电力系统继电保护动作原理和交流网络的暂态建模的基础。
本文通过单机无穷大系统比较了VSC内电势与同步发电机内电势,发现与同步发电机不同,VSC内电势矢量的瞬时幅值和瞬时频率在大扰动下都是时变的。在MATLAB/SIMULINK中搭建典型的VSC并网场景,发现节点电压矢量的瞬时幅值和瞬时频率既是时间t的函数,也是空间位置x的函数;集中参数π型等效线路模型不再适用于电力电子化电力系统电磁暂态仿真;并总结归纳了VSC控制回路中的电流环参数、锁相环参数以及电网强度等对大扰动下交流网络响应行为的影响规律。
对VSC内电势矢量的瞬时幅值/瞬时频率进行希尔伯特变换,发现VSC内电势矢量瞬时幅值/瞬时频率不是理想的周期调制。由于VSC内电势矢量的瞬时幅值/瞬时频率在大扰动下的调制比较复杂,则通过一类特殊的激励——幅频周期调制的内电势进行深入研究,并找到了纯幅值周期调制内电势激励、纯频率周期调制内电势激励、幅频周期调制内电势激励下的交流网络电压/支路电流响应之间的联系,总结如下:
(1)幅频周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流矢量的瞬时幅值由两部分组成,其中一部分是纯频率周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时幅值,另一部分是纯幅值周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时幅值的波动量。
(2)幅频周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流矢量的瞬时频率主要由两部分组成,其中一部分是纯频率周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时频率,另一部分是纯幅值周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时频率。
本文通过单机无穷大系统比较了VSC内电势与同步发电机内电势,发现与同步发电机不同,VSC内电势矢量的瞬时幅值和瞬时频率在大扰动下都是时变的。在MATLAB/SIMULINK中搭建典型的VSC并网场景,发现节点电压矢量的瞬时幅值和瞬时频率既是时间t的函数,也是空间位置x的函数;集中参数π型等效线路模型不再适用于电力电子化电力系统电磁暂态仿真;并总结归纳了VSC控制回路中的电流环参数、锁相环参数以及电网强度等对大扰动下交流网络响应行为的影响规律。
对VSC内电势矢量的瞬时幅值/瞬时频率进行希尔伯特变换,发现VSC内电势矢量瞬时幅值/瞬时频率不是理想的周期调制。由于VSC内电势矢量的瞬时幅值/瞬时频率在大扰动下的调制比较复杂,则通过一类特殊的激励——幅频周期调制的内电势进行深入研究,并找到了纯幅值周期调制内电势激励、纯频率周期调制内电势激励、幅频周期调制内电势激励下的交流网络电压/支路电流响应之间的联系,总结如下:
(1)幅频周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流矢量的瞬时幅值由两部分组成,其中一部分是纯频率周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时幅值,另一部分是纯幅值周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时幅值的波动量。
(2)幅频周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流矢量的瞬时频率主要由两部分组成,其中一部分是纯频率周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时频率,另一部分是纯幅值周期调制的内电势激励下的节点电压/支路电流的瞬时频率。