随着电力电子技术的发展,越来越多的电力电子装置在电网中大规模接入,比如光伏风电等新能源并网逆变器,SSSC、SVG等补偿装置、HVDC等输电装置,这些电力电子装置在电网中大规模接入使得系统易产生谐振甚至会导致不稳定,风电场的次/超同步振荡为典型案例。
如何解决由此引起的系统不稳定问题,是能否解决问题的关键。在已知系统不稳定问题中,可以根据现场录波数据分析振荡频率,然后采用建模的形式,基于阻抗分析法对该频率下系统稳定性进行分析,然后通过修改控制器控制参数及系统参数解决相关问题,在未投运系统或已投运但尚未发生问题的系统,在大量电力电子并联系统,如何预防潜在问题的发生是保证系统稳定性的关键。根据上述思路,如果采取措施对电力电子装置在各个频率下阻抗进行分析,即可直观看出在一定频率范围内发生振荡的潜在风险。
采用扰动注入的形式,在仿真过程进行录波,对各阻抗进行分析,此方法的优势是可以不关注控制器或拓扑本体,打包为黑盒系统进行测试,同样可以得出控制器阻抗曲线。
对原理进行简单介绍,阻抗计算方法比较简单,在电路原理均有说明。阻抗的定义:二端网络端口电压相量和端口电流相量的比值,定义为阻抗。用Z表示。国际单位是欧姆(Ω)。阻抗本身是一个复数,所以称之为复阻抗,简称为阻抗。
阻抗法分析正弦交流电路的步骤:
(1)作出电路的相量模型。
(2)运用直流电路的分析计算方法来分析和计算。
(3)求解待求量。
根据上述原理,采用simulink搭建测试模型,采用gui对录波数据处理,分别对纯电感负载和谐振频率为80Hz的负载进行测试,测试结果如下:
1、纯电感负载
从上图可以看出,扫描结果相角恒定90°,满足设定条件,说明仿真结果正确。
2、谐振频率为80Hz的阻感负载
从上图可以看出,扫描结果在80Hz为负载谐振点,满足设定条件,说明仿真结果正确。
上文仅简单对阻抗扫描方法和结果进行展示,未针对具体控制电力电子控制器进行阻抗扫描及结果分析,公众号将在后续会针对具体控制器进行扫描及结果分析说明。