隨著電力電子技術的發展,越來越多的電力電子裝置在電網中大規模接入,比如光伏風電等新能源并網逆變器,SSSC、SVG等補償裝置、HVDC等輸電裝置,這些電力電子裝置在電網中大規模接入使得系統易產生諧振甚至會導致不穩定,風電場的次/超同步振蕩為典型案例。
如何解決由此引起的系統不穩定問題,是能否解決問題的關鍵。在已知系統不穩定問題中,可以根據現場錄波數據分析振蕩頻率,然后采用建模的形式,基于阻抗分析法對該頻率下系統穩定性進行分析,然后通過修改控制器控制參數及系統參數解決相關問題,在未投運系統或已投運但尚未發生問題的系統,在大量電力電子并聯系統,如何預防潛在問題的發生是保證系統穩定性的關鍵。根據上述思路,如果采取措施對電力電子裝置在各個頻率下阻抗進行分析,即可直觀看出在一定頻率范圍內發生振蕩的潛在風險。
采用擾動注入的形式,在仿真過程進行錄波,對各阻抗進行分析,此方法的優勢是可以不關注控制器或拓撲本體,打包為黑盒系統進行測試,同樣可以得出控制器阻抗曲線。
對原理進行簡單介紹,阻抗計算方法比較簡單,在電路原理均有說明。阻抗的定義:二端網絡端口電壓相量和端口電流相量的比值,定義為阻抗。用Z表示。國際單位是歐姆(Ω)。阻抗本身是一個復數,所以稱之為復阻抗,簡稱為阻抗。
阻抗法分析正弦交流電路的步驟:
(1)作出電路的相量模型。
(2)運用直流電路的分析計算方法來分析和計算。
(3)求解待求量。
根據上述原理,采用simulink搭建測試模型,采用gui對錄波數據處理,分別對純電感負載和諧振頻率為80Hz的負載進行測試,測試結果如下:
1、純電感負載
從上圖可以看出,掃描結果相角恒定90°,滿足設定條件,說明仿真結果正確。
2、諧振頻率為80Hz的阻感負載
從上圖可以看出,掃描結果在80Hz為負載諧振點,滿足設定條件,說明仿真結果正確。
上文僅簡單對阻抗掃描方法和結果進行展示,未針對具體控制電力電子控制器進行阻抗掃描及結果分析,公眾號將在后續會針對具體控制器進行掃描及結果分析說明。