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含构网型直驱风机的电力系统暂态功角稳定性分析与控制策略
1
作者
韩平平
熊瑶
+2 位作者
吴红斌
陈鹏飞
董玮
《电力自动化设备》
北大核心
2025年第9期70-78,共9页
随着新型电力系统的发展,构网型直驱风机(GFM-PMSG)的应用更加广泛,但也改变了电力系统的功角稳定特性。为此,基于扩展等面积法(EEAC),分析了含GFM-PMSG的电力系统的暂态稳定性机理,并提出了一种适用于多机系统的改进GFM-PMSG暂态控制...
随着新型电力系统的发展,构网型直驱风机(GFM-PMSG)的应用更加广泛,但也改变了电力系统的功角稳定特性。为此,基于扩展等面积法(EEAC),分析了含GFM-PMSG的电力系统的暂态稳定性机理,并提出了一种适用于多机系统的改进GFM-PMSG暂态控制策略。构建了含风机的双机系统等效转子运动方程,得到风机并网对同步机之间功角特性的影响主要取决于其有功外特性的结论,并考虑多时间尺度特性,分析了GFM-PMSG的有功外特性;基于EEAC分析了考虑阻尼系数时GFM-PMSG接入对系统同步机之间功角稳定性的影响机理、GFM-PMSG和同步机之间的暂态功角稳定机理及控制参数的影响;提出了一种改进的GFMPMSG暂态控制策略,改善了含GFM-PMSG的电力系统的暂态功角稳定性;在PSCAD/EMTDC中搭建扩展双机系统仿真模型进行对比分析,验证所提策略的有效性。
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关键词
暂态功角稳定性
构网型直驱风机
电力系统
EEAC
电网电压跌落
暂态控制策略
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职称材料
含构网型SVG的直驱风机并网系统建模及小信号稳定性分析
2
作者
李琰
吴斌
+3 位作者
谭延博
刘京波
张尹涵
王谱宇
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2025年第7期218-227,共10页
当前,电力系统正面临着高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”挑战。在高比例新能源并网系统中,直驱风机通过背靠背换流器并网时,相对于传统同步发电机,其惯量支撑和一次调频能力较弱,表现出低惯性和弱阻尼特性,不利于“双高”电...
当前,电力系统正面临着高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”挑战。在高比例新能源并网系统中,直驱风机通过背靠背换流器并网时,相对于传统同步发电机,其惯量支撑和一次调频能力较弱,表现出低惯性和弱阻尼特性,不利于“双高”电力系统稳定运行。为此,在风机并网系统中接入构网型(grid forming,GFM)储能静止无功发生器(energy-storage static-var-generator,E-SVG),通过构网型控制增强系统稳定性和电压主动支撑能力,通过配置储能SVG实现惯量支撑。然而,风机及SVG构成的系统中包含多个电力电子控制环节,互联后的交互耦合机理较为复杂,导致系统振荡失稳风险增加,有必要针对含E-SVG的直驱风机并网系统进行稳定性分析,确定影响系统稳定的关键参数,定量研究电路参数及控制参数对系统稳定性的影响。首先,将全系统划分为构网型E-SVG、直驱风机以及交流电网3个子模块,阐述系统拓扑结构,说明系统工作原理,建立系统等效电路模型;其次,说明系统各子模块的控制策略,进而在稳态工作点处对非线性状态空间模型进行线性化,建立全系统小信号模型;再次,对不同参数阶跃下的系统动态特性进行仿真,并在PSCAD/EMTDC平台上搭建电磁暂态仿真模型,通过对比系统动态小信号计算结果与电磁暂态仿真结果,验证所建立小信号模型的准确性及构网型E-SVG对直驱风机的支撑作用;最后,借助特征根轨迹及参与因子分析方法,研究不同参数对含构网E-SVG的直驱风机并网系统稳定性的影响,确定系统参数可行域,为改进系统设计和参数优化提供理论依据。研究结果表明:对系统稳定影响较大的参数为E-SVG系统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)阻尼系数和电压比例系数,其中过大的电压比例系数会导致系统失稳。
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关键词
直驱风机
储能静止无功发生器(energy-storage
static-var-generator
E-SVG)
构网型(grid
forming
GFM)
小信号建模
稳定性分析
特征根分析法
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职称材料
换相失败场景下构网型风机对送端暂态过电压影响因素分析及抑制策略研究
被引量:
5
3
作者
张建坡
柴欣茹
+2 位作者
辛光明
高本锋
周致言
《智慧电力》
北大核心
2024年第9期1-8,17,共9页
随着构网型直驱风机(GFM-PMSG)在风场中的逐步应用,混合型风场通过电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)产生的换相失败问题,使得系统暂态稳定性面临严峻挑战。首先分析了暂态过电压发生机理,并研究了GFM-PMSG控制参数、电网强度对过电压的影...
随着构网型直驱风机(GFM-PMSG)在风场中的逐步应用,混合型风场通过电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)产生的换相失败问题,使得系统暂态稳定性面临严峻挑战。首先分析了暂态过电压发生机理,并研究了GFM-PMSG控制参数、电网强度对过电压的影响;然后提出了一种协同控制策略,通过优化GFM-PMSG与跟网型直驱风机(GFL-PMSG)在故障穿越期间的无功电流指令及其切换阀值,有效抑制了暂态峰值过电压,最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建混合风场经直流外送仿真模型,验证了该策略的有效性。
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关键词
电网换相高压直流输电
构网型直驱风机
匹配控制
换相失败
暂态过电压
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职称材料
题名
含构网型直驱风机的电力系统暂态功角稳定性分析与控制策略
1
作者
韩平平
熊瑶
吴红斌
陈鹏飞
董玮
机构
合肥工业大学新能源利用与节能安徽省重点实验室
中国电力科学研究院有限公司可再生能源并网全国重点实验室
出处
《电力自动化设备》
北大核心
2025年第9期70-78,共9页
基金
国家电网有限公司总部管理科技项目(5108-202218280A-2-45-XG)。
文摘
随着新型电力系统的发展,构网型直驱风机(GFM-PMSG)的应用更加广泛,但也改变了电力系统的功角稳定特性。为此,基于扩展等面积法(EEAC),分析了含GFM-PMSG的电力系统的暂态稳定性机理,并提出了一种适用于多机系统的改进GFM-PMSG暂态控制策略。构建了含风机的双机系统等效转子运动方程,得到风机并网对同步机之间功角特性的影响主要取决于其有功外特性的结论,并考虑多时间尺度特性,分析了GFM-PMSG的有功外特性;基于EEAC分析了考虑阻尼系数时GFM-PMSG接入对系统同步机之间功角稳定性的影响机理、GFM-PMSG和同步机之间的暂态功角稳定机理及控制参数的影响;提出了一种改进的GFMPMSG暂态控制策略,改善了含GFM-PMSG的电力系统的暂态功角稳定性;在PSCAD/EMTDC中搭建扩展双机系统仿真模型进行对比分析,验证所提策略的有效性。
关键词
暂态功角稳定性
构网型直驱风机
电力系统
EEAC
电网电压跌落
暂态控制策略
Keywords
transient power angle stability
gfm-pmsg
electric power systems
EEAC
power grid voltage drop
transient control strategy
分类号
TM614 [电气工程—电力系统及自动化]
TM761 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
含构网型SVG的直驱风机并网系统建模及小信号稳定性分析
2
作者
李琰
吴斌
谭延博
刘京波
张尹涵
王谱宇
机构
国网冀北电力有限公司电力科学研究院
南京理工大学自动化学院
出处
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2025年第7期218-227,共10页
基金
国网冀北电力有限公司科技项目(B3018K24006A)。
文摘
当前,电力系统正面临着高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”挑战。在高比例新能源并网系统中,直驱风机通过背靠背换流器并网时,相对于传统同步发电机,其惯量支撑和一次调频能力较弱,表现出低惯性和弱阻尼特性,不利于“双高”电力系统稳定运行。为此,在风机并网系统中接入构网型(grid forming,GFM)储能静止无功发生器(energy-storage static-var-generator,E-SVG),通过构网型控制增强系统稳定性和电压主动支撑能力,通过配置储能SVG实现惯量支撑。然而,风机及SVG构成的系统中包含多个电力电子控制环节,互联后的交互耦合机理较为复杂,导致系统振荡失稳风险增加,有必要针对含E-SVG的直驱风机并网系统进行稳定性分析,确定影响系统稳定的关键参数,定量研究电路参数及控制参数对系统稳定性的影响。首先,将全系统划分为构网型E-SVG、直驱风机以及交流电网3个子模块,阐述系统拓扑结构,说明系统工作原理,建立系统等效电路模型;其次,说明系统各子模块的控制策略,进而在稳态工作点处对非线性状态空间模型进行线性化,建立全系统小信号模型;再次,对不同参数阶跃下的系统动态特性进行仿真,并在PSCAD/EMTDC平台上搭建电磁暂态仿真模型,通过对比系统动态小信号计算结果与电磁暂态仿真结果,验证所建立小信号模型的准确性及构网型E-SVG对直驱风机的支撑作用;最后,借助特征根轨迹及参与因子分析方法,研究不同参数对含构网E-SVG的直驱风机并网系统稳定性的影响,确定系统参数可行域,为改进系统设计和参数优化提供理论依据。研究结果表明:对系统稳定影响较大的参数为E-SVG系统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)阻尼系数和电压比例系数,其中过大的电压比例系数会导致系统失稳。
关键词
直驱风机
储能静止无功发生器(energy-storage
static-var-generator
E-SVG)
构网型(grid
forming
GFM)
小信号建模
稳定性分析
特征根分析法
Keywords
D-PMSG based wind turbine
E-SVG
GFM
small-signal modeling
stability analysis
eigen-root analysis
分类号
TM712 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
换相失败场景下构网型风机对送端暂态过电压影响因素分析及抑制策略研究
被引量:
5
3
作者
张建坡
柴欣茹
辛光明
高本锋
周致言
机构
河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)
国网冀北电力有限公司电力科学研究院
出处
《智慧电力》
北大核心
2024年第9期1-8,17,共9页
基金
国家重点研发计划资助项目(2021YFB2400800)。
文摘
随着构网型直驱风机(GFM-PMSG)在风场中的逐步应用,混合型风场通过电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)产生的换相失败问题,使得系统暂态稳定性面临严峻挑战。首先分析了暂态过电压发生机理,并研究了GFM-PMSG控制参数、电网强度对过电压的影响;然后提出了一种协同控制策略,通过优化GFM-PMSG与跟网型直驱风机(GFL-PMSG)在故障穿越期间的无功电流指令及其切换阀值,有效抑制了暂态峰值过电压,最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建混合风场经直流外送仿真模型,验证了该策略的有效性。
关键词
电网换相高压直流输电
构网型直驱风机
匹配控制
换相失败
暂态过电压
Keywords
LCC-HVDC
gfm-pmsg
matching control
commutation failure
transient overvoltage
分类号
TM721 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
含构网型直驱风机的电力系统暂态功角稳定性分析与控制策略
韩平平
熊瑶
吴红斌
陈鹏飞
董玮
《电力自动化设备》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
含构网型SVG的直驱风机并网系统建模及小信号稳定性分析
李琰
吴斌
谭延博
刘京波
张尹涵
王谱宇
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
换相失败场景下构网型风机对送端暂态过电压影响因素分析及抑制策略研究
张建坡
柴欣茹
辛光明
高本锋
周致言
《智慧电力》
北大核心
2024
5
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职称材料
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