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直流汇集型风电系统阻抗建模与小干扰稳定性分析
Impedance Modeling and Small-Signal Stability Analysis of DC-Collection Wind Power Systems
| 作者 | 李小龙 · 樊艳芳 · 侯俊杰 · 卢俊龙 · 玄东旭 |
| 期刊 | 高电压技术 |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 卷/期 | 第 51 卷 第 4 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | DC-DC变换器 功率模块 多电平 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 直流汇集 风电 Boost全桥隔离变换器 模块化多电平变换器 阻抗建模 小干扰稳定性 李小龙 樊艳芳 侯俊杰 卢俊龙 玄东旭 高电压技术 High Voltage Engineering |
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相较于交流汇集方式，直流汇集通过高变比大容量直流变换器对直流输出型风电机组进行升压汇流，可降低损耗并利于远距离直流输电。针对系统中电力电子设备密集带来的振荡风险，本文建立了输入并联输出串联Boost全桥隔离变换器的二端口阻抗模型，进而构建串并联汇集结构下风电场送出端口阻抗模型，并采用多谐波线性化法建立模块化多电平换流器（MMC）直流侧输入阻抗模型。基于小信号频域特性开展小干扰稳定性分析，并通过MATLAB/Simulink时域仿真验证了所提模型及稳定性结论的准确性。
与交流汇集型风电系统相比,直流汇集方式通过高变比大容量直流变换器对直流输出型风电机组进行升压汇集,可减小系统损耗并促进远距离直流输电.该系统中电力电子装备数量较多,亟需开展阻抗建模及振荡特性分析.为此,首先提出输入并联输出串联型Boost全桥隔离变换器二端口阻抗模型,在此基础上建立串并联汇集拓扑的风电场送出端口阻抗模型,并采用多谐波线性化法建立模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧输入阻抗模型.根据小信号模型的频率特性对直流汇集型风电系统进行小干扰稳定性分析.最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统时域仿真模型,验证了所建立阻抗模型及系统稳定性分析结论的正确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的大功率DC-DC变换器和MMC产品线具有重要参考价值。文中提出的输入并联输出串联Boost全桥隔离变换器的建模方法,可应用于ST系列储能变流器的DC-DC级设计和PowerTitan储能系统的功率模块优化。阻抗建模和小干扰稳定性分析方法对提升SG系列光伏逆变器的系统稳定性具有指导意义。特别是多谐波线性化建模技术,可用于优化三电平拓扑的控制策略,提高产品可靠性。该研究对完善阳光电源在大功率变换器、模块化设计及系统稳定性方面的技术储备具有积极作用。