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风电柔直海上场站低频模式特性及阻尼分析方法
Low-Frequency Mode Characteristics and Damping Analysis of Offshore Wind Power VSC-HVDC Stations
| 作者 | 李秋彤 · 江涵 · 何鹏飞 · 孙海顺 · 韩应生 |
| 期刊 | 高电压技术 |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 卷/期 | 第 51 卷 第 6 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 电网侧储能 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 直驱风场 VSC-HVDC 低频模式 PLL 阻尼分析方法 特征方程 李秋彤 江涵 何鹏飞 孙海顺 韩应生 高电压技术 High Voltage Engineering |
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在海上风电柔性直流输电系统中，柔直送端换流器采用恒压恒频控制，风电机组网侧变流器通过锁相环跟踪机端电压。特征分析表明，系统存在由V/F控制与锁相环共同参与的低频振荡模式，在高风电出力下可能失稳。本文基于状态空间模型，建立保留锁相环动态的二阶降维特征方程，提出低频模式阻尼解析方法，并将阻尼分解为锁相环固有阻尼与柔直控制引入的附加阻尼。通过参数影响分析与时域仿真验证了方法的有效性与准确性。
海上风电经柔性直流输电送出系统中,柔直送端换流器(sending end converter,SEC)基于恒压恒频控制(V/F控制)生成交流电压,直驱风电网侧变流器(grid side converter,GSC)针对机端交流电压锁相.特征模式分析结果表明,海上场站存在一对柔直V/F控制和风电锁相环(phase-locked loop,PLL)共同参与的低频振荡模式,当海上风电出力较高时该模式可能失稳.该文依据该低频模式与风电锁相控制的关联性,基于系统状态空间模型建立了保留PLL方程的二阶降维特征方程,推导了基于二阶特征方程的低频模式阻尼计算方法,并将其阻尼分解为PLL控制固有阻尼和SEC V/F等外部控制产生的附加阻尼.采用该方法研究PLL和V/F控制参数对阻尼特性的影响规律,并通过时域仿真验证了所提方法的有效性和准确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的储能与风电变流产品具有重要参考价值。文中提出的V/F控制与锁相环耦合导致的低频振荡问题，与ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在离网/并网切换时的稳定性控制高度相关。特别是在PowerTitan大型储能系统中，构网型GFM控制与跟网型GFL控制的协调配合也面临类似挑战。研究提出的基于状态空间的阻尼分析方法，可用于优化阳光储能产品的锁相环参数设计，提升系统稳定性。这对完善公司新一代储能变流器的并网控制策略，以及提高大规模新能源并网系统的稳定性具有重要指导意义。