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系统并网技术 构网型GFM ★ 5.0

经二极管整流并网的构网型风机大扰动建模与稳定性分析

Large-Signal Modeling and Stability Analysis of Grid-Forming Wind Turbines Integrated via Diode Rectifier-Based HVDC

作者 俞露杰 · 付子玉 · 朱介北 · 李霞林 · 王志远 · 李瑞
期刊 电力系统自动化
出版日期 2025年1月
卷/期 第 49 卷 第 2 期
技术分类 系统并网技术
技术标签 构网型GFM
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 构网型风机 暂态稳定性 估计吸引域 电流限幅 二极管整流单元型高压直流 俞露杰 付子玉 朱介北 李霞林 王志远 李瑞 电力系统自动化 Automation of Electric Power Systems
版本:
二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)系统因经济性优势在新能源外送中前景广阔。现有构网型换流器大扰动研究多依赖同步机或大电网支撑频率与相位,且故障电流参考值查表设定,难以适用于换流器主导频率控制并动态调节电流参考的场景。为此,本文建立计及电流限幅与频率控制的高阶非线性模型,推导故障后平衡点解析表达式,证明q轴优先限幅与频率控制对平衡点存在性的保障作用;基于Takagi-Sugeno方法构造Lyapunov函数,估计系统吸引域,分析关键参数对暂态稳定性的影响,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的准确性。
二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势,在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景.然而,在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中,大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位,且查表式设定故障电流参考值,缺乏对构网型风机接入DRU-HVDC系统这类故障点频率由换流器控制主导且动态调整故障电流参考值系统的研究.为解决上述问题,首先,建立计及电流限幅和频率控制的高阶非线性微分方程模型;然后,推导故障后系统平衡点的解析表达式,并论证采用q轴优先的电流限幅策略和频率控制在保障大扰动后平衡点存在性方面的优势;最后,基于Takagi-Sugeno法构建Lyapunov函数并得到系统的估计吸引域,分析换流器关键控制参数对暂态稳定性的影响,并与PSCAD/EMTDC中仿真算例进行对比,以验证暂态稳定性分析的准确性.
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SunView 深度解读

该研究对阳光电源构网型产品线具有重要参考价值。文中提出的大扰动建模方法和稳定性分析框架,可直接应用于ST系列储能变流器和大型PowerTitan系统的GFM控制优化。特别是q轴优先限幅策略和频率控制机制,有助于提升储能变流器在弱电网和离网场景下的暂态稳定性。研究成果可用于完善SG系列光伏逆变器的故障穿越能力,优化电流限幅控制。这对提升阳光电源新一代构网型产品在高渗透率新能源系统中的适应性具有重要指导意义。建议在PowerTitan等大型储能系统中率先验证该控制策略的工程实现。