[发明专利]并网VSC集成的交流电力系统及分析方法

说明书

并网VSC集成的交流电力系统及分析方法。本发明公开了并网VSC集成的交流电力系统，包括，交流系统、负荷、电感Lv，电阻Rv、电阻Rd、滤波器、电容和控制回路；交流系统连接阻抗Z_l,阻抗Z_l连接电阻Rv，电阻Rv连接电感Lv，电感Lv连接VSC，VSC分别连接电容Cd和电阻Rd；电容Cd通过滤波器连接控制回路，电感Lv通过滤波器连接控制回路，控制回路通过PWM方式控制VSC；本发明建立了多个VSC的谐波状态空间模型，从而深入研究了由多个VSC引起的交流电力系统中谐波相互作用如何发生的细节，此外，本发明应用谐波模态分析的方法，从数学上阐明了控制回路与VSC谐波之间的耦合关系。

技术领域

本发明涉及电压源转换器领域，特别是并网VSC集成的交流电力系统及分析方法。

背景技术

电压源转换器(VSC)因其技术优势而广泛应用于基于VSC直流输电的风力和光伏发电中。然而，作为典型的谐波源，并网的VSC将一系列高次谐波注入主交流电力系统，不可避免地导致谐波污染。因此，必须检查并网VSC的谐波振荡模式的机制，以了解它们如何以及何时阻尼变小，甚至出现负阻尼。在稳定状态的VSC谐波中，对稳定状态VSC谐波的建模、仿真和传播进行了仔细的研究，结果发现，谐波主要与不适当的传输线路参数和VSC产生的不同的高次谐波之间的耦合有关。

与稳态VSC谐波相比，VSC谐波的动态稳定性是一个更具挑战性的问题。 VSC的传统平均建模无法准确捕获和分析谐波的基本特征。因此，这个问题需要建立一个谐波模型的电力系统从而检验谐波相互作用对电力系统稳定性的影响。根据这些模型，有学者对VSC谐波造成的影响进行了研究，例如对功率质量、控制性能和系统稳定性的影响。谐波振荡不仅取决于谐波源，还取决于与外部系统的相互作用。

现有技术一：

为了分析多输入多输出电力系统的稳定性，通常采用模态分析的有效方法，明确揭示基于线性状态空间模型的振荡模式的阻尼。当振荡发生时，可以检测到阻尼最差的振荡模式，并且可以通过参与因子找到振荡源。为了应用这种有效方法分析谐波振荡的稳定性，提出并应用谐波模式分析。从中得出了谐波稳定性分析的线性模型。基于该模型，谐波模态分析应用于单一电网连接的VSC 系统。稳态谐波耦合反映在谐波矩阵中。验证了交流系统和直流系统之间的动态耦合行为。此外，控制回路和VSC的PWM是动态耦合，表明控制环的动态可能会对VSC谐波产生负面影响，并导致谐波振荡。

现有技术一的缺点

没有针对有关在交流电力系统上谐波相互作用如何产生而去研究，没有发现多个VSC的控制回路与PWM之间的动态耦合，导致谐波振荡。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了并网VSC集成的交流电力系统及分析方法，本发明侧重于谐波模式分析，与单个VSC谐波模型相比，建立了多个VSC的谐波状态空间模型，从而深入研究了由多个VSC引起的交流电力系统中谐波相互作用如何发生的细节，此外，本发明应用谐波模态分析的方法，从数学上阐明了控制回路与VSC谐波之间的耦合关系。

本发明提供了并网VSC集成的交流电力系统，包括，交流系统、负荷、电感Lv，电阻Rv、电阻Rd、滤波器、电容和控制回路；所述交流系统连接阻抗Z_l,所述阻抗Z_l连接电阻Rv，所述电阻Rv连接电感Lv，所述电感Lv连接 VSC，所述VSC分别连接电容Cd和电阻Rd；所述电容Cd通过滤波器连接控制回路，所述电感Lv通过滤波器连接控制回路，所述控制回路通过PWM方式控制VSC。

优选地，并网VSC集成的交流电力系统的交流传输线路和RL滤波器的动态模型