VSC连接弱交流电网的小扰动特性

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2015.02.012

电力建设 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (2): 74-79.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2015.02.012

VSC连接弱交流电网的小扰动特性

陈文翰1,4，顾益磊2，扶达鸿3

1. 华北电力大学，北京市 102206；2. 国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州市 310014；3. 浙江省送变电工程公司，杭州市 310016；4. 国网浙江省电力公司，杭州市 310007

出版日期:2015-02-01
作者简介:陈文翰（1986），男，本科，主要研究方向为特高压交直流输电；顾益磊（1983），男，硕士研究生，主要研究方向为特高压交直流输电技术、柔性直流输电；扶达鸿（1981），男，本科，主要研究方向为特高压交直流输电。

Small Disturbance Characteristics Analysis of VSC Connecting to Weak AC System

CHEN Wenhan1,4, GU Yilei 2, FU Dahong3

1. North China Electric Power University, Beijing 102206, China；2. State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute, Hangzhou 310014, China；3. Zhejiang Electric Transmission & Transformation Corporation, Hangzhou 310016, China；4. State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310007, China

Online:2015-02-01

摘要/Abstract

摘要： 主要研究电压源型换流器（voltage source converter，VSC）在弱交流电网，即低短路比电网的小扰动特性。首先基于VSC的稳态模型，研究VSC在弱交流电网下的稳态运行特性；之后推导了包含外交流电网、VSC、由内外环控制器构成的VSC传统矢量控制器以及锁相环（phase locked loop，PLL）在内的VSC线性化模型；最后研究了VSC传统矢量控制器中的内环控制器、外环控制器以及锁相环对VSC在弱交流电网中的稳定性能影响。研究发现传统矢量控制器中的内环控制器不会对VSC在弱交流电网中的稳定性能有影响，VSC在弱交流系统中更适宜于逆变运行模式，交流系统短路比越低，保证VSC系统稳定运行的锁相环的增益系数最大取值将越小。结果表明在弱交流电网下，VSC控制系统的参数需要合理选取以保证基于VSC的高压直流输电系统的稳定运行。

关键词: 电压源型换流器（VSC）, 低短路比弱交流电网, 小信号分析, 传统矢量控制器, 锁相环（PLL）

Abstract: This paper focused on the small disturbance characteristics analysis of voltage source converter （VSC）, which was connected to low short circuit ratio （SCR） AC （weak AC） systems. First, based on the steady state model of VSC, the steady state operating characteristics of VSC in weak AC system were studied. Then the linear model of VSC was derived, including external AC system, VSC, traditional vector controller of VSC composed of inner/outer loop controller, and phase locked loop （PLL）. Finally, this paper studied the impacts of the inner/outer loop controller in VSC traditional vector controller and the PLL on the stable performance of VSC in weak AC system. The research results show that the inner loop controller in traditional vector controller will not impact the stable performance of VSC in weak AC system； inverter operation mode is more suitable for VSC in weak AC system； the lower the AC SCR is, the smaller the maximum PLL gain coefficient is, which can guarantee the system stability. The results also show that: in weak AC system, the parameters of VSC control system should be selected reasonably to ensure the stable operation of VSC-HVDC.

Key words: voltage source converter （VSC）, low short circuit ratio weak AC system, small signal analysis, traditional vector controller, phase locked loop （PLL）

陈文翰，顾益磊，扶达鸿. VSC连接弱交流电网的小扰动特性[J]. 电力建设, 2015, 36(2): 74-79.

CHEN Wenhan, GU Yilei, FU Dahong. Small Disturbance Characteristics Analysis of VSC Connecting to Weak AC System[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2015, 36(2): 74-79.

参考文献

[1]侯慧，游大海，尹项根.轻型高压直流输电技术的发展与应用［J］.电力建设，2005，26（11）：28-30.

Hou Hui,You Dahai,Yin Xianggen. Development and application of light hvdc transmission technique［J］. Electric Power Construction,2005,26（11）: 28-30.

［2］李庚银，吕鹏飞，李广凯，等.轻型高压直流输电技术的发展与展望［J］.电力系统自动化，2003，27（04）：77-81.

Li Gengyin, Lyu Pengfei, Li Guangkai, et al. Development and prospects for HVDC light［J］. Automation of Electric Power Systems,2003,27（4）:77-81.

［3］Flourentzou N，Agelidis V G，Demetriades G D.VSC-based HVDC power transmission systems：An overview［J］.IEEE Transactions on Power Electronics,2009，24（3）：592-602.

［4］马为民，蒋维勇，李亚男.大连柔性直流输电工程的系统设计［J］.电力建设，2013，34（5）：1-5.

Ma Weimin, Jiang Weiyong, Li Yanan. System design for Dalian vsc-hvdc power transmission project［J］. Electric Power Construction,2013，34（5）：1-5.

［5］IEEE Std1204-1997 IEEE guide for planning DC links terminating at AC locations having low short-circuit capacities［S］.New York：Institute of Electrical and Electronics Engineering，2003.

［6］Franken B，Andersson G.Analysis of HVDC converters connected to weak AC systems［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1990，5（1）：235-242.

［7］徐政.交直流电力系统动态行为分析［M］.北京：机械工业出版社，2004：61-62.

［8］杨浩，张楠，叶明佳.向无源网络供电的VSC-HVDC离散模型及其控制策略［J］.电力系统保护与控制，2012，40（4）：37-42.

Yang Hao，Zhang Nan，Ye Mingjia.Study of VSC-HVDC connected to passive network discrete model and its control strategies［J］.Power System Protection and Control，2012，40（4）：37-42.

［9］赵成勇，李金丰，李广凯.基于有功和无功独立调节的VSC-HVDC控制策略［J］.电力系统自动化，2005，29（09）：20-24，30.

Zhao Chengyong, Li Jinfeng, Li Guangkai. VSC-HVDC control strategy based on respective adjustment of active and reactive power［J］. Automation of Electric Power Systems, 2005, 29（9）: 20-24, 30.

［10］Konishi H，Takahashi C，Kishibe H，et al.A consideration of stable operating power limits in VSC-HVDC systems［C］//Proceedings of the 7th AC-DC Power Transmission，London，UK，2001：102-106.

［11］Harnefors L，Bongiorno M，Lundberg S.Input-admittance calculation and shaping for controlled voltage-source converters［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2007，54（6）：3323-3334.

［12］Zhang L，Harnefors L，Nee H-P.Power-synchronization control of grid-connected voltage-source converters［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2010，25（02）：809-820.

［13］Zhang L. Modeling and control of VSC-HVDC links connected to weak AC systems［D］.Stockholm：KTH，2010.

［14］Zhang L，Harnefors L，Nee H-P.Interconnection of two very weak AC systems by VSC-HVDC links using power-synchronization control［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2011，26（01）：344-355.

［15］Kalcon G，Adam G，Anaya-Lara O，et al.Small signal stability analysis of multi-terminal VSC-based DC transmission systems［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2012，27（04）：1818-1830.

[1]	王睿，孙秋野，张雪猛，马大中. 微电网电磁时间尺度相角稳定性分析[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 99-106.
[2]	高澈，张剑. 基于并联电压源型换流器的次同步振荡抑制策略研究[J]. 电力建设, 2017, 38(10): 48-.
[3]	顾威，徐梅梅，邵梦桥，陈婧华，徐振宇，张旭，王莹莹. 大规模风电场次同步振荡分析[J]. 电力建设, 2015, 36(4): 95-103.
[4]	陈海荣. 基于VSC的多端直流输电系统的控制策略[J]. 电力建设, 2011, 32(8): 58-63.

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