第42卷第3期2023年3月电工电能新技术AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyVol.42,No.3Mar.2023收稿日期:2022-03-27基金项目:国家自然科学基金项目(52077191、62003297)作者简介:王晓寰(1980-),女,河北籍,教授,博士,研究方向为分布式发电系统、并网逆变器控制;闵帆(1998-),男,湖北籍,硕士研究生,研究方向为并网逆变器的稳定性控制。弱电网下基于虚拟同步机的并网逆变器短路电流抑制研究王晓寰,闵帆,张旭东,赵晓君(电力电子节能与传动控制河北重点实验室,燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004)摘要:随着电力系统中新能源发电渗透率的提高,电网逐渐趋于弱电网,导致发电系统中低惯量、弱阻尼现象日益严重。虚拟同步机(VSG)技术可以提高惯量增加阻尼,保证系统在小扰动下的动态稳定性。然而高渗透率的电网系统为非无穷大系统,当网侧发生短路故障时,故障瞬间产生因非周期分量引起的暂态冲击电流,仅依靠传统的VSG控制无法有效地抑制短路电流,难以保证系统在大扰动下的暂态稳定性。针对以上问题,本文基于VSG暂态功角特性,提出了适用于弱电网的单位圆混合相量分析法,并结合提出的动态调节控制策略能够在电网阻抗波动时有效地抑制短路电流的稳态值和暂态冲击峰值,保证了系统的暂态稳定性。仿真和实验结果验证了本文所提控制方法的正确性和可行性。关键词:弱电网;虚拟同步机;三相短路故障;短路电流抑制;混合相量分析DOI:10.12067/ATEEE2203050文章编号:1003-3076(2023)03-0013-10中图分类号:TM4641引言电力系统的运行环境十分复杂,不仅存在因负荷切换导致的小扰动,同时也存在短路故障等大扰动。在强电网中,常常通过继电保护装置快速切除故障线路,或者在同步发电机的机端增加制动电阻达到消耗多余机械功率的作用。在弱电网下,虚拟同步机(VirtualSynchronousGenerator,VSG)技术可以提高惯量增加阻尼,该方法得到了广泛使用。目前针对VSG的研究主要是围绕小扰动下维持系统的动态稳定性展开[1-3],并未考虑电网短路故障和电网阻抗波动对系统稳定性的影响。当电网故障后,由VSG控制的系统易发生暂态功角失稳现象,从而产生较大的短路电流。同时分布式发电系统不具备继电保护装置,无法切除故障线路,导致电力器件的损坏,甚至导致系统相继解列,影响电力系统的安全稳定性[4-6]。目前已有的研究主要是针对维持暂态功角稳定性和短路电流限制器展开。文献[7]研究了功角失稳与暂态过电压并存型送端系统的特性。文献[8]通过摇摆方程分析了并网逆变器功角失稳的原...
