一、包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真（论文文献综述）
张萌[1]（2021）在《计及双馈风机接入的电力系统阻尼控制》文中提出随着风电渗透率的逐步上升,风电机组给电力系统带来了新的挑战,风电机组并网系统的低频振荡问题亟待解决。目前双馈风机已成为风电产业中应用最为广泛的主流机型。然而,双馈风机中背靠背变换器控制使得风机转速与网侧频率解耦运行,系统的旋转动能被“隐藏”导致阻尼欠缺,加之风能波动性、随机性和间歇性的特点,使电力系统的稳定性受到不可忽视的影响。因此,深入研究含双馈风机并网系统的稳定性,从阻尼的角度对其进行定性且定量分析,并通过附加阻尼控制策略改善系统的阻尼特性,对确保风电并网系统在受到扰动下仍然能够安全稳定运行具有重要的实际意义。针对风电并网所带来的低频振荡问题,本文根据双馈风机的基本结构和运行原理,对风力机、传动轴系、双馈异步发电机和背靠背变换器及其控制器进行数学建模,构建了双馈风机并网系统模型,同时利用MATLAB/Simulink建立了双馈风机并网系统仿真模型,为双馈风机并网系统关于小干扰稳定问题的研究构建了模型基础。基于系统耗散能量定义阻耗系数以对系统阻尼做定量描述,从物理层面探讨了表征振荡能量耗散的阻耗系数与系统阻尼之间的关系,从直接法的角度,构建了同步机系统、含双馈风机的双机系统和双馈风机并网多机系统的阻耗系数。结合根轨迹法和阻尼转矩分析法验证了阻耗系数定量分析系统阻尼的有效性。基于阻耗系数讨论了双馈风机结构参数、控制参数对系统阻尼的影响,并针对四机两区域系统的模态分析,定量分析了不同振荡模式下的机组间阻尼。结合四机两区域系统的时域仿真分析,讨论了阻耗系数与系统阻尼的相关性,以及随机风速下含双馈风机并网四机系统的低频振荡特点。基于低频振荡负阻尼机理,结合阻耗系数提出了一种附加阻尼模糊控制策略,通过对双馈风机转子侧变换器的无功功率环节附加控制来改善系统阻尼,以抑制区间振荡。由阻耗系数选择的最优模糊控制参数,可最大化增强区间振荡下的系统阻尼,同时未对系统频率响应造成不可忽视的影响。上述控制策略在新英格兰10机39节点系统中进行了有效性验证,讨论了附加阻尼模糊控制策略在恒定风速与随机风速下对低频振荡抑制的效果。本文以能量函数法为基础,采用阻耗系数对含双馈风机接入的四机两区域系统进行了阻尼特性的定量分析,结合负阻尼机理,提出了一种基于阻耗系数的附加阻尼模糊控制策略,并在新英格兰10机39节点系统中验证了该控制策略对低频振荡的抑制效果。
杨超然[2]（2021）在《新能源电力系统小干扰同步稳定性分析和稳定裕度提升策略研究》文中研究指明随着风电、光伏等新能源在电力系统中的占比逐渐提高,高比例新能源正成为电力系统发展的重要趋势和关键特征。以电力电子为接口的新能源并网设备（后文称之为“变流器”）显着改变了以同步机为主导的电力系统的特性,交流电网逐渐呈现弱电网特征。目前,变流器广泛采用锁相环与交流电网同步连接,当锁相环型变流器接入的电网强度较低时,设备与设备间、设备与网络间呈现强耦合,其相互作用可能导致锁相失败从而发生小干扰同步失稳。对于含高比例新能源装备的电力系统（后文简称为“新能源电力系统”）,揭示系统中变流器的小干扰同步机理,厘清多变流器并网系统中设备与电网间的相互作用关系以及提升系统的稳定裕度是提高新能源消纳水平的关键。为此,本文围绕新能源电力系统的小干扰同步稳定性问题,基于广义阻抗和广义短路比的分析方法,分别从揭示变流器并网系统稳定机理、分析和提升大规模新能源并网系统小干扰同步稳定性几方面开展相关研究工作。本文的主要工作和创新成果如下:1)研究了广义阻抗判据及其导出机理对于锁相环主导的变流器并网系统小干扰同步稳定问题的适用性。变流器并网系统的阻抗模型通常是多输入多输出模型,基于广义奈奎斯特判据的分析方法难以解释振荡的物理含义和量化系统的稳定裕度。基于序阻抗判据和广义阻抗判据均可将变流器并网系统转化为单输入单输出系统进行分析,并利用电路谐振解释振荡机理,然而两种方法的适用性尚不清楚。为此,首先从数学上分析了由两种阻抗模型得到单输入单输出系统的原理,从物理上利用原-对偶复电路统一解释了该过程;其次,验证了序阻抗法需要考虑正负序间耦合的必要性,利用对序阻抗矩阵舒尔补的方法可以考虑耦合效应,但分析的传递函数可能存在不稳定极点,导致无法用电路解释振荡机理,而广义阻抗判据一般能避免该问题;最后,从参数不确定性的角度提出传递函数的条件数指标,来刻画不确定性对阻抗判据导出的稳定裕度的影响,用以分析不同阻抗判据的适用性。研究表明,对于锁相环动态主导的小干扰同步稳定问题（如次/超同步振荡）,广义阻抗判据具有较好的适用性。2)针对单新能源装备并网系统的小干扰同步稳定问题,基于广义阻抗研究了弱电网下变流器与交流电网间、以及变流器内各控制环间交互作用对系统小干扰稳定性的影响机理。首先,在极坐标下建立了考虑不同外环控制器动态后锁相环型变流器并网系统的阻抗模型,在此基础上推导出广义阻抗判据并得到对应的等效单输入单输出系统;其次,证明考虑外环影响后广义阻抗判据处理的开环传递函数不存在右半平面极点,利用条件数指标说明广义阻抗判据导出的稳定裕度对参数不确定性的灵敏度较小,从而分析了广义阻抗判据的适用性;最后,基于广义阻抗判据直观揭示了锁相环型变流器并网系统小干扰同步稳定性随电网强度减小而变差的机理,详细分析了锁相环和直流电压环之间的相互作用及无功外环的影响,总结了变流器控制器参数对系统稳定性的影响规律。3)针对多新能源装备并网系统的小干扰同步稳定问题,研究了多机系统稳定裕度量化方法和主导稳定性的关键设备识别方法。首先,采用阻抗法建立了多锁相环型变流器接入的电力系统的闭环模型;其次,针对变流器动态相似的同构多机系统,利用矩阵理论将多机系统解耦成多个单变流器并网子系统,证明了解耦前后系统小干扰稳定性的等价性,将基于广义阻抗的分析方法和参数影响规律推广了到多机系统中;进一步,基于广义短路比实现多机系统的稳定裕度刻画和主导稳定性的关键设备识别。对于变流器动态迥异的多机系统（即异构系统）,证明了基于广义短路比同样可以量化其稳定裕度;此外,利用极坐标下变流器和网络导纳矩阵与无源网络端口导纳矩阵形式相同的特殊结构,将异构多机系统等效为由广义阻抗构成的复电路,从而将多机系统的振荡问题转化为复电路的谐振问题,并通过复电路中广义导纳的模态功率识别了导致系统失稳的关键设备。4)针对新能源电力系统小干扰同步稳定裕度提升问题,提出了配置组网型变流器来提高系统稳定裕度的方法。首先,构建了含锁相环型变流器和组网型变流器的多机系统闭环互联模型;其次,利用矩阵摄动理论证明了配置组网型变流器等价于提高了系统（以广义短路比表征）的电网强度,从而提高了系统的小干扰同步稳定性;最后,根据组网型变流器对系统小干扰同步稳定性的影响机理,将新能源并网系统的稳定裕度提升问题转化为增大网络加权拉普拉斯矩阵最小特征值（即广义短路比）的优化问题,研究了组网型变流器的最优选址问题。本研究为协调锁相环型变流器和组网型变流器在未来电力系统中的位置奠定了基础。
董文凯[3]（2021）在《风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析》文中研究指明近年来,风电并网系统振荡事故在全球多地均有报道发生,严重影响了电力系统的安全稳定运行,是实现风电友好型接入面临的主要瓶颈之一。现有研究表明:风电并网系统振荡失稳多是源自系统中电气设备之间产生了不利的动态交互,且交互过程通常有风电机组换流器控制环节动态的参与。在大规模风电汇集电网中,风电机组数量庞大,风电场模型阶数高,且风电机组之间以及风电机组与外部交流系统之间耦合复杂,造成系统中动态交互作用的特征及影响难以厘清。目前风电并网系统振荡产生机理尚未完全清晰,合理有效地对风电场进行等值建模,是深入研究动态交互作用引发系统振荡的原因及主要影响因素的基础。为此,本文围绕风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析,展开了一系列研究工作,研究中重点关注次同步振荡,主要工作和创新成果包括:（1）在风电场内各风电机组线性化模型近似相同、且近似对称连接至外部交流系统的情况下,推导了并网风电场小干扰动态等值模型,并分析了风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响。首先,通过引入一变量变换,将N机风电场线性化模型解耦为N个相互独立的等效子系统,其中,前（N-1）个等效子系统由一台风电机组接入无穷大母线构成,反映了风电场内部的动态特性,第N个等效子系统由一台风电机组接入外部交流系统构成,集中反映了并网风电场整体的动态输出特性。然后,基于第N个等效子系统,建立了风电场单机等值模型,并根据等值模型的表示形式,分析发现风电机组数量增加会导致等值模型与交流电网间连接强度减弱,从而可能给并网风电场带来振荡失稳风险。最后,将上述风电场单机等值模型拓展应用至多风电场/风电机群并网系统,建立了其动态等值模型;所得等值模型应用简单,可有效反映原系统在扰动作用下的振荡特性,并大幅降低系统稳定性分析的计算量。（2）在（1）的基础上,考虑复杂网络结构,推导了并网风电场的解耦表示形式,探讨了网络结构、参数和风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响。首先,由并网风电场节点阻抗矩阵定义了一网络电抗矩阵,并借鉴模式分析的基本思想,基于网络电抗矩阵的相似对角化变换,对风电场线性化模型引入了一变量变换,实现了并网风电场线性化模型的等效解耦;对于一N机风电场,其线性化模型同样解耦为N个由一台风电机组并网构成的等效子系统。然后,参照模式分析理论中模态、可控性和可观性的概念,定义了等效子系统的模态、可控性和可观性,将等效子系统动态与原风电场内风电机组的动态联系起来。最后,基于等效子系统模型,分析了风电场内网络结构、参数和风电机组数量变化对并网风电场振荡稳定性的影响,发现风电外送线路电抗增大、风电场内集电网络整体电气距离增加和风电机组数量增大,均会造成等效子系统中风电机组与交流电网之间连接强度减弱,从而可能给并网风电场带来振荡失稳风险;并提出了一种用于风电场规划阶段进行小干扰稳定性检验的降阶模式计算方法。（3）基于（2）中对等效子系统模态、可控性和可观性的定义,分析了外部扰动作用下,风电场内各风电机组对外表现出一致的动态特性,且并网风电场整体动态输出特性可通过一台风电机组反映的原因和成立条件,为风电场小干扰动态等值研究奠定了理论基础。然后,结合等效子系统模型,考虑不同前提条件,建立了并网风电场动态等值模型。（4）以锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定性为例,结合风电场等效子系统模型,推导了并网风电场的稳定极限,基于所得解析结果,分析了网络结构、参数和风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响,揭示了弱电网条件下锁相环动态引发并网直驱风电场振荡失稳的机理;结果表明:接入电网强度减弱、风电场内集电网络整体电气距离增加、风电机组稳态功率输出增加,以及锁相环积分系数增大,均会造成锁相环动态主导的并网直驱风电场振荡稳定性降低。
袁辉[4]（2021）在《考虑振荡稳定约束的新能源承载能力分析及提升技术》文中研究表明随着以电力电子装备为接口并网的新能源和负荷等渗透率不断提高,现代电网主要表现为低短路比弱电网（下文简称“弱电网”）特征,导致系统易发生振荡稳定问题,进而制约电网新能源承载能力（下文简称“新能源承载能力”）。现有研究表明,系统振荡失稳问题主要与弱电网中电力电子装备与网络、装备与装备之间强相互作用有关。然而,电力电子装备动态特性复杂、装备数量多,且电力电子装备控制结构和控制参数呈现多样性,导致系统振荡稳定分析非常困难,如何分析和提升考虑振荡稳定约束的新能源承载能力是个难题;此外,不同于同步机,电力电子装备动态特性更快也更复杂,即使几十毫秒级的短路故障,也可能导致新能源装备在故障期间振荡失稳甚至脱网,进而制约新能源承载能力。然而,传统以同步机为主导的电力系统主要关注故障后系统的稳定性,缺乏对新能源装备并网系统故障中振荡失稳机理的认识。为此,本文围绕振荡失稳导致的新能源承载能力受限问题,从新能源承载能力关键影响因素分析、新能源承载能力评估以及新能源承载能力提升措施开展相关研究工作。本文的主要工作和创新成果如下:1.针对单新能源装备并网系统,研究了常规运行时装备容量和系统小干扰稳定性间的内在关系以及提升系统小干扰稳定性的静止无功发生器（Static var generator,SVG）参数优化方法,研究了短路故障期间考虑振荡稳定约束时制约新能源承载能力的关键因素以及改进低电压穿越（下文简称“低穿”）控制策略。1)在关键影响因素分析方面,建立了常规运行时装备容量和系统小干扰稳定性间的显式关系,并解释了短路故障期间限制新能源承载能力的关键影响因素以及影响因素作用规律。首先,以变流器并网系统为例,基于阻抗建模方法,构建了系统在同步坐标系下阻抗模型和闭环特征方程,并得到了装备容量和系统小干扰稳定性的显式关系。其次,分别分析了弱电网中,短路故障期间全功率型风机并网系统和双馈风机并网系统因振荡失稳导致新能源承载能力受限的问题,构建了系统准稳态模型和线性化后的系统状态空间模型,从平衡点的存在性和小干扰稳定性两个角度,揭示了系统因低穿控制策略导致的振荡失稳机理,分析了关键影响因素,并比较了两种风机并网系统低穿期间失稳形态间的差异。2)在承载能力提升措施方面,分别从装备自身改造以及添加辅助设备两个方面提出改进措施,具体包括:提出提升新能源并网系统小干扰稳定性的SVG控制参数优化方法,提出全功率型风机和双馈风机改进低穿控制策略。首先,以变流器并网系统为例,构建了含SVG的变流器并网系统线性化状态空间模型,并基于参数灵敏度分析方法,优化SVG控制参数,进而提升系统小干扰稳定性。其次,分别基于全功率型风机和双馈风机特性,结合在线辨识和轨迹规划的思想,提出改进的全功率型风机和双馈风机低穿控制策略。2.针对多样化新能源装备并网系统,从小干扰稳定的角度研究了影响新能源承载能力的关键因素、提出了新能源承载能力评估方法以及新能源承载能力提升措施。1)在关键影响因素分析方面,建立了多馈入系统装备容量和系统小干扰稳定性的显式关系,并分析了SVG接入如何影响新能源多馈入系统小干扰稳定性。首先,回顾了基于广义短路比的小干扰稳定性分析方法,基于该方法得到了多馈入系统装备容量和系统小干扰稳定性的显式关系,研究表明装备容量增加总是恶化系统稳定性。其次,构建了含SVG的新能源多馈入系统频域阻抗模型和闭环特征方程,基于模态摄动理论,构造了近似原系统主导特性的等效同构多馈入系统,并论证广义短路比可用于分析含SVG的新能源多馈入系统振荡问题;最后,给出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比及其临界值计算方法,以及电网强度和系统振荡稳定裕度的量化方法。2)在承载能力评估以及提升措施方面,提出了考虑小干扰稳定约束的新能源承载能力评估方法以及利用SVG提升新能源承载能力的方法。首先,指出系统小干扰稳定性和广义短路比存在正相关性,进而将考虑小干扰稳定约束的新能源承载能力评估问题转化为考虑广义短路比约束的新能源承载能力评估问题,从而简化所研究问题的分析难度;其次,将承载能力评估问题转化为标准的半定规划问题,从而说明所研究的问题是个严格的非线性凸问题,进一步证明了所研究问题全局最优解的存在性;最后,提出了提升新能源承载能力的SVG最优选址方法以及参数优化方法。
何君毅[5]（2021）在《考虑小干扰稳定性的风场动态等值建模研究》文中提出由于化石能源的日益枯竭以及环境问题的加剧,大力发展新能源发电技术成为各个国家的共识。新能源设备通常凭借电力电子设备并入传统电网,在电能形式以及参数变换方面具有灵活性,但是与传统同步发电机不同,电力电子设备非线性的控制环节较多,阶数更高,各个环节之间的时间尺度不同。当新能源设备在电网中的容量占比增大时,电力电子设备与设备间、设备与电网间的耦合作用加剧,削弱了发电装置的电压支撑能力,使得交流电网强度相对变弱,容易引发由小干扰引起的复杂的宽频带振荡问题,严重影响电网的安全稳定运行。传统大电网进行稳定分析往往采用精确建模并进行仿真计算,然而新能源设备控制环节复杂,小干扰模型阶数较多,在面对大规模新能源并网时进行精确建模可能造成“维数灾”问题。为此,本文以直驱风电场为例,针对风场小干扰建模分析困难的问题,提出了一种考虑小干扰稳定性的风电场站自适应等值方法。该方法可以将根据风电场的拓扑、设备参数自适应地选取等值的机组数,有效地保证等值前后系统的主导特征根不变。本文的主要工作如下:1)从直驱风机的端口特性入手,推导了额定工况下的直驱风电场站频域数学模型。该模型基于一定的假设条件,拓扑任意,从直驱风机设备、交流网络和外部电网三个部分的动态方程出发建立整个系统的闭环特征方程。通过数学变换消去网络中的无源节点,并将表征风机动态的小干扰阻抗模型折算到外电网中。所得到的闭环特征方程表达式中仅包含直驱风机以及外部电网两个部分的动态,呈现所有风机通过一条汇流母线连到外部电网的拓扑,通过方程可以直观地分析不同部分对系统动态特性的影响。2)根据得到的直驱风电场站模型,给出一种可以保持系统小干扰稳定性的风电场站自适应等值方法。运用可以刻画多馈入新能源系统稳定的系统广义短路比理论,将多馈入风机的模型解耦成多个单风机系统,从数学形式上实现机组动态的分离。接着,根据主导模态下风机设备侧特征根和解耦后单馈入系统对应特征值的大小关系,确定在该模态下机组的分群与聚合,将对系统小干扰稳定性影响较大的保留下来,其余的机组等效成一台单机。最后,根据一定的边界约束条件,计算等值参数,构建等值模型。在MATLAB/Simulink平台上搭建了仿真模型并与传统加权平均单机等值进行对比,在两种不同拓扑下均验证了自适应等值的有效性和合理性。3)推导了在风速随机状态下的自适应等值方法,仿真分析了在集电网络下等值方法的误差以及等值机组数目对于等值方法的影响。仿真说明等值机组数目越多,等值模型保留的弱阻尼特征根越多,验证了所提方法应对宽频带振荡问题的适用性。
陈祥松[6]（2020）在《高比例双馈风电并网电力系统机电振荡阻尼控制策略研究》文中进行了进一步梳理随着风力发电在电网所占比例不断地提高,一些同步发电机正在被逐步取代,系统阻尼降低,电力电子设备增加,电力系统的结构变得更为复杂。而且在电网薄弱处并入大规模风电也为电力系统中的机电振荡现象带来了许多的不利因素。在此背景下,研究如何利用风电机组参与抑制系统的机电振荡是一个重要的课题。本文主要研究了基于双馈感应发电机（Doubly Fed Induction Generator,DFIG）的风电大规模接入对电力系统机电振荡的影响以及在风机内部附加控制后对机电振荡的抑制。本文的主要研究内容如下:首先,研究了双馈风力发电系统的工作原理和组成,建立了双馈风电机组的动态模型,在此所建立的动态模型为后文分析风机控制环节对电网的机电振荡的响应,以及通过附加控制使风机参与抑制机电振荡打下基础。其次,定性地分析了风电机组并入两机系统前后对系统阻尼特性的影响,为后文利用调节风电机组出力实现参与抑制机电振荡提供了理论依据。研究了双馈风机转子侧的不同控制环节对电力系统机电振荡的响应,通过时域分析和频域分析,得出转子侧的有功/无功功率控制环节对振荡的响应明显。并在有功/无功功率控制环节处附加阻尼控制器,判断附加控制后可以为系统提供的阻尼能力以及对自身轴系稳定性的影响。最后,针对含双馈风电互联电力系统的参数具有非线性和不确定性,提出引入模糊控制理论设计了 DFIG附加模糊阻尼控制器,所设计控制器的具有较强的鲁棒性。同时为了减少附加控制对风机轴系稳定性的影响,将阻尼控制器设计成有功-无功双通道混合使用。通过构建目标函数,合理分配两个通道的阻尼控制能力,该方法兼顾了系统阻尼和风机的轴系扭振。最后在MATLAB/Simulink平台搭建了含大规模双馈风电的互联电网仿真模型,在IEEE四机两区系统和新英格兰10机39节点系统中验证了该控制器的有效性。
王炜宇[7]（2020）在《多端柔性直流系统电网友好型控制方法研究》文中指出可再生能源在我国能源结构中的占比不断增加,高压直流输电系统是大规模可再生能源并网的重要方式之一。其中,基于电压源型换流器的多端柔性直流输电系统（Voltage source converter based high voltage direct current system,VSCMTDC）在可再生能源并网、多个异步电网互联方面具有较为明显的优势,如有功和无功功率解耦控制能力、独立向无源系统供电以及灵活的潮流控制能力等。虽然VSC-MTDC系统能够有效提高可再生能源的消纳效率,增强电网的网架结构,但是其动态特性和稳定性问题也变得越发复杂。由于电力电子装置是直流系统、可再生能源等设备的核心元件,其动态响应速度远快于传统交流电网中的同步发电机。交直流互联电网含有多种动态特性各异的元件,不同元件之间可能在多个时间尺度进行交互作用,可能导致系统在多个频段存在安全稳定隐患,如系统等效惯性降低导致的频率稳定问题和系统阻尼降低导致的低频振荡、次同步振荡等问题。此外,由于可再生能源的出力随机波动,系统运行状态的不确定性增加,使交直流互联电网的稳定性难以预测,这些问题给交直流互联电网的安全高效运行带了巨大压力。因此,利用VSC-MTDC系统灵活的功率控制能力,设计合理的控制策略,对提高整个系统的稳定性,提升可再生能源的消纳效率具有重要意义。针对以上问题,本文在国家自然科学基金-国际（地区）合作与交流项目“多端柔性直流输电系统交互作用与协调优化控制的理论与方法研究”（51520105011）和国家重点研发计划“高比例可再生能源并网的电力系统规划与运行基础理论”（2016YFB0900100）的资助和支持下,研究了VSC-MTDC系统的电网友好型控制策略,主要包括VSC-MTDC系统参与受端电网一次调频的分布式和协同式控制策略、具有低频振荡阻尼能力的虚拟同步机控制策略、VSC-MTDC系统换流站选址方法以及交直流互联电网的概率稳定性评估方法,主要成果如下:（1）提出了一种具有一次调频能力的自适应下垂控制策略。针对连接多个海上风电场的VSC-MTDC系统,分析了传统下垂控制策略的功率分配机制及其缺陷,在此基础上,根据同步发电机转子和换流站直流电容相似的动态特性构建了自适应下垂控制策略,使控制器下垂系数能够根据交流频率偏差而改变。该策略仅需要本地量测信息,是一种分布式控制方式,不受通信故障等扰动影响。根据所提出的自适应下垂控制策略,当受端电网因故障扰动而出现频率偏移时,VSCMTDC系统能够自动协调各陆地换流站的功率分配,参与受端电网的一次调频。（2）提出了一种VSC-MTDC系统参与一次调频的协同控制策略。针对连接多个异步电网的VSC-MTDC系统,基于图论和动态均值一致性协议设计了换流站间的协同控制策略。各协同控制器根据邻居信息和本地量测信息对换流站功率输出进行调控,动态均值一致性协议保证了交流电网备用功率的充分共享以及换流站间功率的合理分配,因此能得到更好的频率支撑效果、更为均匀的功率分配。通过换流站间的协同动作,该控制策略可保证在频率支撑过程中换流站直流电压偏差最小,从而实现了交流测频率、换流站负载率和直流电压的多目标控制。此外,由于该控制策略依赖于换流站间的通信系统,从图论的角度给出了通信拓扑筛选指标,保证控制策略对通信故障的抗扰能力。（3）提出了一种基于虚拟同步机技术的低频振荡阻尼控制器。首先,根据单个虚拟同步机并网的场景以及VSC-MTDC系统多个虚拟同步机并联运行的场景,通过奇异值分解和模态分析等方法,揭示了虚拟同步机控制对系统的直流电压和交流系统低频振荡模态的影响。接着,针对虚拟同步机难以兼顾惯性支撑和系统阻尼的问题,基于Sigmoid函数设计了一种控制参数自适应变化的虚拟同步机控制策略,通过动态地改变控制器参数来同时提高对低频振荡的阻尼能力和直流电压的稳定性。（4）提出了一种交直流互联电网的概率小干扰稳定性评估方法。为准确评估系统随机运行状态下概率稳定性,首先通过Sobol序列生成技术构建了电力系统随机运行样本库,保证样本库较为全面地涵盖系统所有可能的运行方式。接着,根据母线注入功率对主导振荡模态的可控性统计指标,从概率稳定性的角度给出了换流站的最佳接入位置。最后,考虑交直流互联电网的源荷随机特性,构建了包含系统失稳概率、低频振荡概率和准低频振荡概率的评估体系,对比了不同控制策略对系统概率稳定性的影响,为多端柔性直流系统的控制器选择提供参考。
滕再兴[8]（2020）在《风电接入后电力系统小干扰稳定特性的研究》文中提出面对日趋严重的全球能源问题和环境问题,全球开始大力发展风力发电技术,我国更是其中的佼佼者,在我国已有多处千万千瓦级的风电基地实现并网,但随着风电并网容量的逐渐提高,电力系统可能出现弱阻尼甚至是负阻尼的情况,严重影响了系统的小干扰稳定性。因此,对于风电并网后电力系统小干扰稳定特性的研究具有重要的理论和实际意义。本文基于WECC第二代Ⅲ型和Ⅳ型通用风电机组动态模型,针对风电接入后的电力系统小干扰稳定性问题开展了以下研究:（1）采用不同控制方式的风机对系统小干扰稳定特性影响各不相同。但其中当风机采用局部恒无功功率控制方式、局部恒功率因数控制方式和场站级无功功率控制方式时,对系统的普通控制振荡模式以及区域间低频振荡模式阻尼比及频率的影响是一致的。（2）通过特征值分析法、时域仿真分析法和Prony分析法研究发现Ⅲ型风电机组并网会引入新的风机控制振荡模式。Ⅲ型风电机组采用不同风机控制方式所引入的风机控制振荡模式的阻尼与频率特性各不相同,其中当风机采用局部恒无功功率控制方式、局部恒功率因数控制方式和场站级电压控制+无功/电压协调控制方式时,所引入的风机控制振荡模式都具有很高的阻尼比,因此不会对系统小干扰稳定性造成不利影响;风机采用场站级无功功率控制+无功/电压协调控制方式时,风机并不参与机电振荡模式,但会引入风电机组与普通传统同步发电机组共同参与的控制振荡模式,且风电渗透率较高时,该控制振荡模式会出现负阻尼比的情况,对系统稳定运行造成不利影响;风机采用其他控制方式时,Ⅲ型风电机组所引入的风机控制振荡模式的阻尼和频率特性各不相同,但不同控制方式下风电机组所引入的风机控制模式中都存在一个阻尼比随着风电渗透率提高而逐渐减小的振荡模式,使得系统在遭受小干扰后失稳。（3）研究发现Ⅳ型风电机组接入电力系统后会引入新的风机传动链振荡模式。当Ⅳ型风电机组采用局部恒无功功率控制方式、局部恒功率因数控制方式、场站级无功功率控制方式和场站级电压控制方式这四类控制方式时,出现了一个有大多数风机参与的传动链振荡模式,其阻尼比及频率随着风电渗透率的提高会出现变化,在系统风电渗透率较高时,其阻尼比较低,这种低阻尼振荡模式不利于系统小干扰稳定性;而风机采用其他控制方式时,风电渗透率的提高对这种风机传动链振荡模式的阻尼比及频率并没有影响。
黄林彬[9]（2020）在《高比例电力电子装备电力系统的同步稳定分析与控制设计》文中研究指明随着新能源、直流输电、微电网、变频传动负荷等技术的发展,以电力电子为接口的并网装备（后文称之为“变流器”）在电网中的渗透率不断提高,现代电力系统且正在逐渐演变成由电力电子装备和同步发电机共同占主导的高比例电力电子装备电力系统。并且,电网中电力电子装备类型及其控制结构类型呈现多样性,设备的不同控制回路之间、设备与设备间、设备与网络间更是呈现强耦合,这些因素都使得现代电力系统的动态特性愈发复杂。特别地,电力电子装备并网同步控制单元的动态特性与同步发电机的同步特性迥异,导致目前对高比例电力电子装备电力系统的同步稳定机理与动态特征认识还不全面,无法从理论上指导大规模电力电子装备的“友好型并网”,这极大程度上限制了电网大规模接纳新能源的能力,同时也为电网的稳定运行与稳定控制带来了严峻的挑战。在这样的背景下,本文以多类型与多控制结构的电力电子并网装备为研究对象,旨在从大干扰稳定与小干扰稳定两个维度分析电力电子并网装备的同步机理与动态特征,从而从理论上指导“并网友好型”的并网同步单元的控制设计,提升高比例电力电子装备电力系统的同步稳定裕度与安全稳定性。主要完成的工作可以概括为以下三个部分:第一,在小干扰同步稳定方面,提出了基于同步主导回路的同步稳定分析方法,并以此分析锁相环型变流器和组网型变流器在其同步单元主导下的小干扰同步稳定性。重点探索了在不同的同步单元设计下变流器的同步机理以及在不同电网强度下的同步稳定裕度变化规律。研究表明,锁相环回路在弱电网工况下会与其他控制回路以及电网动态产生复杂的强耦合特性,并导致系统的稳定裕度大为降低,危及电网的小干扰同步稳定性。相比之下,组网型变流器对电网强度呈现出更强的适应性与更好的鲁棒性,因此更适用于接纳大规模的电力电子并网装备。第二,在大干扰同步稳定方面,提出了基于虚拟功角与虚拟功角曲线的同步稳定分析方法,并以此分析组网型变流器在大干扰下的运动变化过程。通过对两种典型大干扰场景（功率阶跃和电压跌落）的分析指出,组网型变流器在大干扰下会由于电流限幅而由电压源外特性退变成电流源外特性,从而导致系统的同步稳定裕度大为降低,且在暂态过程中可能进入不期望的稳定平衡点从而使电压外环一直失效。基于虚拟功角曲线分析,提出利用变流器同步单元设计的灵活性改善虚拟功角特性的设计方法,提高组网型变流器的大干扰同步稳定性。第三,在同步稳定控制设计方面,基于前述同步稳定性的分析方法与以此建立的对系统同步特性的物理理解,探索了相应的同步单元设计方法,以提升变流器自身的同步稳定性以及电网的同步稳定性。围绕这一点,论文主要从以下三个方面进行了相关研究:1.基于同步主导回路分析结果,系统性地提出了对同步单元的回路整形方法,从而提高系统的小干扰同步稳定性。进一步地,基于同步主导回路分析与复转矩分析法之间的联系,将其应用于分析同步单元的设计对电力系统机电振荡模式（低频振荡）的影响,并指导设计具有低频振荡抑制功能的同步单元辅助回路。研究表明,变流器的虚拟惯量模拟会使其会参与到电力系统低频振荡中,且频率检测回路起负阻尼效应,而通过对该回路合理的频域特性整形可以消除其负阻尼效应。2.针对当前直流电压控制型变流器对电网强度鲁棒性低的问题,提出一种利用直流电容动态实现变流器并网自同步的同步单元控制结构,弥补了当前直流电压控制型变流器依赖于锁相环控制结构实现并网同步而对电网强度不鲁棒的缺点。研究表明,所提出的控制结构极大地提升了变流器对电网强度的适应性与鲁棒性。论文还进一步探索了所提出的控制结构在多端直流中的应用,研究表明该控制结构可以方便地实现直流电压-有功下垂从而使多端直流运行于对等控制模式并显着地提高换流站对电网强度的适应性。3.为了进一步提升变流器对电网强度的适应性与鲁棒性,并探索同步单元更为通用的控制结构,提出了适用于变流器同步单元的H∞控制设计框架,并阐述了如何通过权函数的设计实现期望的控制目标和动态特性。探讨了所得到的同步控制器的最优性与鲁棒性,并证明了所得到的控制器在网络特性满足一定条件时可以去中心化地保证多设备系统的全局稳定性。
张飞云[10]（2020）在《基于广义短路比法的含风电电力系统次同步振荡分析及抑制方法研究》文中指出随着风电场装机容量的增大,风力发电系统的随机性和波动性将对系统的稳定性造成影响。大规模风电经电力电子设备接入弱交流系统可能会引起次同步振荡,但是现阶段对多风电场并网系统进行次同步振荡概率稳定性分析存在计算维度高、计算复杂的问题。基于此,本文致力于简化含风电电力系统次同步振荡概率稳定分析过程,并在此基础上,提出了含风电电力系统次同步振荡抑制方法。本文首先建立了基于永磁直驱风电机组的风电场动态模型。模型主要包括风电场模型和直驱风电机组并网模型,为后续分析含风电电力系统次同步振荡奠定基础。其次提出了基于广义短路比指标的含风电次同步振荡的不确定性评估模型。将建立的多风电场并网模型解耦成多个单风电场并网模型。并根据单风电场短路比定义,提出能够反映多风电场并网稳定性的广义短路比指标。围绕广义短路比指标,提出了包括稳定性指标、风险评估指标和概率指标的含风电电力系统次同步振荡的不确定性评估模型。在此基础上,基于拉丁超立方采样法对风速相关性进行建模,并根据尾流效应模型,生成具有相关性的风电场出力。将蒙特卡洛模拟和稳定性评估相结合,提出了含风电电力系统次同步振荡稳定分析方法。然后设计了基于广义短路比概率稳定性评估的附加阻尼控制器。为提高交流电网强度和动态性能,本文在系统锁相环中设计了附加阻尼控制器。通过分析发现,在同一广义短路比的情况下,随着附加阻尼控制器的系数变化,系统最弱阻尼比存在最优值。所以本文引入量子行为粒子群算法,以系统振荡稳定临界广义短路比最小为目标函数,对阻尼系数的最优解进行了求解。最后,本文通过MATLAB编程和时域仿真,对三个风电场并网模型的次同步振荡特性进行了仿真分析。仿真结果表明,本文提出的基于广义短路比法的含风电电力系统次同步振荡概率稳定分析方法和抑制方法能够有效地体现和提高系统的概率稳定性。
二、包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真（论文提纲范文）
（1）计及双馈风机接入的电力系统阻尼控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 电力系统阻尼分析方法研究现状 |
| 1.3 风电并网系统附加阻尼控制研究现状 |
| 1.3.1 风电并网系统的阻尼特性研究 |
| 1.3.2 风电并网系统的附加阻尼控制策略 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 2 双馈风机并网系统模型 |
| 2.1 双馈风机的结构及运行原理 |
| 2.2 双馈风机系统数学建模 |
| 2.2.1 风力机动力系统模型 |
| 2.2.2 风电机组轴系运动模型 |
| 2.2.3 双馈异步发电机模型 |
| 2.2.4 双PWM变换器及其控制模型 |
| 2.2.5 锁相环模型 |
| 2.3 双馈风机并网系统仿真建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 双馈风机并网系统的阻尼特性研究 |
| 3.1 同步机系统阻尼特性分析方法 |
| 3.1.1 基于特征值分析法的系统阻尼比 |
| 3.1.2 基于阻尼转矩分析法的阻尼转矩系数 |
| 3.2 基于能量法的系统阻耗系数 |
| 3.2.1 同步机系统的阻耗系数 |
| 3.2.2 双馈风机并网系统的阻耗系数 |
| 3.2.3 含双馈风机并网的多机系统阻耗系数 |
| 3.3 双馈风机并网系统的阻尼特性 |
| 3.3.1 双馈风机并入无穷大电网阻尼特性 |
| 3.3.2 含双馈风机并网的四机两区域系统阻尼特性 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.4.1 双馈风机并入无穷大电网 |
| 3.4.2 含双馈风机并网的四机两区域系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于阻耗系数的附加阻尼模糊控制 |
| 4.1 模糊逻辑控制策略设计 |
| 4.1.1 附加阻尼控制机理分析 |
| 4.1.2 模糊控制策略设计 |
| 4.1.3 基于阻耗系数的模糊控制参数选择 |
| 4.2 附加阻尼模糊控制对系统频率特性的影响 |
| 4.3 仿真验证 |
| 4.3.1 附加阻尼控制下双馈风机并网系统的阻尼特性 |
| 4.3.2 附加阻尼控制下双馈风机并网系统的频率响应特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 算例分析及验证 |
| 5.1 新英格兰39 节点系统阻尼特性 |
| 5.2 含双馈风电场并网的新英格兰39 节点系统分析 |
| 5.3 附加阻尼模糊控制效果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 公式推导 |
| 附录 B 系数矩阵 |
| 附录 C 新英格兰10机39 节点系统仿真模型 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）新能源电力系统小干扰同步稳定性分析和稳定裕度提升策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 新能源并网设备同步控制概述 |
| 1.2.1 基本控制结构 |
| 1.2.2 小干扰稳定性差异 |
| 1.3 新能源并网系统小干扰同步稳定性研究现状 |
| 1.3.1 小干扰同步稳定性概述 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 新能源并网系统的小干扰同步稳定机理 |
| 1.3.4 新能源并网系统的小干扰稳定裕度提升方法 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 新能源并网系统广义阻抗稳定判据及其导出机理的适用性分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 变流器并网系统的阻抗模型 |
| 2.3 基于阻抗模型的频域分析方法 |
| 2.3.1 基于正负序阻抗模型的稳定性分析 |
| 2.3.2 基于极坐标阻抗模型的稳定性分析 |
| 2.3.3 特征方程等价变形的数学解释 |
| 2.4 基于复电路的统一描述和分析 |
| 2.4.1 变流器并网系统的复电路 |
| 2.4.2 节点消去和特征方程等价变换 |
| 2.5 阻抗判据的适用性探讨和振荡机理解释 |
| 2.5.1 传递函数鲁棒性评价思路 |
| 2.5.2 等效电路的适用性及机理解释 |
| 2.6 算例分析 |
| 2.6.1 阻抗判据对应开环传递函数的RHP极点 |
| 2.6.2 阻抗判据的适用性分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 基于广义阻抗的新能源并网系统小干扰同步稳定性分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 变流器并网系统极坐标阻抗模型 |
| 3.2.1 变流器并网系统模型及其控制策略 |
| 3.2.2 极坐标阻抗建模 |
| 3.3 基于广义阻抗的稳定性分析方法 |
| 3.3.1 广义阻抗判据的适用性再探讨 |
| 3.3.2 广义阻抗判据与相位回路的稳定性 |
| 3.3.3 基于广义阻抗的稳定性分析流程 |
| 3.4 基于广义阻抗的稳定性影响因素分析 |
| 3.4.1 变流器接入不同电网强度的稳定性分析 |
| 3.4.2 直流电压控制和PLL的交互作用分析 |
| 3.4.3 无功外环控制的影响 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.5.1 开环传递函数极点分析 |
| 3.5.2 稳定性影响因素验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 新能源电力系统的小干扰同步稳定性分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 新能源电力系统建模 |
| 4.3 同构多机系统的稳定性分析 |
| 4.3.1 同构多机系统的解耦 |
| 4.3.2 单机分析到多机系统的拓展 |
| 4.4 异构多机系统的稳定性分析 |
| 4.4.1 基于广义短路比的异构多机系统稳定裕度量化 |
| 4.4.2 基于复电路的异构多机系统振荡分析 |
| 4.5 算例分析 |
| 4.5.1 同构多机系统解耦分析有效性验证 |
| 4.5.2 基于复电路的异构多机系统振荡关键设备识别 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 提升新能源电力系统小干扰同步稳定性的组网型变流器配置技术 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 锁相环型变流器和组网型变流器混联系统建模 |
| 5.2.1 锁相环型变流器的导纳模型 |
| 5.2.2 组网型变流器的导纳模型 |
| 5.2.3 混联系统的闭环动态 |
| 5.3 组网型变流器对小干扰同步稳定性的影响 |
| 5.4 组网型变流器的最优位置选址方法 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.5.1 两区-四机系统算例 |
| 5.5.2 九变流器系统算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（3）风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 风电场动态等值研究现状 |
| 1.2.1 单机等值 |
| 1.2.2 多机等值 |
| 1.3 风电并网系统振荡稳定性分析研究现状 |
| 1.3.1 模式分析法 |
| 1.3.2 阻抗分析法 |
| 1.3.3 风电并网系统振荡产生机理研究现状 |
| 1.4 基于一致性控制理论的电力系统小干扰稳定性解耦分析方法及其应用 |
| 1.4.1 基于一致性控制理论的同构电力系统小干扰稳定性解耦分析方法 |
| 1.4.2 具体应用形式分析 |
| 1.5 论文的主要工作 |
| 第2章 含风电场接入的电力系统模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双馈风机模型 |
| 2.2.1 锁相环模型 |
| 2.2.2 感应发电机及其传动系统模型 |
| 2.2.3 转子侧换流器及其控制系统模型 |
| 2.2.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
| 2.2.5 直流电容模型 |
| 2.2.6 双馈风机整体模型 |
| 2.3 直驱风机模型 |
| 2.3.1 锁相环模型 |
| 2.3.2 永磁同步发电机及其传动系统模型 |
| 2.3.3 机侧换流器及其控制系统模型 |
| 2.3.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
| 2.3.5 直流电容模型 |
| 2.3.6 直驱风机整体模型 |
| 2.4 并网风电场模型 |
| 2.5 外部交流系统模型 |
| 2.6 互联模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 并联结构风电场小干扰动态等值与振荡稳定性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 并联结构风电场线性化状态空间模型 |
| 3.3 并联结构风电场单机等值模型 |
| 3.3.1 并联结构风电场线性化状态空间模型等效解耦 |
| 3.3.2 并联结构风电场单机等值模型 |
| 3.4 风电机组数量变化对并网风电场开环振荡稳定性的影响分析 |
| 3.5 算例 |
| 3.5.1 算例1---风电机组线性化模型完全相同时并网风电场开环稳定性分析 |
| 3.5.2 算例2---风电机组线性化模型近似相同时并网风电场开环稳定性分析 |
| 3.5.3 算例3---风电场并网系统的稳定性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 多风电场/风电机群并网系统小干扰动态等值模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 并网风电机群单机等值模型 |
| 4.2.1 集电网络等值 |
| 4.2.2 风电机群单机等值模型 |
| 4.3 多风电场/风电机群并网系统动态等值模型 |
| 4.4 多风电机群并网系统模型 |
| 4.5 算例 |
| 4.5.1 算例1---多风电场并网系统振荡稳定性的模式分析 |
| 4.5.2 算例2---不同风电机组数量下的小干扰等值与振荡稳定性分析 |
| 4.5.3 算例3---接入电网强度变化时的小干扰等值与振荡稳定性分析 |
| 4.5.4 算例4---大型风电场小干扰等值与振荡稳定性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 计及网架拓扑的并网风电场振荡稳定性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 并网风电场线性化状态空间模型 |
| 5.3 并网风电场线性状态空间模型的等效解耦 |
| 5.3.1 模式分析的基本理论 |
| 5.3.2 并网风电场线性化状态空间模型的等效解耦 |
| 5.4 网络结构、参数和风电机组数量变化对并网风电场开环振荡稳定性的影响分析 |
| 5.4.1 风电外送线路电抗变化的影响 |
| 5.4.2 风电场集电网络结构变化的影响 |
| 5.4.3 风电机组数量变化的影响 |
| 5.4.4 对振荡模式影响的衡量指标 |
| 5.5 一种用于风电场小干扰稳定性检验的降阶模式计算方法 |
| 5.6 算例 |
| 5.6.1 算例1---风电外送线路电抗x_L增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 5.6.2 算例2---集电网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 5.6.3 算例3---风电机组数量变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 5.6.4 算例4—大型风电场小干扰稳定性检验 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 计及网架拓扑的并网风电场小干扰动态等值模型 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 风电场单机等值的理论依据 |
| 6.3 并网风电场小干扰动态等值模型 |
| 6.4 算例 |
| 6.4.1 算例1---条件1和条件2均成立时并网风电场的动态等值 |
| 6.4.2 算例2---条件1不成立条件2成立时并网风电场的动态等值 |
| 6.4.3 算例3---条件1成立条件2不成立时并网风电场的动态等值 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定极限 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 锁相环动态主导的并网直驱风机小干扰稳定极限 |
| 7.3 锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定极限 |
| 7.4 算例 |
| 7.4.1 算例1---风电外送线路电抗x_L增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 7.4.2 算例2---直驱风机稳态有功输出增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 7.4.3 算例3---网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析1 |
| 7.4.4 算例4---网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析2 |
| 7.4.5 算例5---锁相环积分系数增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 创新成果与结论 |
| 8.2 未来研究展望 |
| 附录A 公式推导过程 |
| A1 双馈风机模型 |
| A1.1 锁相环模型 |
| A1.2 感应发电机及其传动系统模型 |
| A1.3 转子侧换流器及其控制系统模型 |
| A1.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
| A1.5 直流电容模型 |
| A2 直驱风机模型 |
| A2.1 永磁同步发电机及其传动系统线性化状态空间模型 |
| A2.2 机侧换流器及其控制系统线性化状态空间模型 |
| A2.3 网侧换流器及其控制系统线性化状态空间模型 |
| A2.4 直流电容线性化状态空间模型 |
| A3 并网风电场线性化状态空间模型 |
| A4 第5章并网风电场网络方程推导 |
| A5 第6章证明推导 |
| A6 第7章并网风电场线性化状态空间模型推导 |
| 附录B 算例参数 |
| B1 第3章算例系统参数 |
| B2 第4章算例系统参数 |
| B3 第5章算例系统参数 |
| B4 第6章算例系统参数 |
| B5 第7章算例系统参数 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）考虑振荡稳定约束的新能源承载能力分析及提升技术（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 计及振荡稳定约束的新能源承载能力分析和控制设计相关研究现状 |
| 1.2.1 新能源承载能力分析研究概述 |
| 1.2.2 新能源装备并网系统小干扰稳定研究概述 |
| 1.2.3 弱电网中新能源并网系统故障期间稳定分析及控制设计研究概述 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 考虑振荡稳定的单新能源承载能力关键因素分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单变流器并网系统小干扰稳定分析 |
| 2.2.1 单变流器并网系统阻抗建模 |
| 2.2.2 装备容量和系统小干扰稳定间内在关系 |
| 2.3 弱电网中全功率型风机并网系统低穿期间振荡机理分析 |
| 2.3.1 问题描述 |
| 2.3.2 平衡点不存在导致的振荡失稳机理分析 |
| 2.3.3 低穿期间小干扰稳定分析 |
| 2.4 弱电网中双馈风机并网系统低穿期间振荡机理分析 |
| 2.4.1 双馈风机低穿控制策略概述 |
| 2.4.2 平衡点不存在导致的振荡失稳机理分析 |
| 2.4.3 低穿期间小干扰稳定分析 |
| 2.4.4 装备容量和系统振荡稳定间的内在联系 |
| 2.4.5 双馈风机和全功率型风机振荡失稳形态比较 |
| 2.5 仿真分析 |
| 2.5.1 装备容量和系统小干扰稳定性的关系 |
| 2.5.2 全功率型风机低穿期间稳定性分析验证 |
| 2.5.3 双馈风机低穿期间稳定性分析验证 |
| 2.6 小结 |
| 3 提升新能源单馈入系统振荡稳定的改进控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 常规运行时新能源并网系统小干扰稳定问题 |
| 3.2.2 故障期间风机并网系统振荡失稳问题 |
| 3.3 提升系统小干扰稳定性的SVG参数优化 |
| 3.3.1 单新能源装备单SVG并网系统建模 |
| 3.3.2 特征根对参数变化的灵敏度 |
| 3.4 全功率型风机并网系统改进低穿控制设计 |
| 3.4.1 故障落点位置和短路故障程度在线辨识 |
| 3.4.2 电流参考值以及轨迹规划设计 |
| 3.4.3 控制参数优化 |
| 3.5 双馈风机并网系统改进低穿控制设计 |
| 3.5.1 故障落点位置和短路故障程度在线辨识 |
| 3.5.2 转子电流参考值的期望值设计 |
| 3.6 仿真分析 |
| 3.6.1 SVG控制参数与系统稳定性的关系 |
| 3.6.2 全功率型风机改进低穿控制策略有效性验证 |
| 3.6.3 双馈风机改进低穿控制策略有效性验证 |
| 3.7 小结 |
| 4 考虑振荡稳定的多新能源承载能力关键因素分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 广义短路比分析方法回顾 |
| 4.2.1 同构条件下新能源广义短路比 |
| 4.2.2 考虑多样化场景的新能源广义短路比 |
| 4.2.3 新能源装备容量和系统小干扰稳定性的内在联系 |
| 4.3 含SVG的多样化新能源系统小干扰稳定分析 |
| 4.3.1 多馈入系统稳定问题及建模 |
| 4.3.2 SVG对新能源多馈入系统小干扰稳定性影响分析 |
| 4.3.3 系统广义短路比及其临界值计算方法 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.4.1 系统(?)与系统(?)主导特征模式近似效果分析 |
| 4.4.2 基于广义短路比的系统稳定性分析 |
| 4.4.3 SVG参数对广义短路比临界值影响规律 |
| 4.5 小结 |
| 5 考虑振荡稳定约束的新能源承载能力评估及提升技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于广义短路比的新能源承载能力评估方法 |
| 5.2.1 问题描述 |
| 5.2.2 半定规划评估模型 |
| 5.2.3 最优解存在性证明 |
| 5.3 提升新能源承载能力的SVG最优选址及参数优化方案 |
| 5.3.1 SVG最优选址策略 |
| 5.3.2 SVG参数优化 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.4.1 承载能力评估方法有效性验证 |
| 5.4.2 利用SVG提升新能源承载能力方法有效性验证 |
| 5.5 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（5）考虑小干扰稳定性的风场动态等值建模研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作及章节安排 |
| 2 多馈入新能源系统小干扰稳定性分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 多馈入新能源系统的广义短路比 |
| 2.3 多馈入新能源系统的解耦与仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 保留小干扰特性的风电场站自适应等值研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 频域下的直驱风机场站建模 |
| 3.3 主导模态保持的机组降阶 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 风电场站自适应等值方法的影响因素分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 非额定工况下的风电场自适应等值 |
| 4.3 集电网络对自适应等值的影响 |
| 4.4 保留机组数目对自适应等值的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（6）高比例双馈风电并网电力系统机电振荡阻尼控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 双馈风力发电机动态模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双馈风力发电机机械部分模型 |
| 2.2.1 空气动力模型 |
| 2.2.2 机械传动系统模型 |
| 2.2.3 桨距角控制系统模型 |
| 2.3 双馈风力发电机电磁部分模型 |
| 2.3.1 双馈感应风机模型 |
| 2.3.2 双馈感应风机变流器控制环节模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 双馈风电并网系统的机电振荡分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 风电场接入两机系统的机电振荡影响分析 |
| 3.3 双馈风机控制环节对机电振荡的响应分析 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.4.1 不同控制环节对机电振荡的频率响应 |
| 3.4.2 PQ控制环节附加阻尼控制器的阻尼贡献分析 |
| 3.4.3 PQ控制环节附加阻尼控制器对风机轴系的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双馈风电并网系统机电振荡的抑制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 DFIG有功-无功双通道阻尼控制的构建 |
| 4.3 基于模糊控制的附加阻尼控制器设计 |
| 4.3.1 模糊控制介绍 |
| 4.3.2 模糊阻尼控制器的设计 |
| 4.3.3 有功-无功双通道阻尼控制的协调优化 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.4.1 四机两区系统 |
| 4.4.2 新英格兰10机39节点系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）多端柔性直流系统电网友好型控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 选题研究目的和意义 |
| 1.2.1 交直流互联电网稳定问题概述 |
| 1.2.2 电网友好型控制策略的目的和意义 |
| 1.3 VSC-MTDC系统的传统控制策略回顾 |
| 1.3.1 主从控制 |
| 1.3.2 直流电压裕度控制 |
| 1.3.3 直流电压下垂控制 |
| 1.4 VSC-MTDC系统的电网友好型控制策略研究现状 |
| 1.4.1 频率辅助支撑控制策略 |
| 1.4.2 低频振荡阻尼控制策略 |
| 1.4.3 暂态稳定辅助控制策略 |
| 1.5 本文课题来源及主要研究内容 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 论文主要研究内容 |
| 第2章 VSC-MTDC系统分布式调频控制策略 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 VSC-MTDC系统拓扑结构及其控制器 |
| 2.2.1 VSC-MTDC系统拓扑结构 |
| 2.2.2 VSC-MTDC系统控制结构 |
| 2.3 传统下垂控制策略动稳态功率分析 |
| 2.4 参与电网调频的自适应下垂控制 |
| 2.4.1 直流电网虚拟惯性和V-f下垂特性 |
| 2.4.2 自适应下垂控制及其稳态功率分配 |
| 2.4.3 自适应下垂控制动态性能分析 |
| 2.4.4 虚拟惯性系数设置 |
| 2.5 仿真验证 |
| 2.5.1 五端VSC-MTDC系统连接9 母线系统 |
| 2.5.2 五端VSC-MTDC系统连接39 母线系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 VSC-MTDC系统协同调频控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于通信网络的动态系统一致性问题 |
| 3.2.1 图论简介 |
| 3.2.2 动态均值一致性协议 |
| 3.3 VSC-MTDC系统协同控制器设计 |
| 3.3.1 VSC-MTDC系统本地控制器 |
| 3.3.2 基于动态均值一致性协议的协同控制器 |
| 3.3.3 通讯拓扑选择 |
| 3.4 协同控制器动稳态分析 |
| 3.4.1 VSC-MTDC闭环模型 |
| 3.4.2 小干扰稳定分析 |
| 3.4.3 稳态特性分析 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.5.1 负荷变化扰动 |
| 3.5.2 通信故障 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 VSC-MTDC的虚拟同步控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统虚拟同步控制器分析 |
| 4.2.1 传统虚拟同步控制器结构 |
| 4.2.2 单虚拟同步机并网分析 |
| 4.3 传统虚拟同步机控制器对交直流互联电网的影响研究 |
| 4.3.1 含虚拟同步控制器的VSC-MTDC系统建模 |
| 4.3.2 虚拟同步机控制器对VSC-MTDC系统动稳态影响 |
| 4.4 参数自适应调节的虚拟同步控制器设计 |
| 4.4.1 参数调节总体原则 |
| 4.4.2 基于sigmoid函数的参数自适应调整律 |
| 4.5 仿真验证 |
| 4.5.1 四端柔性直流输电系统连接四机两区电网 |
| 4.5.2 五端VSC-MTDC系统连接39 母线系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 含VSC-MTDC的电力系统概率小干扰稳定性评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于蒙特卡洛方法的概率分析方法 |
| 5.2.1 蒙特卡洛方法的统计学基础 |
| 5.2.2 拟蒙特卡洛方法 |
| 5.3 概率小干扰稳定性分析方法 |
| 5.3.1 电力系统小干扰稳定性分析基础 |
| 5.3.2 系统随机样本构建 |
| 5.3.3 VSC-MTDC系统换流站选址参考指标 |
| 5.3.4 交直流互联电网概率小干扰稳定性指标 |
| 5.3.5 算法分析流程总结 |
| 5.4 基于Python和 DIg SILENT的电力系统仿真框架 |
| 5.5 仿真案例 |
| 5.5.1 换流站选址 |
| 5.5.2 交直流互联电网概率小干扰稳定性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间的主要成果 |
| 攻读博士学位期间发表的学术研究论文 |
| 附录B 攻读学位期间所参加的科研工作 |
（8）风电接入后电力系统小干扰稳定特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 风力发电的发展概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 风力发电机组的类型 |
| 1.3.2 小干扰稳定性的基本概念及其主要研究方法 |
| 1.3.3 风电并网对电力系统小干扰稳定性的影响 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第2章 WECC第二代Ⅲ型及Ⅳ型通用风电机组模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 WECC通用模型建模的技术规范 |
| 2.3 第二代Ⅲ型通用风电机组动态模型建模 |
| 2.3.1 发电机/变流器模块 |
| 2.3.2 电气控制模块 |
| 2.3.3 传动链模块 |
| 2.3.4 风力机空气动力模块 |
| 2.3.5 桨距角控制模块 |
| 2.3.6 转矩控制模块 |
| 2.3.7 场站级控制模块 |
| 2.4 第二代Ⅳ型通用风电机组动态模型建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Ⅲ型风电并网对系统小干扰稳定的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 小干扰特征值分析法 |
| 3.2.1 系统微分代数方程的线性化 |
| 3.2.2 振荡模式及其相关参数 |
| 3.3 基本算例介绍 |
| 3.4 控制振荡模式 |
| 3.4.1 不同控制方式下控制振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 3.4.2 不同风电渗透率下控制振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 3.5 区域间振荡模式 |
| 3.5.1 不同控制方式下区域间低频振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 3.5.2 不同风电渗透率下区域间低频振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 3.6 新振荡模式 |
| 3.6.1 采用Local Mode3和Local Mode4 的Ⅲ型风电并网所引入的新振荡模式 |
| 3.6.2 采用Plant Mode1 的Ⅲ型风电并网所引入的新振荡模式 |
| 3.6.3 采用Plant Mode2 的Ⅲ型风电并网所引入的新振荡模式 |
| 3.6.4 采用Plant Mode4 的Ⅲ型风电并网所引入的新振荡模式 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 Ⅳ型风电并网的系统小干扰稳定特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制振荡模式 |
| 4.2.1 不同控制方式下控制振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 4.2.2 不同风电渗透率下控制振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 4.3 区域间振荡模式 |
| 4.3.1 不同控制方式下区域间低频振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 4.3.2 不同风电渗透率下区域间低频振荡模式阻尼比及频率变化情况 |
| 4.4 新振荡模式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文及其他科研成果 |
（9）高比例电力电子装备电力系统的同步稳定分析与控制设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写、符号清单、术语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 锁相环型变流器的小干扰同步动态 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 基于同步主导回路的小干扰同步稳定分析 |
| 2.3 单机系统稳定性结论到到多机系统的扩展 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 组网型变流器的小干扰同步动态与虚拟惯量 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 基于同步主导回路的稳定性分析及其自适应惯量控制 |
| 3.3 虚拟同步机对传统机电模式的影响 |
| 3.4 含虚拟同步机的的电网频率响应特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 直流电容动态自同步的组网型并网同步单元 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 直流电容动态自同步控制 |
| 4.3 自同步原理 |
| 4.4 小干扰稳定分析与控制设计 |
| 4.5 自同步控制在多多端直流输电中的应应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 组网型变流器的大干扰同步稳定性分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 组网型变流器大干扰暂态模型与虚拟功角特性 |
| 5.3 变流器的虚拟功角失稳机理 |
| 5.4 提高虚拟功角同步稳定性的控制方方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 并网变流器的鲁棒与最优同步控制设计 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 变流器同步单元的H_∞控制 |
| 6.3 并网变流器的控制目标与权函数 |
| 6.4 基于H_∞的分散式稳定判据 |
| 6.5 仿真验证 |
| 6.6 最优性的探探讨与时域响应最优 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 发表文章目录 |
（10）基于广义短路比法的含风电电力系统次同步振荡分析及抑制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 含风电电力系统次同步振荡及其分类 |
| 1.2.2 含风电的电力系统次同步振荡分析方法 |
| 1.2.3 含风电的电力系统次同步振荡抑制措施 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 基于永磁直驱风电机组的风电场动态建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风电场建模 |
| 2.2.1 尾流效应建模 |
| 2.2.2 考虑场间相关性风速建模 |
| 2.3 含直驱风电机组的并网系统建模 |
| 2.3.1 风电机组并网系统机械部分 |
| 2.3.2 风电机组并网系统电气部分 |
| 2.3.3 风电机组并网系统控制部分 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于广义短路比指标的含风电电力系统次同步振荡不确定性评估模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 广义短路比指标 |
| 3.2.1 单直驱风电场并网数学模型 |
| 3.2.2 多直驱风电场并网数学模型 |
| 3.2.3 广义短路比稳定指标定义 |
| 3.3 基于广义短路比指标的不确定性评估模型 |
| 3.3.1 稳定性判断指标 |
| 3.3.2 风险评估指标 |
| 3.3.3 概率指标 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于广义短路比指标的含风电电力系统的次同步振荡概率稳定分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 蒙特卡洛法概念 |
| 4.2.1 蒙特卡洛模拟法原理 |
| 4.2.2 蒙特卡洛法的误差分析与终止判据 |
| 4.3 考虑相关性的风电场随机出力模型 |
| 4.3.1 场间相关性处理 |
| 4.3.2 考虑尾流效应的风电场随机出力模型 |
| 4.4 多直驱风电机组并网的次同步振荡概率稳定分析流程 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于广义短路比概率稳定性评估的含风电电力系统次同步振荡抑制方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 附加阻尼控制器设计 |
| 5.3 附加阻尼器参数优化设计 |
| 5.3.1 附加阻尼控制器参数优化模型 |
| 5.3.2 基于量子行为粒子群算法的附加阻尼参数优化求解方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 仿真算例与分析 |
| 6.1 考虑尾流效应和风速相关性的含风电电力系统次同步振荡概率稳定性分析 |
| 6.1.1 仿真条件 |
| 6.1.2 广义短路比有效性验证 |
| 6.1.3 含风电电力系统次同步振荡概率稳定性分析 |
| 6.2 基于附加阻尼控制器的振荡抑制方法有效性验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真（论文参考文献）
- [1]计及双馈风机接入的电力系统阻尼控制[D]. 张萌. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]新能源电力系统小干扰同步稳定性分析和稳定裕度提升策略研究[D]. 杨超然. 浙江大学, 2021
- [3]风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析[D]. 董文凯. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [4]考虑振荡稳定约束的新能源承载能力分析及提升技术[D]. 袁辉. 浙江大学, 2021
- [5]考虑小干扰稳定性的风场动态等值建模研究[D]. 何君毅. 浙江大学, 2021(08)
- [6]高比例双馈风电并网电力系统机电振荡阻尼控制策略研究[D]. 陈祥松. 东北电力大学, 2020(01)
- [7]多端柔性直流系统电网友好型控制方法研究[D]. 王炜宇. 湖南大学, 2020
- [8]风电接入后电力系统小干扰稳定特性的研究[D]. 滕再兴. 江苏大学, 2020(02)
- [9]高比例电力电子装备电力系统的同步稳定分析与控制设计[D]. 黄林彬. 浙江大学, 2020
- [10]基于广义短路比法的含风电电力系统次同步振荡分析及抑制方法研究[D]. 张飞云. 南京理工大学, 2020(01)