柔性直流输电系统高频谐振阻尼特性分析及自适应抑制

尹嘉豪; 吕敬; 蔡旭

doi:10.7500/AEPS20220425002

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柔性直流输电系统高频谐振阻尼特性分析及自适应抑制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 柔性直流输电系统高频谐振阻尼特性分析及自适应抑制
- Damping Characteristic Analysis and Adaptive Suppression for High-frequency Resonance of Flexible DC Transmission System
- 电力系统自动化 2022年46卷第22期页码：90-100
- 作者机构：
  
  电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市 200240
- 作者简介：
  
  尹嘉豪(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流并网系统稳定分析与控制。E-mail：sjtu2017yjh@sjtu.edu.cn
  吕敬(1985—)，男，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：风电交直流并网稳定分析与控制。E-mail：lvjing@sjtu.edu.cn
  蔡旭(1964—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：可再生能源功率变换与并网技术、大功率电力电子与电力系统控制。E-mail：xucai@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51907125)
- DOI：10.7500/AEPS20220425002
  中图分类号：
- 收稿：2022-04-25，
  
  修回：2022-07-03，
  
  网络出版：2022-09-27，
  
  纸质出版：2022-11-25
- 稿件说明：
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尹嘉豪,吕敬,蔡旭.柔性直流输电系统高频谐振阻尼特性分析及自适应抑制[J].电力系统自动化,2022,46(22):90-100.

YIN Jiahao,LYU Jing,CAI Xu.Damping Characteristic Analysis and Adaptive Suppression for High-frequency Resonance of Flexible DC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(22):90-100.
尹嘉豪,吕敬,蔡旭.柔性直流输电系统高频谐振阻尼特性分析及自适应抑制[J].电力系统自动化,2022,46(22):90-100. DOI： 10.7500/AEPS20220425002.

YIN Jiahao,LYU Jing,CAI Xu.Damping Characteristic Analysis and Adaptive Suppression for High-frequency Resonance of Flexible DC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(22):90-100. DOI： 10.7500/AEPS20220425002.

摘要

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电系统高频谐振现象频发，MMC的高频负阻尼特性是导致系统发生高频谐振的主要原因。文中首先采用谐波状态空间法建立了含解耦双同步参考坐标系锁相环（DDSRF-PLL）、正负序分离算法和正负序电流控制的MMC交流侧详细阻抗模型。然后，采用阻尼分析方法分析了MMC的高频阻尼特性，并提出参数阻尼灵敏度以定量提取影响MMC高频阻尼的关键因素。最后，提出了一种柔性直流系统高频谐振自适应抑制策略，并与2种典型高频谐振抑制策略进行比较，验证了所提策略在不同电网运行条件和不同MMC控制延时下的有效性。

Abstract

The high-frequency resonance phenomenon frequently happened in the flexible DC transmission system based on the modular multilevel converter (MMC). The high-frequency negative damping characteristic of MMC is the main reason for the high-frequency resonance of the system. Based on the harmonic state space method

this paper firstly establishes a detailed AC-side impedance model of MMC with consideration of decoupled double synchronous reference frame phase-locked loop (DDSRF-PLL)

positive/negative sequence separation algorithm and positive/negative sequence current control. Then

the damping analysis method is used to analyze the high-frequency damping characteristics of MMC

and the parameter damping sensitivity is proposed to quantitatively extract the key factors which influence the high-frequency damping of MMC. Subsequently

an adaptive suppression strategy for high-frequency resonance of the flexible DC transmission system is proposed. The proposed strategy is compared with two typical high-frequency resonance suppression methods

which verifies the effectiveness of the proposed strategy under different grid operation conditions and different control delays of MMC.

关键词

Keywords

references

DEKKA A ， WU B ， FUENTES R L ， et al . Evolution of topologies， modeling， control schemes， and applications of modular multilevel converters ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2017 ， 5 （ 4 ）： 1631 - 1656 .

ZOU C Y ， RAO H ， XU S K ， et al . Analysis of resonance between a VSC-HVDC converter and the AC grid ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2018 ， 33 （ 12 ）： 10157 - 10168 .

郭贤珊，刘斌，梅红明，等 . 渝鄂直流背靠背联网工程交直流系统谐振分析与抑制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 157 - 164 .

GUO Xianshan ， LIU Bin ， MEI Hongming ， et al . Analysis and suppression of resonance between AC and DC systems in Chongqing-Hubei back-to-back HVDC project of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 157 - 164 .

杜镇宇，阳岳希，季柯，等 . 张北柔直工程高频谐波振荡机理与抑制方法研究［J/OL］. 电网技术［ 2022-04-09 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2021.1832 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2021.1832 .

DU Zhenyu ， YANG Yuexi ， JI Ke ， et al . Research on high frequency harmonic resonance and its suppression methods in Zhangbei project ［J/OL］. Power System Technology ［ 2022-04-09 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2021.1832 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2021.1832 .

杨诗琦，刘开培，秦亮，等 . MMC-HVDC高频振荡问题研究进展［J］. 高电压技术， 2021 ， 47 （ 10 ）： 3485 - 3496 .

YANG Shiqi ， LIU Kaipei ， QIN Liang ， et al . Research progress of high frequency oscillation in MMC-HVDC ［J］. High Voltage Engineering ， 2021 ， 47 （ 10 ）： 3485 - 3496 .

SAAD H ， FILLION Y ， DESCHANVRES S ， et al . On resonances and harmonics in HVDC-MMC station connected to AC grid ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 3 ）： 1565 - 1573 .

JI K ， PANG H ， HE Z Y ， et al . Active/passive method-based hybrid high-frequency damping design for MMCs ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2021 ， 9 （ 5 ）： 6086 - 6098 .

GUO X ， YIN J ， LYU J ， et al . Wideband impedance modeling and analysis of modular multilevel converter considering negative sequence control ［C］// The 10th Renewable Power Generation Conference （RPG 2021）， October 14 - 15 ， 2021 ： 120 - 125 .

冯俊杰，邹常跃，杨双飞，等 . 针对中高频谐振问题的柔性直流输电系统阻抗精确建模与特性分析［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4805 - 4820 .

FENG Junjie ， ZOU Changyue ， YANG Shuangfei ， et al . Accurate impedance modeling and characteristic analysis of VSC-HVDC system for mid- and high-frequency resonance problems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4805 - 4820 .

陈威，汪娟娟，叶运铭，等 . 柔性直流输电系统交流侧中高频谐振附加阻尼抑制措施［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 151 - 161 .

CHEN Wei ， WANG Juanjuan ， YE Yunming ， et al . Additional damping suppression measures for medium-and high-frequency resonance on AC side of MMC-HVDC transmission system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 151 - 161 .

YUE B ， LYU J ， YIN J ， et al . Review of suppression strategies for high-frequency oscillations in MMC-HVDC systems ［C］// The 10th Renewable Power Generation Conference （RPG 2021）， October 14 - 15 ， 2021 ： 1015 - 1019 .

于浩天，吕敬，厉璇，等 . 高频振荡抑制策略对柔性直流输电系统动态性能影响的综合评估［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2873 - 2889 .

YU Haotian ， LYU Jing ， LI Xuan ， et al . Comprehensive evaluation of impact of high-frequency oscillation suppression strategy on the dynamic performance of flexible HVDC transmission system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2873 - 2889 .

杜东冶，郭春义，贾秀芳，等 . 基于附加带阻滤波器的模块化多电平换流器高频谐振抑制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 7 ）： 1516 - 1525 .

DU Dongye ， GUO Chunyi ， JIA Xiufang ， et al . Suppression strategy for high frequency resonance of modular multilevel converter based on additional band-stop filter ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 7 ）： 1516 - 1525 .

郭琦，郭海平，黄立滨 . 电网电压前馈对柔性直流输电在弱电网下的稳定性影响［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 14 ）： 139 - 144 .

GUO Qi ， GUO Haiping ， HUANG Libin . Effect of grid voltage feedforward on VSC-HVDC stability in weak power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 14 ）： 139 - 144 .

郭贤珊，刘泽洪，李云丰，等 . 柔性直流输电系统高频振荡特性分析及抑制策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 1 ）： 19 - 29 .

GUO Xianshan ， LIU Zehong ， LI Yunfeng ， et al . Characteristic analysis of high-frequency resonance of flexible high voltage direct current and research on its damping control strategy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 19 - 29 .

李云丰，贺之渊，孔明，等 . 柔性直流输电系统高频稳定性分析及抑制策略（二）：阻尼控制抑制策略［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 19 ）： 6601 - 6616 .

LI Yunfeng ， HE Zhiyuan ， KONG Ming ， et al . High frequency stability analysis and suppression strategy of MMC-HVDC systems （Part Ⅱ）： damping control suppression strategy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 19 ）： 6601 - 6616 .

BEERTEN J ， D’ARCO S ， SUUL J A . Frequency-dependent cable modelling for small-signal stability analysis of VSC-HVDC systems ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2016 ， 10 （ 6 ）： 1370 - 1381 .

RODRIGUEZ P ， POU J ， BERGAS J ， et al . Decoupled double synchronous reference frame PLL for power converters control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2007 ， 22 （ 2 ）： 584 - 592 .

LYU J ， ZHANG X ， CAI X ， et al . Harmonic state-space based small-signal impedance modeling of a modular multilevel converter with consideration of internal harmonic dynamics ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 2134 - 2148 .

RYGG A ， MOLINAS M ， ZHANG C ， et al . A modified sequence-domain impedance definition and its equivalence to the dq -domain impedance definition for the stability analysis of AC power electronic systems ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2016 ， 4 （ 4 ）： 1383 - 1396 .

YIN J H ， LYU J ， YU H T ， et al . High-frequency impedance model of modular multilevel converter for high-frequency resonance analysis ［C］// The 10th Renewable Power Generation Conference （RPG 2021）， October 14 - 15 ， 2021 ： 29 - 34 .

满九方，谢小荣，唐健，等 . 适用于柔直系统高频谐振分析的输电线路模型［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 5 ）： 1782 - 1789 .

MAN Jiufang ， XIE Xiaorong ， TANG Jian ， et al . Transmission line modeling for high-frequency resonance analysis of MMC-HVDC systems ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 1782 - 1789 .

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