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V /f 控制MMC带换流变压器空载充电发生高频振荡的机理分析High-frequency Oscillation Mechanism Analysis of
V /f Controlled Modular Multilevel Converter Charging with Converter Transformer Under No-load Condition- 电力系统自动化 2023年47卷第11期 页码：50-59
- 作者机构：
1.山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省南京市 211103
- 作者简介：
李冠群(1994—)，男，博士研究生，主要研究方向：新型电力系统稳定分析与控制、柔性直流输电。E-mail：liguanqun1994@mail.sdu.edu.cn
叶华(1981—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：新型电力系统稳定性分析与控制、柔性直流输电。E-mail：yehua@email.sdu.edu.cn
宾子君(1991—)，男，博士，工程师，主要研究方向：海上风电运行与控制、直流控制保护技术等。E-mail：binzijun@gmail.com
- 基金信息：国家自然科学基金资助项目(52077126);泰山学者工程资助项目
DOI：10.7500/AEPS20220815003
中图分类号：收稿：2022-08-15，
修回：2023-01-27，
网络出版：2023-04-20，
纸质出版：2023-06-10
- 稿件说明：
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李冠群,叶华,宾子君.V/f控制MMC带换流变压器空载充电发生高频振荡的机理分析[J].电力系统自动化,2023,47(11):50-59.
LI Guanqun,YE Hua,BIN Zijun.High-frequency Oscillation Mechanism Analysis of V/f Controlled Modular Multilevel Converter Charging with Converter Transformer Under No-load Condition[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):50-59.
李冠群,叶华,宾子君.V/f控制MMC带换流变压器空载充电发生高频振荡的机理分析[J].电力系统自动化,2023,47(11):50-59. DOI： 10.7500/AEPS20220815003.
LI Guanqun,YE Hua,BIN Zijun.High-frequency Oscillation Mechanism Analysis of V/f Controlled Modular Multilevel Converter Charging with Converter Transformer Under No-load Condition[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):50-59. DOI： 10.7500/AEPS20220815003.
摘要
风电经柔性直流输电并网系统中，
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控制的模块化多电平换流器(MMC)带换流变压器空载充电时可能发生高频振荡，换流变压器动态和MMC控制环节动态对系统高频振荡有较大影响。文中研究
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控制MMC带换流变压器空载充电发生高频振荡的机理，分析交流电路参数和MMC控制参数对系统高频小干扰稳定性的影响。首先，建立考虑换流变压器杂散电容的送端MMC换流站谐波状态空间模型，通过分析换流变压器杂散电容变化时的特征值轨迹，并与时域仿真结果进行对比，说明高频小干扰稳定性分析中考虑杂散电容的必要性。然后，对MMC带换流变压器空载充电时的高频振荡模式进行参与因子分析，确定参与程度较高的状态变量和关键环节，建立适用于高频小干扰稳定性分析的降阶模型，并利用阻抗特性分析揭示系统发生高频振荡的机理。最后，通过计算系统特征值轨迹，分析交流电路参数和MMC控制参数对系统高频小干扰稳定性的影响，利用电磁暂态仿真验证了分析结果的正确性。
Abstract
In the flexible DC transmission system for wind farm integration
high-frequency oscillation may occur when
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controlled modular multilevel converter (MMC) charges with the converter transformer under the no-load condition. The dynamics of the converter transformer and the MMC control links have significant influences on the high-frequency oscillation of the system. This paper studies the high-frequency oscillation mechanism when
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controlled MMC charges with the converter transformer under the no-load condition
and analyzes the influences of parameters of the AC circuit and MMC control on the high-frequency small-signal stability of the system. First
the harmonic state space (HSS) model of a sending-end MMC station considering converter transformer stray capacitance is established. By analyzing the eigenvalue locus with varying converter transformer stray capacitance and comparing it with the time-domain simulation results
the necessity to consider the stray capacitance in the high-frequency small-signal stability analysis is revealed. Then
the participation factor analysis is carried out for the high-frequency oscillation modes when MMC charges with the converter transformer under the no-load condition. The state variables with high- degree participation and corresponding key links are determined. A reduced-order model suitable for the high-frequency small-signal stability analysis is also established. Besides
the mechanism of the high-frequency oscillation is revealed by the impedance characteristic analysis. Finally
the influences of parameters of the AC circuit and MMC control on the high-frequency small-signal stability are analyzed by calculating the eigenvalue locus of the system. The analysis results are validated by the electromagnetic transient simulation.
关键词
Keywords
references
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