不对称工况下模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维

汪娟娟; 王泽昊; 刘岳坤; 冯俊杰; 傅闯

doi:10.7500/AEPS20230728002

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不对称工况下模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 不对称工况下模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维
- Matrix Dimensionality Reduction for Stability Analysis of Modular Multilevel Converters Under Asymmetric Conditions
- 电力系统自动化 2024年48卷第13期页码：147-159
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院,广东省广州市 510641
  2.直流输电技术全国重点实验室(中国南方电网科学研究院有限责任公司),广东省广州市 510663
  3.强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)湖北省武汉市 430074
- 作者简介：
  
  汪娟娟(1974—)，女，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定与控制、高压直流输电等。E-mail：epjjwang@scut.edu.cn
  王泽昊(1998—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：高压直流输电、电力系统稳定与控制。E-mail：503188438@qq.com
  刘岳坤(1998—)，男，博士研究生，主要研究方向：高压直流输电、电力系统稳定与控制等。E-mail：1004142039@qq.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52277102);国家重点研发计划资助项目(2023YFB2405900)
- DOI：10.7500/AEPS20230728002
  中图分类号：
- 收稿：2023-07-28，
  
  修回：2023-11-14，
  
  网络出版：2024-03-28，
  
  纸质出版：2024-07-10
- 稿件说明：
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汪娟娟,王泽昊,刘岳坤等.不对称工况下模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维[J].电力系统自动化,2024,48(13):147-159.

WANG Juanjuan,WANG Zehao,LIU Yuekun,et al.Matrix Dimensionality Reduction for Stability Analysis of Modular Multilevel Converters Under Asymmetric Conditions[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(13):147-159.
汪娟娟,王泽昊,刘岳坤等.不对称工况下模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维[J].电力系统自动化,2024,48(13):147-159. DOI： 10.7500/AEPS20230728002.

WANG Juanjuan,WANG Zehao,LIU Yuekun,et al.Matrix Dimensionality Reduction for Stability Analysis of Modular Multilevel Converters Under Asymmetric Conditions[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(13):147-159. DOI： 10.7500/AEPS20230728002.

摘要

模块化多电平换流器(MMC)在对称工况下的建模与稳定性分析已经得到了广泛关注。实际工程中的MMC会处于不对称运行工况，如桥臂电感不对称、交流侧电压不对称等，不对称工况下的导纳建模与稳定性分析需要进一步展开研究。目前，考虑系统多频耦合的导纳模型与定量的导纳降维方法是不对称工况稳定性分析的难点。因此，文中主要建立了适用于不对称工况的MMC导纳模型，并对适用于MMC不对称工况下小扰动稳定性分析的矩阵降维方法展开研究。该降维方法基于导纳矩阵的向量范数，适用于“黑箱”系统及各种不对称工况，可定量评估各阶导纳矩阵的降维误差量。以中国鲁西背靠背异步联网工程广西侧为例，通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所建模型的准确性及所提降维方法在多种不对称工况下的适用性。

Abstract

The modeling and stability analysis of modular multilevel converter (MMC) under symmetric conditions has received extensive attention. In practical engineering

MMC might be in asymmetric conditions

such as asymmetric inductance of the bridge arm and asymmetric voltage on the AC side. The admittance modeling and stability analysis under asymmetric conditions need to be further studied. At present

considering the admittance model of the system with multi-frequency coupling and the quantitative admittance dimensionality reduction methods are the difficulties in the stability analysis of asymmetric conditions. Therefore

this paper mainly establishes the MMC admittance model suitable for asymmetric conditions

and studies the matrix dimensionality reduction method suitable for small disturbance stability analysis under MMC asymmetric conditions. The dimensionality reduction method is based on the vector norm of admittance matrix. It is suitable for “black box” system and various asymmetric conditions

and can quantitatively evaluate the dimensionality reduction error of the admittance matrix with each order. Taking the Guangxi-side model of Luxi back-to-back asynchronous grid-connection project of China as a case

PSCAD/EMTDC electromagnetic transient simulation is used to verify the accuracy of the proposed model and the applicability of the proposed dimensionality reduction method under various asymmetric conditions.

关键词

Keywords

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