【摘 要】
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随着电力电子技术的进步,受环境保护、经济发展等因素的驱动,电力系统呈现电力电子化趋势,而电压源型变流器（VSC）因为具有灵活可控等一系列优点,在柔性交直流输电、新能源发电等场景应用广泛。并网变流器具有多时间尺度的控制器,使系统的动态行为具有多时间尺度特征。近年来,弱电网情况下并网变流器引发的电流时间尺度的振荡问题显现,威胁了电力系统的安全稳定运行。而三相变流器并网系统实际上是多变量系统,现有研究大
【基金项目】
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国家重点研发计划“大容量风电机组电网友好型控制技术”项目课题一“双馈和直驱风电机组宽频动态特性及量化分析方法研究”（项目编号:2018YFB0904001）； 国家自然科学基金智能电网联合基金重点支持项目“含高比例电力电子装备的电力系统多时间尺度动态稳定机理与控制”（项目编号:U1766202）”；
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随着电力电子技术的进步,受环境保护、经济发展等因素的驱动,电力系统呈现电力电子化趋势,而电压源型变流器（VSC）因为具有灵活可控等一系列优点,在柔性交直流输电、新能源发电等场景应用广泛。并网变流器具有多时间尺度的控制器,使系统的动态行为具有多时间尺度特征。近年来,弱电网情况下并网变流器引发的电流时间尺度的振荡问题显现,威胁了电力系统的安全稳定运行。而三相变流器并网系统实际上是多变量系统,现有研究大多采用广义Nyquist判据进行稳定性分析,增加了分析的复杂性。为此,本文针对变流器并网系统的小信号稳定性分析方法以及小信号稳定性分析展开研究。具体内容如下:（1）以VSC为研究对象,介绍了VSC的控制结构。基于幅频运动方程建模思路,建立了考虑锁相环动态、电流dq轴控制器参数不对称、端电压前馈以及延时的电流时间尺度VSC幅频运动方程模型,并通过时域仿真波形对比和特征根对比验证了模型的正确性。最后建立了网络的线性化模型,由于将VSC和网络独立进行建模,可方便得到VSC并网系统的线性化模型。（2）基于等效开环过程（EOP）理论,提出了一种线性时不变多变量系统的单变量等效方法,从而可将分析复杂的多变量系统等效为能保留原多变量系统关键变量间的关系的单变量系统,有助于研究人员使用简单、直观、物理意义强而且成熟的单变量频域控制理论研究变流器并网系统的小信号稳定性。最后通过对比等效单变量系统的特征根和原多变量系统的特征根验证了基于所提出的单变量等效方法进行稳定性分析的可靠性。（3）以单VSC接入弱电网为研究场景,建立了变流器并网系统电流时间尺度线性化模型,并基于所提出的单变量等效方法得到了等效的单变量系统模型。基于等效单变量系统模型,分析了电网强度、锁相环带宽、电流dq轴控制器比例/积分系数、输出功率以及端电压前馈滤波参数对系统小信号稳定性的影响。最后通过MATLAB/Simulink时域仿真验证了稳定性理论分析的准确性。
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