图3 振荡发生时的母线电压及系统电流
图4 发电机组大轴的模态1振荡
图5 弱系统条件下STATCOM运行中的谐波放大现象
重点内容
电力电子装置引起振荡的机理
根据非线性动力学的理论可知,非线性系统的振荡大致可分为4类:系统周期性振荡、准周期振荡、系统混沌解对应的非周期振荡和平衡点附近运动轨迹对应的负/弱阻尼振荡。但在实际非线性系统中,因存在测量误差,严格的周期振荡、准周期振荡与混沌振荡很难区分,因此可以认为是一种幅值较大的振荡,而平衡点附近的负/弱阻尼振荡是幅值很小的振荡。
目前,分析电力系统振荡基本都是基于平衡点线性化理论包括小信号分析方法和阻抗特性分析方法,如低频振荡和次同步振荡的分析,因此仅适用于分析弱阻尼或负阻尼引起的小幅振荡/谐振。而电力系统是本质非线性的,因此,今后应该加强电力系统周期解、准周期解与混沌解机理的分析,以完全揭示电力系统的振荡机理。
电力电子化系统振荡的抑制方法
1)增加虚拟电阻
对于多变换器并联微电网中的振荡问题,若在变换器输出的LCL滤波器的电容C上并联一个虚拟电阻,如图6所示(RV为虚拟电阻),该电阻通过变换器的控制来模拟实现,则可增加阻尼。若该电阻取值合适,则可以抑制该微电网中的各种振荡。虚拟电阻法实施容易且不会增加实际的有功损耗,可以针对所有频段的振荡提供阻尼,因此在许多场合如多APF并联情况都得到了应用。
图6 LCL滤波器中增加虚拟电阻RV