大型双馈风电场经mmc_hvdc并网的次同步振荡及其抑制_吕.doc

第 19 期 吕敬等：大型双馈风电场经 MMC-HVDC 并网的次同步振荡及其抑制 300 正极直流电流 4857 每个桥臂使用 20 个子模块级联而成。 仿真中， MMC 直流电流/A 的调制策略采用最近电平逼近调制[19]， 采用电容电 压排序算法来实现子模块电容电压的均衡控制[20]。 另外，仿真中模拟了一种交流振荡频率约为 20 Hz 的次同步振荡现象，以验证前文描述的理论分析和 控制策略的正确性。此处虽然给出的是确定的振荡 频率值， 但在其他振荡频率下仍适用， 不失一般性。 首先， 对次同步振荡电流在 MMC-HVDC 系统 100 负极直流电流 ?100 ?300 1.5 1.6 t/s (a 直流电流 1.7 30 000 (谐波幅值/ 基波幅值/% 20 000 10 000 0 0 30 50 频率/Hz (b 频谱分析 100 150 中的分布及传播机制进行了仿真验证。图 7 所示为 发生 SSO 现象时 SEC 三相上桥臂电流波形及其频 谱分析。从图中可以看出，风电场输出的次同步振 荡电流的频率约为 20Hz(即?ss?2?×20，SEC 的桥 臂电流包含直流分量、20 Hz(即?ss分量、30 Hz(即 ?0??ss分量、基频分量、70 Hz(即?0??ss分量和 2 倍频分量。仿真结果与理论分析一致。 SEC 三相上桥臂电流/A 300 100 ?100 ?300 1.5 图8 Fig. 8 REC 三相上桥臂电流/A MMC-HVDC 系统直流侧电流及其频谱分析 DC-side currents of MMC-HVDC system with SSO phenomena and frequency analysis 200 0 1.6 t/s (a SEC 三相上桥臂电流 1.7 ?200 1.5 1.6 t/s (a REC 三相上桥臂电流 60 1.7 80 (谐波幅值/ 基波幅值/% 60 (谐波幅值/ 基波幅值/% 40 20 0 0 20 30 50 70 频率/Hz (b 频谱分析 100 130 150 40 20 0 0 20 30 50 70 80 频率/Hz (b 频谱分析 100 130 150 图 7 SEC 三相上桥臂电流及其频谱分析 Fig. 7 Three-phase upper arm currents of SEC with SSO phenomena and frequency analysis 图9 Fig. 9 REC 三相上桥臂电流及其频谱分析 Three-phase upper arm currents of 图 8 所示为发生 SSO 现象时 MMC-HVDC 系 统直流侧电流波形及其频谱分析。从图中可以看 出，直流电流振荡频率约为 30Hz，也就是说，直 流侧电流包含直流分量和 30Hz(即 ω0–ωss分量， 这 与理论分析一致。另外，图 7、8 所示的桥臂电流 和直流电流波形也与图 1 所示的实际工程录波波形 相吻合。 图 9 所示为发生 SSO 现象时 REC 三相上桥臂 电流波形及其频谱分析。频谱分析显示，REC 的桥 臂电流包含直流分量、30 Hz(即?0??ss分量、基频 分量、70 Hz(即?0+?ss分量和 2 倍频分量，此外， 还包含较小的 20 Hz(即?ss分量、80 Hz(即 2?0??ss 分量和 130 Hz(即 3?0??ss分量。 仿真结果验证了理 REC with SSO phenomena and frequency analysis 论分析的正确性。 图 10 所示为发生 SSO 现象时受端站三相交流 电网电流波形。从图 8、9 可以看出，风电场输出 的次同步振荡电流增加了受端 MMC 的环流大小， 交流电网电流/A 400 0 ?400 1.5 1.6 t/s 1.7 图 10 三相交流电网电流 Fig. 10 Three-phase AC grid current 4858 中 国 电 机 工 程 学 报 第 35 卷 但是受端 MMC 的交流侧电流基本不受次同步振荡 电流的影响。这与图 1 所示的实际柔直工程现场录 波波形相吻合。 4.2 次同步振荡电流抑制策略验证 图 11 所示为采用本文提出的次同步振荡电流 抑制策略前后仿真结果对比。从图 11(a可以看出， 不采用次同步振荡电流抑制策略时，风电场输出电 流存在明显的次同步振荡，振荡频率约为 20 Hz， 接近等幅振荡。 从图 11(b可以看出， 采用本文提出 的次同步振荡电流抑制策略后，风电场输出的次同 步振荡电流得到明显抑制，从而验证了所提出的次 同步振荡电流抑制策略的正确性和有效性。 风电场输出电流/A 400 3）直流电压中频率为(?0–?s