14、并网型逆变器资源的分析建模与电网形成控制

并网型逆变器资源的分析建模与电网形成控制

1. 20 - Hz振荡事件分析

在一个44 - kV配电网中的三个10 - MW太阳能光伏电站，出现了20 - Hz振荡事件。当清晨并联电容器投入并连接到变电站母线时，太阳能光伏母线的RMS电压和电流出现20 - Hz振荡。FFT分析表明，除了60 - Hz分量外，相电流中还有一个80 - Hz分量，其幅值为60 - Hz分量的75%。Hydro One观察到，清晨并联电容器切换时振荡严重，中午时振荡不严重，后来闭合联络断路器降低电网阻抗后，振荡问题得到解决。

为了分析该事件的机理，需要一个线性模型。由于关注的是80 Hz区域的静态框架动态，可忽略带宽较慢的外部控制，重点考虑电路EMT动态、内部电流控制和PLL。初步分析表明，电路存在一个80 - Hz的谐振模式，类似于串联LC谐振模式，会产生大电流振荡，且频域总阻抗在80 Hz处会有下降。由于电路中没有串联电容器，唯一的可能是太阳能光伏逆变器控制提供了一个等效电容器。

原逆变器控制假设完美前馈，将其视为纯电流源，这无法在80 - Hz区域提供等效电容器。因此，需要放松这个假设，在控制框图中加入一个小的数字控制延迟（100 μs到200 μs）。此时，太阳能光伏将表现为诺顿电路（电流源与阻抗ZPV并联）。

相关公式如下：
- 诺顿电路电流源与PCC母线电压关系推导：
- 终端电压表达式：
- (v = (v_{PCC} + PR(s)(i^ - i))T_d(s))
- (v = v_{PCC} + (R + sL)i)
- 其中(T_d(s))是延迟单元，可近似为(T_d(s) = e^{-\tau s}