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进入新世纪以来,风力发电得到了快速的发展,伴随着内陆风电的深入发展,海上风电也呈现出规模化发展的态势。基于电压源型换流器的高压柔性直流输电技术(VSC-HVDC),具有控制灵活、可随意改变潮流方向、不存在换相失败问题、对交流弱电网有支撑作用、可对无源网络供电等特点,正在成为海上风电发展的最佳方式。风电VSC-HVDC具有与常规同步发电机组不一样的运行特性,本质上不具有机械功率,且有功无功解耦,不存在类似于同步电机的动力学失稳问题,随着风电VSC-HVDC容量的不断增加,电力系统的动态特性将会受到影响,电力系统的稳定性将会发生改变,这给电力系统的安全稳定运行带来挑战。因此,研究风电VSC-HVDC接入下的电力系统稳定问题很有必要。 本文主要针对风电VSC-HVDC有功无功接入对电力系统功角稳定性的影响进行研究,并从采用等面积法、PSCAD/EMTDC仿真两方面对所提出的控制方案进行了分析与验证,主要内容和结论包括以下几个方面: (1)研究了风电VSC-HVDC的基本结构及其运行原理,构建了风电VSC-HVDC的各个组成部分的数学模型,详细研究了风电VSC-HVDC的暂态特性。 (2)推导了风电VSC-HVDC的等效外特性,分析了风电VSC-HVDC接入后交流系统的功率特性,在此基础上研究了风电VSC-HVDC有功无功接入后交流系统的功角稳定性。结合单机无穷大系统从两个方面分别对含风电VSC-HVDC交流系统的暂态稳定性进行分析。一是将风电VSC-HVDC接入到交流系统中进行并网发电。探讨了VSC不同有功无功控制方式接入对交流系统同步机组的功角稳定性的影响。二是保持同步发电机组出力不变,探讨了增加风电VSC-HVDC有功无功输出对交流系统的暂态稳定性的影响。 (3)基于等面积法提出了故障后风电VSC-HVDC的有功无功控制策略,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了本文对含风电VSC-HVDC的交流系统功角稳定的理论分析结果,即故障前和故障清除后期风电VSC-HVDC的接入有利于邻近同步机的功角稳定性,在故障期间和故障清除前期,增大无功功率减小有功功率的输出有利于邻近同步机的功角稳定性。