基于阻抗模型的调相机抑制次同步振荡机理探究

1.调相机的序阻抗模型

根据调相机的d轴和q轴的等值电路，得到调相机dq坐标系上的运算电抗如式所示。式中，s为算子，xd为调相机d轴同步电抗，xad为d轴电枢反应电抗，xf为d轴励磁绕组电抗，rf为d轴励磁绕组电阻，xq为调相机q轴同步电抗，xaq为q轴电枢反应电抗，xQ为q轴阻尼绕组电抗，rQ为q轴阻尼绕组电阻。以上参数可根据调相机的实用参数x1、xd、xq、x′d、x″d、x″q及T′d0、T″d0、T″q0计算得到。

调相机在dq坐标系上的阻抗模型ZSC_dq为

将dq坐标系上的阻抗模型线性变换为序阻抗模型ZSC_pn为

对多输入多输出序阻抗模型ZSC_pn进行模型降阶，可以得到单输入单输出序阻抗模型ZSC_p和ZSC_n：

调相机的序阻抗表达式如式（5.88）所示，当s＝j（ω－ω0）时，ZSCp，n为调相机的正序阻抗；当s＝j（ω＋ω0）时，ZSCp，n为调相机的负序阻抗。其中，ω为小扰动频率，ω0为系统额定频率。(www.xing528.com)

根据式（5.88），调相机的正/负序阻抗频率响应特性如图5.27所示，其阻抗参数取300 Mvar调相机典型参数。从图5.27中可以看出，序阻抗总体趋势是阻抗幅值随着频率的增加而增加，所以调相机的序阻抗呈感性，因此系统网侧并联调相机后的阻抗小于未并联调相机的网侧阻抗。

图5.27　调相机的序阻抗特性

图5.28　调相机接入风场并网系统的序阻抗特性

2.调相机对网侧阻抗的影响

在图5.25直驱风机并网系统中的风机并网点并联一台或两台300 Mvar调相机，系统源侧和网侧阻抗曲线如图5.28所示。从图（5.27）中可以看出，并入1台300 Mvar调相机后的网侧阻抗幅值减小，网侧阻抗Zgpn（s）＆ZSCp（s）幅频曲线与源侧阻抗Zsp（s）幅频曲线在次同步频段和超同步频段不再有交点；并入两台300 Mvar调相机后的网侧阻抗幅值进一步减小，网侧阻抗Zgpn（s）＆Z2SCp（s）幅频曲线与源侧阻抗Zsp（s）幅频曲线在次同步频段和超同步频段不再有交点，且相较于1台调相机，源网阻抗幅频特性曲线相距更远，发生次同步交互作用的可能性更小。

因此，从风电并网系统源网阻抗特性角度看，调相机增强了风场并网系统网侧交流系统强度，使得源网阻抗幅频特性曲线不再有交点，原理上源网之间不再有交互作用。