基于改进等面积法则的并网逆变器同步稳定性分析

摘要

随着新能源渗透率的不断提高,电力电子化电力系统的稳定运行面临新的挑战。近年来,并网逆变器在大扰动下的同步不稳定现象频发。传统等面积法则由于直接忽略了阻尼项对暂态稳定性的影响,使得稳定边界的计算误差较大,容易导致稳定结果的误判。为此,提出了一种改进等面积法则,用于分析弱电网条件下并网逆变器的大干扰同步稳定性。针对基于锁相环的逆变器并网系统,建立其二阶非线性暂态模型。通过将其与同步发电机的转子摇摆方程进行类比,得到并网逆变器系统等效的机械功率、电磁功率和依赖于功角的非线性阻尼项。为了定量分析负阻尼的影响,提出了一种基于阻尼项缩放和线性逼近的改进等面积法则,有效提高了暂态稳定域的估计精度。与经典的Lyapunov方法相比,所提出改进等面积法则的保守性更小。最后,基于MATLAB仿真和硬件在环实验,验证了所提方法的有效性和优越性。