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低频振荡的发生原理及抑制原理

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问题描述

低频振荡的发生机理到底是什么?为什么通过采集转速变化,经过滤波、增益、相位补偿环节得到补偿电流后,引入到VSC的d轴电流或者q轴电流就能抑制低频振荡?而且看文章中都说,要调节补偿相位使“补偿的d轴电流相位与振荡的转速的相位相反”,为什么?

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千金一诺·0.00

2017-03-19提问

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低频振荡只是从振荡的频率范围这个角度来说的,振荡频率偏低(一般是指远低于工频),所以就叫低频振荡。导致低频振荡的原因(或者说因素)非常多,尤其是电力电子设备整进来之后,这个玩意儿就更复杂了,常规电网定义的低频范围也变了,分析起来就复杂了。从传统电网的角度来看,最常用的解释就是负阻尼:由于电力系统的负阻尼效应,常出现在弱联系、远距离、重负荷输电线路上,在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。这个负阻尼、包括弱阻尼,都可以从系统的特征值分布图上看出来。


关于VSC为什么能够抑制电网的低频振荡(其实是大部分频率范围内的振荡都可以抑制),可以看我的博士论文的第4章(并网逆变器提升电网稳定性的物理机理研究),这一章就是以逆变器抑制电网振荡为例,阐述并网逆变器提升电网稳定性的物理机理,当然是以一个简单例子进行说明了,复杂系统就说不清楚了。详细的物理过程分析和原理推导可以参看我的博士论文PDF的第86至96页,也就是论文页眉编号的68至78页,还包括了控制参数、结构参数、工作点参数等对振荡抑制效果的分析和仿真验证。http://www.niudunyan.com/Ziyuan/show.html?id=512


关于“滤波、增益、相位补偿”的作用,滤波是为了消除噪声影响,增益是为了对误差信号进行控制以抑制偏差,相位补偿环节最难理解,所谓负阻尼就是相位反了,我通过相位补偿环节来调节相位,使整个系统形成负反馈,目的是让发电机转速稳定下来,而且稳定在额定转速上。这就是:要调节补偿相位使“补偿的d轴电流相位与振荡的转速的相位相反”,的具体原因。关于负反馈可以查阅自动控制原理相关的书籍。

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  123·320.00

2017-03-28回答

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电力系统受到扰动下,由于缺乏阻尼,发电机转子间、线路上功率出现振荡频率为0.1~2.5Hz的低频振荡。电力系统低频振荡类型大致可以分为局部振荡(0.8-2.5Hz)和区域间振荡(0.1-0.7Hz)。当然,还可以从另一个角度出发来看低频振荡,可以大致分为两群发电机之间的震荡(0.1-0.3Hz)和多群发电机之间的震荡(0.4-0.7Hz)。引起低频振荡的原因较多,如同步系统通过远距离输电系统互联,造成弱耦合;线路重载运行;高放大倍数的快速励磁系统,引起阻尼下降;控制器采用了不适当的控制侧路和参数;各控制器之间的配合不协调等。一般分析系统稳定与否时可以采用不同阶数的发电机模型,模型的不同也会导致分析上出现一些细微差异。特别要注意的是,传统发电机如果采用快速、高放大倍数的励磁系统,虽然会使系统的静稳极限提升,但是此时可能会出现负阻尼,最终使系统出现较大程度低频振荡,当然此时可以通过引入PSS来抑制

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  Kria·60.00

2017-03-22回答

什么叫静稳极限?  千金一诺 2017-03-26

在同步发电机的功角特性曲线中,当发电机运行于临界点左侧区域(δ<90°)时, 发电机输出电磁功率随着功角的增加/减小而增加/减小,即 dPs/dδ>0,此时发电机是静态稳定的;同理,当发电机运行于临界点右侧区域(δ>90°)时,发电机输出电磁功率随着功角的增加/减小而减少/增加,即 dPs/dδ<0,此时发电机是静态不稳定的。因此,同步发电机的功角特性曲线的最顶点就是发电机静态稳定的边界,这个最顶点就是所谓的静稳极限,即静态稳定极限。详细的物理过程的分析可以参看我的博士论文PDF的第72至74页,也就是论文页眉编号的54至56页。http://www.niudunyan.com/Ziyuan/show.html?id=512  123 2017-03-28

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振荡电路的方框图如图1所示。如果从输出电压uo中取出与输入电压ui同相位的正反馈电压uf,且uf=ui,则就可用反馈的信号代替输入信号。这样放大电路不要输入信号也能够保持输出电压uo。这时正反馈放大电路就变成了自激振荡器。由此可见,一个放大电路产生振荡的条件是:

(1) 相位条件 振荡电路中必须有一个由放大器和正反馈网络构成的反馈环,要保证反馈到放大电路输入端的电压相位与原输入电压相位一致,形成正反馈。

(2) 幅度条件 为了持续振荡,稳定输出,反馈到放大电路输入端的电压不得低于原输入电压。

另外,为了输出某一特定频率,还需要有选频网络。

图1 振荡器的方框图图1 振荡器的方框图

折叠变压器反馈式振荡器

电路如图2所示,其中C、L作为选频网络,电路类似于调谐放大器,但无需外加输入信号,而是通过变压器耦合把输出信号反馈到输入端。一般满足幅度起振平衡条件是没问题的,关键是相位平衡条件,即要求是正反馈。从图中标的瞬时极性可知,满足正反馈要求,可以产生振荡。


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  滴答·110.00

2017-03-19回答

感谢你这么仔细回答!可是我不是我问的东西,我问的是发电机并联时,低频振荡的发生机理  千金一诺 2017-03-21

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