电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施
摘要：伴随着我国电力事业的不断发展以及相关技术的进步，电力电子化电力
系统的发展中，所遇到的振荡问题也寻求到了有效的抑制措施。

基于此，本文针
对电力电子装置引起振荡的原因分析进行分析，并且利用增加虚拟阻尼、改进控
制目标、减小测量环节延时以及增加抑制振荡的电力电子装置
关键词：电力电子化；电力系统；振荡问题
引言：伴随着电力电子装置的应用，我国电力系统的整体质量不断提升，并
且电力系统的电力电子化趋势越来越明显。

在电力电子设备应用时，会对整体的
电力系统造成一定的振荡，这一现象产生已经有了较长的历史，并且直接影响到
了电力系统的整体稳定。

为了保证电力电子装置以及电力系统的整体稳定，必须
要能够针对电力电子装置引起振荡的原因进行分析，并保证寻求正确的抑制方法。

1.电力电子装置引起振荡的原因分析
电力电子装置对于电力系统的建设以及使用具有十分重要的意义，在当前的
电力半导体技术发展过程中，已经能够从单个电子开关发展到多个串并联的应用，适合在高压大电流的环境下进行应用。

电力电子装置连入到了电力系统之中以后，如果不能够安稳运行，就会产生电流的不稳定现象，电力电子装置实际应用时，
由于以下的原因产生振荡，降低了整体的电力系统使用质量。

1.1振荡产生的数学机理
当前较为常见的电力电子装置引发的振荡，其可以有效利用数学机理开展分析。

结合非线性动力学的理论针对电力电子装置进行分析，一般情况下非线性的
系统振荡可以分为四个主要类型，分别为系统周期性振荡、准周期振荡、系统混
沌解对应的非周期振荡以及平衡点附近运动轨迹对应的负/弱阻尼振荡。

在实践当中，周期性振荡的发生过程电流电压变化如图1所示。

图 1 振荡发生时母线、电压、系统电流变化示意图
混沌引起的非周期性震荡则是体现在了经典的两机系统当中，其中两台发电
机的电动势幅值以及相位都会出现直轴暂态电抗。

现阶段的电力振荡分析都需要
能够立足于平衡点的线性化理论，同时要能够结合低频振荡以及次同步振荡进行
有效的分析，在这种前提之下，能够了解到电力系统周期当中的一些规律，从而
探索电力系统振荡的机理[1]。

1.2多种振荡产生的机理
不同与上文的数学机理分析，在多种振荡产生的前提之下，可以从变换器、
串补电容引起振荡以及恒功率控制等多个方面探究振荡产生的原因。

在这种前提
之下电力系统的恒功率负荷产生振荡，主要就是由于电子变换器采用的恒功率控
制引起的。

不同振荡产生时，都会有一定的特殊表现。

如果实在双馈风机发电厂
以及串补互相作用的次同步振荡产生条件下，实际的工程当中，就需要针对次同
步振荡分析的等纸模型进行有效了解，这样才能够真正意识到振荡产生的原因。

2.电力电子装置振荡抑制方法
为了能够有效保证电力系统的运行质量，就必须要从电力电子装置振荡的抑
制方法入手，选择适合电力系统的具体手段。

一般情况下当电力电子装置产生了
振荡，就可以结合其振荡产生原因，按照三种电力电子装置振荡方法顺序，首先
改进电力振荡的抑制方法，并且要降低测量所需要的延时，提升抑制振荡的效率，最后加入能够有效抑制振荡的电力电子装置。

2.1增加虚拟阻尼
当前的电力电子装置当中，会出现很多震荡问题，这也是电力系统整体进步
的一种有效体现，当前的多变换器并联微电网的振荡问题出现，对于电力装置的
使用是一种潜存着的威胁。

为了能够有效应对这种威胁，可以采用增加虚拟阻尼
的手段，来提升电力电子装置的稳定性。

如图2所示，在滤波器当中增加了虚拟
电阻，这样能够有效的保证对于整体电子装置使用的振荡进行移植。

增加阻尼时
需要注重的一点在于，需要保证对电阻的值进行合理判断，当前的虚拟电阻法实
施过程当中，一般都不会增加实际的有功损耗，这样一来就能够针对所有的频段
都进行阻尼的提供，从而抑制了整体线路中的振荡产生。

为了能够降低成本，还
需要分频段针对阻尼进行计算，保证把成本控制在合理范围之内。

图 2 虚拟阻尼添加（Rv）
2.2改进控制目标
为了能够有效降低恒功率控制下产生的振荡，应该通过改进控制目标的手段，有效增加时间常数，同时降低振荡产生的几率。

改进控制目标时，可以在控制环
当中加入一些相位校正的环节，但是这样一来虽然能够增加系统稳定，却会导致
变换器的动态性能下降。

实际应用时，应该注重对于控制目标开展合理分析[2]。

2.3增加抑制振荡的电力电子装置
为了能够促进电力系统稳定，还可以利用增加抑制振荡的电力电子装置的方式，来有效保证降低转子侧的电流跟踪比例系数。

抑制振荡对于电力电子装置来
说很重要，对于新能源的发电厂必须要保证改造发电的单元变换器。

具体实施过
程中，阻尼次同步振荡的装置被我们称之为SSD，能够利用并联、串联以及混合
型三种方式，针对系统进行稳定维持。

在发电机的一侧安装SSD，这类的SSD被
称为GTSSD，能够有效降低发电机的轴系扭震角速度，从而保证电力装置的稳定，现阶段的GTSSD已经在我国很多发电厂当中都有了应用，并且还能够针对一些串
补电容以及HVDC引起的次同步谐振进行合理抑制。

结论：综上所述，在当前的电力系统装置分析与使用过程当中，为了保证电
力系统的整体稳定，必须要能够结合有效的抑制振荡手段，增加虚拟阻尼，改进
控制的目标，并且增加一些能够有效抑制振荡的电子装置，提升电力系统运行的
质量，还能够保证电力系统朝向高技术化不断发展，促进我国电力事业的建设发展。

参考文献：
[1]姜齐荣，王亮，谢小荣.电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究[J].高电压技术，2017，43（04）：1057-1066.
[2]袁小明，程时杰，胡家兵.电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问
题[J].中国电机工程学报，2016，36（19）：5145-5154+5395.。