2023年2月电工技术学报Vol.38No.3第38卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023Doi:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211555接入弱电网的同型机直驱风电场单机等值建模李龙源付瑞清吕晓琴王晓茹段虎昌（西南交通大学电气工程学院成都611756）摘要目前直驱风电场并弱电网稳定性研究中，风电场普遍采用单机等值，然而对于单机等值的前提条件缺少相关理论支撑。该文基于解析分析提出直驱风电场单机等值的前提条件；给出直驱风电场满足单机等值的判据；基于风电场各风机参数、出力和集电线路接线完全相同的基础假设，建立直驱风电场状态空间模型；应用矩阵相似变换理论解析分析其状态矩阵的特征根和特征向量；根据判据对单机等值进行论证。进一步地，在比基础假设更加宽泛的条件下，基于蒙特卡洛法仿真研究了同型机直驱风电场单机等值建模的有效性。为单机等值建模的应用提供了一定的理论支撑。关键词：同型机直驱风电场弱电网单机等值建模前提条件判据中图分类号：TM7120引言光伏、风电等新能源多经过电力电子变换器接入电网，在接入弱电网时可能会出现宽频范围内不稳定的振荡。因此，在以新能源为主的新型电力系统中，确保新能源并弱电网的稳定运行具有重要意义[1]。直驱风机采用电压源变换器（VoltageSourceConverter,VSC）接入电网，在并弱电网时出现宽频带振荡的主要原因是其逆变器控制与弱电网的交互作用，根据时间尺度可分为慢交互稳定性问题（10Hz左右）和快交互稳定性问题（100Hz左右及以上）[2]。本文主要研究慢交互稳定性问题。研究表明，直驱风机的锁相环（PhaseLockedLoop,PLL）、直流电压控制（DCVoltageControl,DVC）、交流电压控制（ACVoltageControl,AVC）与其相关性较大，而电流控制、甚至于开关控制则由于时间尺度小而基本与之无关[2-3]。当前针对直驱风机并弱电网的稳定性分析工作开展较多，并得到了许多有价值的结论[4-13]。在研究大规模直驱风电场并弱电网系统的稳定性问题时，建立所有机组的模型会带来工作量大、计算维数灾等问题，需要对其进行等值。现有针对风电场并网系统问题的研究大多以单机无穷大系统为背景，多机系统通常仅考虑相同控制参数、同种类型风电机组的情况[14]。在研究中，通常假设风电场为理想系统，即各机组的参数、出力等均完全相同，且经对称的集电线路接入电网，进而基于此假设将风电场等效为单机模型[5,14]。在假设风电场为理想系统的前提条件下，文献[15-16]将风机与电网接口处的电流...
