MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析

张海涛; 沙子豪; 吴为; 韩吉治; 张儒锡; 王秀丽; 王锡凡

doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1070

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MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析

更新时间：2025-12-18

- MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析
- Vol. 49, Issue 8, Pages: 3405-3415(2025)
- 作者机构：
  
  1. 西安交通大学电气工程学院
  2. 南方电网科学研究院有限责任公司
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1070
  CLC： M712;TM721.3
- Published：2025
- 稿件说明：
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张海涛, 沙子豪, 吴为, et al. MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析[J]. 2025, 49(8): 3405-3415.
DOI：

张海涛, 沙子豪, 吴为, et al. MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析[J]. 2025, 49(8): 3405-3415. DOI： 10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1070.

摘要

随着新能源发电系统的大量接入，柔性直流输电系统发展迅速，但宽频振荡问题对系统产生了严重威胁。模块化多电平换流器(modular multilevel converter

MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备，其导纳模型是系统稳定性分析的基础。聚焦于交直流系统耦合作用下MMC并网系统的宽频振荡问题，该文以模块化多电平换流器交、直流端口导纳建模为突破口，基于谐波状态空间法，提出并建立了交-直流混合导纳模型，实现对交、直流端口自导纳特性与交直流端口间耦合特性的精准刻画；其次，结合交-直流混合导纳模型与矩阵舒尔变换，提出了适用于MMC并网系统的宽频振荡评估与分析方法，显式表征了交流系统侧、直流系统侧以及交直流系统间耦合作用对系统稳定性的影响，实现了对导致系统失稳不同原因的有效辨识，揭示了一种新型的交直流系统间耦合作用引发的并网系统宽频带振荡的机理。最后，通过MATLAB/Simulink仿真结果的对比，验证了交-直流混合导纳模型的准确性、其用于稳定性分析的优越性及所提系统稳定性分析方法的有效性。

Abstract

关键词

Keywords

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徐政.柔性直流输电系统[M].机械工业出版社,2016.

张贤达, 著.矩阵分析与应用[M].清华大学出版社,2013.

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方辉,周敬森,王皓正,向红吉,辛业春.基于谐波状态空间的MMC背靠背直流输电系统阻抗建模及稳定性分析[J].智慧电力,2023(03).

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吴天昊,谢小荣,姜齐荣,柴炜.考虑频率耦合及交直流端口耦合效应的并网变流器三端口导纳模型[J].中国电机工程学报,2022(01).

曾锋,李崇涛,舒进,赵昱迪,张建新.基于阻抗法的稳定性判据论证及其适用性分析[J].电力系统自动化,2021(08).

刘天琪,周攀,王顺亮,马俊鹏,张海川.考虑多频率谐波动态的模块化多电平换流器建模及耦合特性分析[J].电网技术,2021(08).

宗皓翔,吕敬,张琛,蔡旭,饶芳权.MMC多维阻抗模型及其在风场–柔直交互稳定分析中的应用[J].中国电机工程学报,2021(14).

年珩,朱茂玮,徐韵扬,陈亮,朱琼锋,李庆.基于谐波传递矩阵的MMC换流站频率耦合特性建模与分析[J].电力系统自动化,2020(06).

郝全睿,李东.D-Q坐标系下模块化多电平换流器的交流阻抗模型研究[J].全球能源互联网,2020(02).

郭贤珊,刘泽洪,李云丰,卢亚军.柔性直流输电系统高频振荡特性分析及抑制策略研究[J].中国电机工程学报,2020(01).

许冬,王璋,陈东,尹太元,尹诗媛.考虑桥臂多谐波耦合的模块化多电平换流器直流侧阻抗建模方法[J].电网技术,2019(07).

万磊,汤涌,吴文传,王铁柱.基于模块化多电平换流器的高压直流电网机电暂态仿真模型[J].电网技术,2017(07).

吕敬,蔡旭,张占奎,迟永宁.海上风电场经MMC-HVDC并网的阻抗建模及稳定性分析[J].中国电机工程学报,2016(14).

王姗姗,周孝信,汤广福,贺之渊,滕乐天,刘隽.模块化多电平电压源换流器的数学模型[J].中国电机工程学报,2011(24).

Zhang Haitao,Mehrabankhomartash Mahmoud,Saeedifard Maryam,Zou Yuntao,Meng Yongqing,Wang Xiuli.Impedance Analysis and Stabilization of Point-to-Point HVDC Systems based on a Hybrid AC/DC Impedance Model[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2020.

Ji Ke,Pang Hui,Yang Jie,Tang Guangfu.Dc Side Harmonic Resonance Analysis of MMC-HVDC Considering Wind Farm Integration[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2020.

Jing Lyu,Xin Zhang,Xu Cai,Marta Molinas.Harmonic State-Space Based Small-Signal Impedance Modeling of a Modular Multilevel Converter With Consideration of Internal Harmonic Dynamics[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2019.

Julian Freytes,Samy Akkari,Pierre Rault,Mohamed Moez Belhaouane,François Gruson,Frédéric Colas,Xavier Guillaud.Dynamic Analysis of MMC-Based MTDC Grids: Use of MMC Energy to Improve Voltage Behavior[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2019.

Ji Ke,Tang Guangfu,Yang Jie,Li Yunfeng,Liu Dong.Harmonic Stability Analysis of MMC-Based DC System using DC Impedance Model[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2019.

Sun Jian,Liu Hanchao.Sequence Impedance Modeling of Modular Multilevel Converters[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2017.

Barnes Mike,Van Hertem Dirk,Teeuwsen Simon P.,Callavik Magnus.HVDC Systems in Smart Grids[J].Proceedings of the IEEE,2017.

Kwon JunBum,Wang Xiongfei,Blaabjerg Frede,Bak Claus Leth,Sularea Vasile Simion,Busca Cristian.Harmonic Interaction Analysis in a Grid-Connected Converter Using Harmonic State-Space (HSS) Modeling[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2017.

Wen, Bo,Boroyevich, Dushan,Burgos, Rolando,Mattavelli, Paolo,Shen, Zhiyu.Analysis of D-Q Small-Signal Impedance of Grid-Tied Inverters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2016.

Jamshidifar, Aliakbar,Jovcic, Dragan.Small-Signal Dynamic DQ Model of Modular Multilevel Converter for System Studies[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2016.

Dong Dong,Bo Wen,Dushan Boroyevich,Paolo Mattavelli,Yaosuo Xue.Analysis of Phase-Locked Loop Low-Frequency Stability in Three-Phase Grid-Connected Power Converters Considering Impedance Interactions.[J].IEEE Trans. Industrial Electronics,2015.

Saad, H.,Dennetiere, S.,Mahseredjian, J.,Delarue, P.,Guillaud, X.,Peralta, J.,Nguefeu, S..Modular Multilevel Converter Models for Electromagnetic Transients[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2014.

Sheng Liu,Zheng Xu,Wen Hua,Geng Tang,Yinglin Xue.Electromechanical Transient Modeling of Modular Multilevel Converter Based Multi-Terminal HVDC Systems[J].IEEE Transactions on Power Systems: A Publication of the Power Engineering Society,2014.

Song, Q.,Liu, W.,Li, X.,Rao, H.,Xu, S.,Li, L..A Steady-State Analysis Method for a Modular Multilevel Converter[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2013.

Kalle Ilves,Antonios Antonopoulos,Staffan Norrga,Hans-Peter Nee.Steady-State Analysis of Interaction Between Harmonic Components of Arm and Line Quantities of Modular Multilevel Converters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2012.

Guan, M.,Xu, Z..Modeling and Control of a Modular Multilevel Converter-Based HVDC System Under Unbalanced Grid Conditions[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2012.

Arrillaga J.,Medina A..The Harmonic Domain. A frame of reference for power system harmonic analysis[J].IEEE Transactions on Power Systems: A Publication of the Power Engineering Society,1995(1).

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