本书第1章中介绍了目前常用的小信号稳定性分析方法,其中阻抗分析法因其不受系统结构参数已知性限制的优点,成为小信号稳定性分析领域的主流方法。目前的阻抗建模研究涵盖大多数新能源电力系统中的交直流并网设备,如在风电领域常见的直驱永磁风电机组、双馈风电机组等。在获得可靠的阻抗模型后,通过对多机组、场站以及复杂线路进行集成,可以获得新能源设备并网的阻抗聚合等值模型 [10] 。在考虑频率耦合特性后,无论是 dq 阻抗还是序阻抗,其表达式通常用二维的矩阵来表示。
获取阻抗特性主要有三种方法,即解析阻抗建模、仿真模型测量和实物测量。解析阻抗建模是直接推导阻抗解析表达式,从而分析阻抗特性。仿真模型测量法通过测量仿真模型来获取阻抗特征。实物测量则是指通过测量装置测量实际设备阻抗特性。解析阻抗建模和仿真模型测量方法需要获得其准确的内部结构和参数,但在实际情况中,存在诸多局限性,如设备厂商的商业保密、集成设备的多样性等问题。因此,多数的并网设备是无法解析的“黑箱”模型,或是仅知悉部分结构和参数的“灰箱”模型,无法建立准确的详细模型。基于阻抗测量的分析方法可以不依赖电网、设备的详细结构与参数,在系统小信号稳定性分析、参数辨识等研究中发挥积极意义。阻抗测量方法较多,可从多个角度对阻抗测量方法进行分类。按是否通过外部设备向被测系统注入扰动信号,可以将阻抗测量方法分为无源测量和有源扰动注入测量两类;根据阻抗参考坐标系的不同,可以分为静止坐标系下的序阻抗测量和旋转坐标系下的 dq 阻抗测量。
本章2.2节将介绍频域小信号阻抗概念和频率耦合特性。2.3节将从无源测量和有源测量角度出发介绍阻抗测量方法。2.4节将主要介绍阻抗扫频测量方法,并介绍静止坐标系下的正负序阻抗和旋转直角坐标系下的 dq 阻抗测量机理,以及讨论扫频扰动的注入方式和扰动信号类型。2.5节将主要介绍扰动注入设备电路拓扑和几种典型的阻抗测量装置。