摘要
随着并网光伏电站（PV）对同步发电机的日益替代，现代电力系统的仅基于输出的模态辨识面临新的挑战。除降低系统惯量外，变流器动态特性通过快速控制环路和控制引起的相互作用，改变了测量响应的频谱特性，重新分配了模态能量，并降低了传统辨识方法的物理解释性。本文研究了变流器引起的频谱污染对两种仅基于输出的模态辨识技术的影响：经典Prony分析和基于旋转不变性技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）。时域响应取自Kundur两区域基准系统，其中一个同步发电机被采用标准WECC动态模型REGC_A、REEC_A和REPC_A建模的大规模并网光伏电站所替代。对一个完全同步参考工况以及恒定有功功率控制和恒定电压控制运行模式进行了对比分析。为补充传统的基于重构的指标，本文提出了物理能量相关性（PER）指标，该指标通过频率加权函数量化已辨识模态能量中与物理相关动态现象相关联的比例。由于PER不需要预期模态频谱的先验知识，它为评估仅基于输出的模态分解的物理意义提供了一种灵活的框架。结果表明，尽管在同步条件下Prony分析能够提供准确的重构，但变流器引起的频谱污染会逐步将模态能量转移至物理相关性有限的高频分量。相比之下，TLS-ESPRIT始终将模态能量集中在主要的机电频率带内。这些结果表明，PER通过评估所辨识模态频谱的物理相关性，补充了传统的重构指标，并突出了TLS-ESPRIT在变流器主导的低惯量电力系统中的优越鲁棒性。
