【目的】跟网型换流器(grid-following converter,GFL)被广泛应用于新能源并网系统。电网发生故障引起电压跌落时,系统进入低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)过程。传统锁相环(phase-locked loop,PLL)的二阶模型因忽略电流暂...【目的】跟网型换流器(grid-following converter,GFL)被广泛应用于新能源并网系统。电网发生故障引起电压跌落时,系统进入低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)过程。传统锁相环(phase-locked loop,PLL)的二阶模型因忽略电流暂态过程,难以准确描述LVRT期间系统的动态特性,导致暂态同步稳定性的提升效果受限。为此,针对对称故障场景,提出一种适用于LVRT过程的电流内环协同控制策略,以增强系统暂态同步稳定性。【方法】基于PLL四阶动态方程,结合暂态能量函数法,分析PLL输出频率突变以及电流内环与PLL耦合作用对系统暂态同步稳定性的影响,并设计相应的控制策略:根据最优阻抗比动态调整电流参考值,以抑制故障期间暂态能量累积;通过在电流内环前馈解耦项中引入频率偏差补偿机制,加速暂态能量耗散过程。两者协同作用,提升系统在LVRT期间的暂态同步稳定性。【结果】PSCAD/EMTDC对称故障时域仿真结果表明:故障瞬间PLL输出频率突变量与电网电压跌落幅值成正比,增大系统失稳风险;所提控制策略能够有效抑制故障期间PLL输出频率偏差,显著降低虚拟功角首摆幅度,缩短故障清除后系统恢复时间,在不同电网参数下均表现出良好的适应性。【结论】所提电流内环协同控制策略,能够在对称故障期间有效抑制暂态能量累积,在故障清除后加速暂态能量耗散,有效提升了GFL并网系统在此类LVRT过程中的暂态同步稳定性。展开更多
文摘【目的】跟网型换流器(grid-following converter,GFL)被广泛应用于新能源并网系统。电网发生故障引起电压跌落时,系统进入低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)过程。传统锁相环(phase-locked loop,PLL)的二阶模型因忽略电流暂态过程,难以准确描述LVRT期间系统的动态特性,导致暂态同步稳定性的提升效果受限。为此,针对对称故障场景,提出一种适用于LVRT过程的电流内环协同控制策略,以增强系统暂态同步稳定性。【方法】基于PLL四阶动态方程,结合暂态能量函数法,分析PLL输出频率突变以及电流内环与PLL耦合作用对系统暂态同步稳定性的影响,并设计相应的控制策略:根据最优阻抗比动态调整电流参考值,以抑制故障期间暂态能量累积;通过在电流内环前馈解耦项中引入频率偏差补偿机制,加速暂态能量耗散过程。两者协同作用,提升系统在LVRT期间的暂态同步稳定性。【结果】PSCAD/EMTDC对称故障时域仿真结果表明:故障瞬间PLL输出频率突变量与电网电压跌落幅值成正比,增大系统失稳风险;所提控制策略能够有效抑制故障期间PLL输出频率偏差,显著降低虚拟功角首摆幅度,缩短故障清除后系统恢复时间,在不同电网参数下均表现出良好的适应性。【结论】所提电流内环协同控制策略,能够在对称故障期间有效抑制暂态能量累积,在故障清除后加速暂态能量耗散,有效提升了GFL并网系统在此类LVRT过程中的暂态同步稳定性。
