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第49卷第1期2025年1月10日Vol.49No.1Jan.10,2025

DOI：10.7500/AEPS20240516004

计及限流切换的构网型变换器并联系统暂态同步稳定分析

1，2，32，312，32，32，32

吴峰，鲍颜红，郑建勇，徐泰山，任先成，张金龙，杨可昕

（1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市211106；2.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），

江苏省南京市211106；3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市211106）

摘要：电网短路故障下，并联运行的新能源构网型变换器暂态交互作用显著增强，增加了系统暂态

同步失稳风险。文中首先建立了构网型变换器并联系统暂态交互模型。其次，借助传统同步发电

机稳定理论，分析了暂态交互能量影响变换器稳定性的作用机理，进一步揭示了交互能量作用下的

功角牵引机制将促使多变换器稳定性趋近一致或致使稳定性较差的变换器加速失稳。由此，提出

了计及限流切换的构网型变换器并联系统稳定域构建方法，并通过稳定域分析了变换器运行状态

及控制参数对系统暂态稳定性的影响规律。最后，仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：构网型变换器；暂态稳定；并联运行；暂态交互能量；稳定域；限流

0引言暂态稳定性提升策略展开了大量研究，并取得了诸

多研究成果。文献［11］研究了故障后平衡点是否存

大力发展风、光等新能源是中国实现“双碳”战

在对稳定性的影响，提出了提升暂态稳定性的控制

略目标的重要举措，截至2023年底，风电、光伏发电

器设计方法；文献［12-13］通过临界切除角和临界切

的装机容量为1.05TW，占比达到36%，发电量为

［1］除时间量化分析了不同同步控制环节、无功电压控

1200TW·h，占比达到15.3%。预计到2030年，

制环节、内外环对暂态稳定性的影响，并通过功角特

风电、光伏发电装机容量占比和发电量占比将分别

［2］性揭示了构网型变换器暂态失稳机理。文献［14］研

达到40%和20%。基于跟网型（grid-following，

究了限流模式对变换器暂态稳定性的影响，并给出

GFL）控制架构的大规模新能源经电力电子变换器

了提升临界切除时间的限流模式下最优电流相位

（下文简称“变换器”）接入电网导致同步发电机主导

［3］角。上述研究均以单构网型变换器并网系统为研究

的电网稳定特性发生显著变化，暂态、动态主动支

［4］对象，其结论无法直接拓展到多变换器系统中。

撑能力持续减弱，给电网安全稳定运行带来严峻

未来，构网型变换器并联运行场景将广泛存在

挑战。借鉴同步发电机物理机理、能够自主建立交

于新能源场站内。从广义上讲，新能源基地多个构

流电压并通过自身输出功率实现与交流电网同步的

网型场站的并列运行也属于该范畴。已有研究表

构网型（grid-