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控制与算法 构网型GFM ★ 5.0

考虑电流限幅的构网型变流器暂态稳定分析与自适应限幅方法

Transient Stability Analysis and Adaptive Current Limiting Method for Grid-Forming Converters Considering Current Limitation

作者 何宏亮 · 肖晃庆 · 张利东
期刊 电力系统自动化
出版日期 2025年1月
卷/期 第 49 卷 第 2 期
技术分类 控制与算法
技术标签 构网型GFM
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 电压源变流器 构网型变流器 电流限幅 暂态稳定性 功角特性曲线 等面积法则 何宏亮 肖晃庆 张利东 电力系统自动化 Automation of Electric Power Systems
版本:
电流限幅环节显著影响构网型变流器的暂态同步机制与动态特性。本文基于功角特性曲线,分析传统d轴优先限幅策略在大扰动下的动态行为,指出在电压暂降且故障未及时切除时,变流器可能“锁死”于限幅模式。为此提出一种自适应限幅方法,通过引入自适应系数调节限幅状态下的功角特性。确定系数范围以确保系统可恢复,并利用等面积法则选取最优值,提升极限切除角与切除时间。PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析与所提控制策略的有效性。
电流限幅环节的引入深刻改变了构网型变流器的暂态同步机制与动态特性.为研究大扰动故障下电流限幅环节对构网型变流器暂态同步稳定性的影响,基于功角特性曲线分析了传统d轴优先限幅策略在故障条件下的动态特性.在电网电压暂降且未及时切除故障的工况下,变流器将会"锁死"在限幅控制模式.针对这一问题,提出一种自适应限幅方法,引入自适应系数调整限幅状态下构网型变流器的功角特性曲线.首先,确定自适应系数的取值范围,以保证变流器在各工况下均能恢复正常运行状态.然后,采用等面积法则选取自适应系数最优取值,使变流器获得最大极限切除角和极限切除时间.最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性以及自适应限幅控制策略的有效性.
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SunView 深度解读

该自适应电流限幅技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制具有重要应用价值。针对电网电压暂降故障场景,传统d轴优先限幅易导致变流器锁死问题,影响系统暂态稳定性。所提自适应限幅方法通过动态调节功角特性,可显著提升ST储能系统在弱电网和微电网场景下的故障穿越能力和极限切除时间。该技术可直接应用于阳光电源构网型储能变流器的电流保护策略优化,增强PowerTitan系统在独立组网和黑启动工况下的暂态同步稳定性,提升产品在高比例新能源接入场景的并网适应性,对iSolarCloud平台的故障预测与智能诊断功能也具有理论支撑作用。