【精彩论文】基于锁相环的并网VSC暂态失稳机理与控制方法

观点凝练

摘要：针对基于锁相环（phase locked loop, PLL）的电压源变流器（voltage source converter, VSC）面临的暂态失稳问题，考虑功率环的影响，对跟网控制型VSC的暂态失稳机理与控制方法进行了全面研究。首先，通过对PLL和功率环进行建模，推导VSC的暂态失稳边界；其次，以电网电压跌落为例，揭示同时考虑功率环和PLL影响时VSC并网系统的暂态失稳机理；然后，提出一种基于d轴重定向的自适应无功控制方法，该方法同时改善VSC功率外环和PLL同步环的暂态稳定运行边界，有效提高基于PLL的VSC并网系统的暂态稳定性；最后，通过硬件在环实验对所提出的暂态失稳机理和控制方法进行实验验证。研究结果表明，功率外环存在时VSC失稳的本质原因是功率环失稳，而非PLL同步失稳。
结论：本文以电网电压跌落故障为例，考虑功率外环的影响，全面研究了基于PLL的VSC并网系统的暂态失稳机理和暂态稳定性提高方法。经仿真验证取得以下结论。

（1）系统失稳的本质原因是功率环失稳，只有当功率外环不存在时，系统失稳才可归结为PLL失去与电网的同步；

（2）当发生电网电压跌落时，功率环失稳的临界电压是PLL临界失稳电压的倍，从而导致电网电压跌落时，功率环会先于PLL同步环失稳；

（3）重新定向 d 轴自适应无功控制方法，可同时改善功率环和PLL的稳定运行边界，并可根据电网电压跌落深度实现无功注入的自适应调节，有效提高了VSC的暂态稳定性。

引文信息

陈征, 胡鹏飞, 戴立宇, 等. 基于锁相环的并网VSC暂态失稳机理与控制方法[J]. 中国电力, 2022, 55(10): 77-86.CHEN Zheng, HU Pengfei, DAI Liyu, et al. Transient instability mechanism and control method of pll-based grid-connected VSC[J]. Electric Power, 2022, 55(10): 77-86.

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编辑：于静茹

校对：王文诗

审核：方彤

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