Research on Characteristic Indices for Negative Resistive and Capacitive Effect of Two-level Voltage Source Converter

Facai XING; Zheng XU

doi:10.7500/AEPS20200710005

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Research on Characteristic Indices for Negative Resistive and Capacitive Effect of Two-level Voltage Source Converter

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Research on Characteristic Indices for Negative Resistive and Capacitive Effect of Two-level Voltage Source Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 13, Pages: 12-19(2021)
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200710005
  CLC：
- Received：10 July 2020，
  
  Revised：2020-12-31，
  
  Published Online：18 February 2021，
  
  Published：10 July 2021
- 稿件说明：
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邢法财,徐政.两电平电压源型换流器负阻性与容性效应特征指标研究[J].电力系统自动化,2021,45(13):12-19.

XING Facai,XU Zheng.Research on Characteristic Indices for Negative Resistive and Capacitive Effect of Two-level Voltage Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(13):12-19.
邢法财,徐政.两电平电压源型换流器负阻性与容性效应特征指标研究[J].电力系统自动化,2021,45(13):12-19. DOI： 10.7500/AEPS20200710005.

XING Facai,XU Zheng.Research on Characteristic Indices for Negative Resistive and Capacitive Effect of Two-level Voltage Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(13):12-19. DOI： 10.7500/AEPS20200710005.

摘要

为评估两电平电压源型换流器（VSC）并网系统的谐振不稳定风险，定义了4个描述两电平VSC负阻性与容性效应的特征指标。首先，基于简化等效电路，通过奈奎斯特稳定判据论证了VSC负电阻引起谐振不稳定的简单机理。然后，通过分析两电平VSC的交流侧扰动响应特性建立其端口阻抗模型。在此基础上，通过简化分析建立VSC端口电阻和端口电抗的宽频近似模型；据此定义了VSC负阻性与容性效应的特征指标，并对其影响因素进行了分析。最后，通过电磁暂态仿真验证了宽频近似模型的准确性和特征指标的有效性。算例分析表明，文中提出的特征指标可以定性评估两电平VSC并网系统的谐振不稳定风险。

Abstract

To evaluate the resonance instability risk of the two-level voltage source converter (VSC) grid-connected system

four characteristic indices describing the negative resistive and capacitive effect of the VSC are defined. Firstly

based on the simplified equivalent electrical circuit

the simple mechanism of the resonance instability caused by the negative-resistance of the VSC is illustrated by the Nyquist stability criterion. Then

the AC-side disturbance response characteristics of the two-level VSC are analyzed to build its port impedance model. On this basis

the broad-band approximate model of the port resistance and port reactance of the VSC is established through simplified analysis. Furthermore

the characteristic indices describing the negative resistive and capacitive effect of the VSC are defined and their influencing factors are analyzed. Finally

the accuracy of the broad-band approximate model and the effectiveness of the characteristic indices are verified by electro-magnetic transient simulation. Case studies indicate that the resonance instability risk of the two-level VSC grid-connected system can be evaluated qualitatively through the proposed characteristic indices.

关键词

Keywords

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