Impedance Stability Analysis and Promotion Strategy of Islanded Microgrid Dominated by Grid-connected and Grid-following Converters

HU Yufei; TIAN Zhen; ZHA Xiaoming; SUN Jianjun; LI Yixiang; WAN Zijing

doi:10.7500/AEPS20220408001

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Impedance Stability Analysis and Promotion Strategy of Islanded Microgrid Dominated by Grid-connected and Grid-following Converters

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Impedance Stability Analysis and Promotion Strategy of Islanded Microgrid Dominated by Grid-connected and Grid-following Converters
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 24, Pages: 121-131(2022)
- 作者机构：
  
  武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Youth Fund of National Natural Science Foundation of China(52007134);Major Integration Project of Smart Grid Joint Fund from National Natural Science Foundation of China(U1866601);Fundamental Research Funds for the Central Universities(2042021kf0014)
- DOI：10.7500/AEPS20220408001
  CLC：
- Received：08 April 2022，
  
  Revised：2022-07-01，
  
  Published Online：14 November 2022，
  
  Published：25 December 2022
- 稿件说明：
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胡宇飞,田震,查晓明等.构网型与跟网型变流器主导孤岛微网阻抗稳定性分析及提升策略[J].电力系统自动化,2022,46(24):121-131.

HU Yufei,TIAN Zhen,ZHA Xiaoming,et al.Impedance Stability Analysis and Promotion Strategy of Islanded Microgrid Dominated by Grid-connected and Grid-following Converters[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):121-131.
胡宇飞,田震,查晓明等.构网型与跟网型变流器主导孤岛微网阻抗稳定性分析及提升策略[J].电力系统自动化,2022,46(24):121-131. DOI： 10.7500/AEPS20220408001.

HU Yufei,TIAN Zhen,ZHA Xiaoming,et al.Impedance Stability Analysis and Promotion Strategy of Islanded Microgrid Dominated by Grid-connected and Grid-following Converters[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):121-131. DOI： 10.7500/AEPS20220408001.

摘要

以电力电子变流器为主导的100%新能源孤岛微网系统，由于其自身的低惯量、弱阻尼特性且缺少大电网稳定的频率和电压支撑，面临着更严峻的失稳风险。首先，文中针对无电网支撑且由逆变器主导的孤岛微网系统，基于谐波线性化建立了序阻抗模型，分析了无功环路及控制延时对阻抗特性的影响。然后，基于系统阻抗网络模型构建了Nyquist稳定判据，充分考虑系统参数对稳态工作点的影响，详细分析了系统稳态工作点和控制参数对微网系统稳定性的影响。基于系统稳定性分析结果，提出了一种适应系统工况变化的虚拟阻抗设计方法，显著提高了系统稳定性。最后，基于RT-LAB实验平台验证了理论分析的准确性。

Abstract

The 100% renewable energy islanded microgrid system dominated by power electronic converters is facing more severe instability risk due to its low inertia

weak damping characteristics and lack of stable frequency and voltage support of the large power grid. First

for the islanded microgrid system without grid support and dominated by inverters

the sequence impedance model is established based on harmonic linearization. Besides

the influence of the reactive power loop and control delay on impedance characteristics is analyzed. Then

based on the sequence impedance network model

the Nyquist stability criterion is constructed. The impact of system parameters on the steady-state operating point is fully considered

and the influence of the system steady-state point and control parameters on the stability of the microgrid system is analyzed in detail. Furthermore

based on the results of system stability analysis

a virtual impedance design method that adapts to the changes in system operating conditions is proposed

which significantly improves the system stability. Finally

the accuracy of the theoretical analysis is verified based on the RT-LAB experiment platform.

关键词

Keywords

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