Adaptability Analysis and Enhancement of Grid-forming Converter for Wide-range Short-circuit Ratio

LIU Long; HU Bin; WANG Yaoxin; LIAO Yuming; HUANG Xudong; NIAN Heng

doi:10.7500/AEPS20240404002

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Adaptability Analysis and Enhancement of Grid-forming Converter for Wide-range Short-circuit Ratio

Grid-forming Technology | 更新时间：2025-06-16

- Adaptability Analysis and Enhancement of Grid-forming Converter for Wide-range Short-circuit Ratio
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 2, Pages: 64-72(2025)
- 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：
  
  National Natural Science Foundation of China(52325702)
- DOI：10.7500/AEPS20240404002
  CLC：
- Received：04 April 2024，
  
  Revised：2024-07-28，
  
  Published Online：12 October 2024，
  
  Published：25 January 2025
- 稿件说明：
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刘龙,胡彬,王垚鑫等.构网型变流器宽短路比范围适应性分析与提升[J].电力系统自动化,2025,49(2):64-72.

LIU Long,HU Bin,WANG Yaoxin,et al.Adaptability Analysis and Enhancement of Grid-forming Converter for Wide-range Short-circuit Ratio[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(2):64-72.
刘龙,胡彬,王垚鑫等.构网型变流器宽短路比范围适应性分析与提升[J].电力系统自动化,2025,49(2):64-72. DOI： 10.7500/AEPS20240404002.

LIU Long,HU Bin,WANG Yaoxin,et al.Adaptability Analysis and Enhancement of Grid-forming Converter for Wide-range Short-circuit Ratio[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(2):64-72. DOI： 10.7500/AEPS20240404002.

摘要

随着新能源渗透率的增大，电网的复杂度也随之增加，基于构网控制的并网变流器面临电网短路比宽范围变化的并网环境。为了研究构网型变流器并网时潜在的稳定性问题，并提升其在宽短路比范围电网下的适应性，文中建立了考虑功率控制、坐标变换以及电压-电流控制的阻抗模型，通过分析降阶阻抗模型揭示了构网型变流器与强网交互时的失稳机理。进而，提出了混合虚拟阻抗法，在全频段内提升了构网型变流器的并网稳定性以及在复杂电网环境下的适应性。最后，通过实验验证了阻抗特性分析的正确性与所提控制策略的有效性。

Abstract

With the increase of penetration of renewable energy sources

the complexity of the power grid also escalates. Grid-forming (GFM) converters face the grid-connection environment with a wide range of short-circuit ratio of the power grid. In order to study the potential stability issues of the GFM converter and enhance its adaptability in the power grid with a wide range of short-circuit ratio

this paper establishes an impedance model considering power control

coordinate transformation

and voltage-current control. By analyzing the order-reduced impedance model

the instability mechanism of the GFM converter interacting with a strong power grid is revealed. Then

a hybrid virtual impedance method is proposed to improve the grid-connection stability of GFM converters over a wide frequency range and enhance the adaptability in complex grid environments. Finally

the correctness of the impedance characteristic analysis and the effectiveness of the proposed control strategy are verified through the experiment.

关键词

Keywords

references

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