Transient Synchronous Stability Analysis of Parallel System of Grid-forming Converters Considering Current Limiting Switching

WU Feng; BAO Yanhong; ZHENG Jianyong; XU Taishan; REN Xiancheng; ZHANG Jinlong; YANG Kexin

doi:10.7500/AEPS20240516004

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Transient Synchronous Stability Analysis of Parallel System of Grid-forming Converters Considering Current Limiting Switching

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

- Transient Synchronous Stability Analysis of Parallel System of Grid-forming Converters Considering Current Limiting Switching
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 1, Pages: 14-26(2025)
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市211106
  2.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
  3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key Re&D Program of China(2022YFB2402701)
- DOI：10.7500/AEPS20240516004
  CLC：
- Received：16 May 2024，
  
  Revised：2024-09-30，
  
  Published Online：15 November 2024，
  
  Published：10 January 2025
- 稿件说明：
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吴峰,鲍颜红,郑建勇等.计及限流切换的构网型变换器并联系统暂态同步稳定分析[J].电力系统自动化,2025,49(1):14-26.

WU Feng,BAO Yanhong,ZHENG Jianyong,et al.Transient Synchronous Stability Analysis of Parallel System of Grid-forming Converters Considering Current Limiting Switching[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):14-26.
吴峰,鲍颜红,郑建勇等.计及限流切换的构网型变换器并联系统暂态同步稳定分析[J].电力系统自动化,2025,49(1):14-26. DOI： 10.7500/AEPS20240516004.

WU Feng,BAO Yanhong,ZHENG Jianyong,et al.Transient Synchronous Stability Analysis of Parallel System of Grid-forming Converters Considering Current Limiting Switching[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):14-26. DOI： 10.7500/AEPS20240516004.

摘要

电网短路故障下，并联运行的新能源构网型变换器暂态交互作用显著增强，增加了系统暂态同步失稳风险。文中首先建立了构网型变换器并联系统暂态交互模型。其次，借助传统同步发电机稳定理论，分析了暂态交互能量影响变换器稳定性的作用机理，进一步揭示了交互能量作用下的功角牵引机制将促使多变换器稳定性趋近一致或致使稳定性较差的变换器加速失稳。由此，提出了计及限流切换的构网型变换器并联系统稳定域构建方法，并通过稳定域分析了变换器运行状态及控制参数对系统暂态稳定性的影响规律。最后，仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

Abstract

Under short-circuit faults in the power grid

the transient interaction of renewable energy grid-forming converters operating in parallel is significantly enhanced

which increases the risk of transient synchronous instability of the system. First

this paper establishes a transient interaction model for the parallel system of grid-forming converters. Based on the traditional stability theory of synchronous generators

the mechanism of transient interaction energy affecting the stability of converters is analyzed. It is further revealed that the power angle traction mechanism under the effect of the interaction energy will promote the stability of multiple converters to approach consistency or make the converter with poor stability to accelerate the instability. Therefore

this paper proposes a method for constructing the stability region of the parallel system of grid-forming converters considering current limiting switching. The influence of the operating status and control parameters of the converter on the system transient stability is analyzed through the stability region. Finally

the simulation and experimental results verify the correctness of the theoretical analysis.

关键词

Keywords

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