Transient Stability Analysis and Parameter Optimization of Voltage Source Converter Considering AC Power and DC Voltage Control

LU Kaidong; NIAN Heng; GU Zhenyu; HUA Bin; ZHANG Sen; HU Bin

doi:10.7500/AEPS20241220006

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Transient Stability Analysis and Parameter Optimization of Voltage Source Converter Considering AC Power and DC Voltage Control

Application Research | 更新时间：2026-02-28

- Transient Stability Analysis and Parameter Optimization of Voltage Source Converter Considering AC Power and DC Voltage Control
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 3, Pages: 156-166(2026)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.运达能源科技集团股份有限公司，浙江省杭州市 311199
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52325702);Science and Technology Project of Zhejiang Province(2024C01254);China Postdoctoral Science Foundation(2024M762824)
- DOI：10.7500/AEPS20241220006
  CLC：
- Received：20 December 2024，
  
  Revised：2025-04-15，
  
  Online First：02 September 2025，
  
  Published：10 February 2026
- 稿件说明：
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陆凯东,年珩,顾振宇等.兼顾交流功率与直流电压控制的VSC暂态稳定分析与参数优化[J].电力系统自动化,2026,50(3):156-166.

LU Kaidong,NIAN Heng,GU Zhenyu,et al.Transient Stability Analysis and Parameter Optimization of Voltage Source Converter Considering AC Power and DC Voltage Control[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(3):156-166.
陆凯东,年珩,顾振宇等.兼顾交流功率与直流电压控制的VSC暂态稳定分析与参数优化[J].电力系统自动化,2026,50(3):156-166. DOI： 10.7500/AEPS20241220006.

LU Kaidong,NIAN Heng,GU Zhenyu,et al.Transient Stability Analysis and Parameter Optimization of Voltage Source Converter Considering AC Power and DC Voltage Control[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(3):156-166. DOI： 10.7500/AEPS20241220006.

摘要

随着新能源和直流负载的快速增长，基于电压源型变流器（VSC）的交直流混合配电网得到了广泛研究。然而，随着分布式新能源和直流负载的增加，交直流混合配电网的直流侧和交流侧均面临功率波动问题，给电力系统的稳定运行带来了挑战。为此，文中提出了具备交流功率控制与直流电压控制的VSC混合控制方法，建立了兼顾暂态过程快速响应与较小功角超调量的VSC混合控制暂态特性数学模型。通过局部线性化方法，将复杂的功角稳定参数整定问题转化为根轨迹图特征根的选择问题，实现了VSC混合控制的参数优化设计。与现有方法相比，所提方法在系统功率波动时具有更好的稳定性，降低了系统功角失稳的风险。最后，通过仿真与实验验证了所提方法的有效性。

Abstract

With the rapid growth of renewable energy sources and DC loads

AC/DC hybrid distribution networks based on voltage source converters (VSCs) have been widely studied. However

with the increase of distributed renewable energy and DC loads

both the DC and AC sides of the AC/DC hybrid distribution network are facing power fluctuation problems

which pose challenges to the stable operation of the power system. To this end

a hybrid control method for VSCs is proposed

which incorporates AC power control (APC) and DC voltage control (DVC). A mathematical model of the transient characteristics of the VSCs with hybrid control is established

which considers the fast response during the transient process and the small overshoot of the power angle. Through the local linearization method

the complex problem of power angle stabilization parameter tuning is transformed into selecting the characteristic root from the root locus diagram

thereby achieving the optimization design of VSC parameters with hybrid control. Compared with existing methods

the proposed method has better stability during system power fluctuations and reduces the risk of system power angle instability. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified through simulation and experiments.

关键词

Keywords

references

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