Wideband Harmonic Coordinated Suppression Strategy for Grid-forming Converters Based on Impedance Vector Reshaping

ZHAO Tong; WU Chao; WANG Yong; REN Lei

doi:10.7500/AEPS20250506006

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Wideband Harmonic Coordinated Suppression Strategy for Grid-forming Converters Based on Impedance Vector Reshaping

Basic Research | 更新时间：2026-08-21

- Wideband Harmonic Coordinated Suppression Strategy for Grid-forming Converters Based on Impedance Vector Reshaping
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 15, Pages: 256-267(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海交通大学电气工程学院，上海市 200240
  2.湖南省湘电试验研究院有限公司，湖南省长沙市 410219
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52207063)
- DOI：10.7500/AEPS20250506006
  CLC：
- Received：06 May 2025，
  
  Revised：2025-07-17，
  
  Online First：06 July 2026，
  
  Published：10 August 2026
- 稿件说明：
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赵统,吴超,王勇等.基于阻抗矢量重塑的构网型变流器宽频带谐波协同抑制策略[J].电力系统自动化,2026,50(15):256-267.

ZHAO Tong,WU Chao,WANG Yong,et al.Wideband Harmonic Coordinated Suppression Strategy for Grid-forming Converters Based on Impedance Vector Reshaping[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(15):256-267.
赵统,吴超,王勇等.基于阻抗矢量重塑的构网型变流器宽频带谐波协同抑制策略[J].电力系统自动化,2026,50(15):256-267. DOI： 10.7500/AEPS20250506006.

ZHAO Tong,WU Chao,WANG Yong,et al.Wideband Harmonic Coordinated Suppression Strategy for Grid-forming Converters Based on Impedance Vector Reshaping[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(15):256-267. DOI： 10.7500/AEPS20250506006.

摘要

当电网存在背景谐波时，应用于薄弱电网的构网型变流器的公共耦合点会产生谐波电压和谐波电流。现有研究多侧重于谐波电压抑制以保证电压质量，而缺少对谐波电流抑制的研究，这会导致谐波电流超标。因此，如何实现公共耦合点谐波电压、电流的协同抑制已成为当前的关键技术问题。目前，主流的谐波电压抑制策略本质上均可等效为通过降低构网型变流器在谐波频段的阻抗幅值来实现抑制效果，但对变流器阻抗的相位特性缺乏关注，而变流器阻抗的相位特性对于谐波电压和电流的协同抑制有显著影响。因此，文中提出一种基于阻抗矢量重塑的谐波电压和电流抑制策略。该策略通过同时重塑构网型变流器的阻抗幅值和相位来实现对公共耦合点谐波电压、电流的协同抑制，使其均满足并网标准要求。阻抗矢量重塑策略基于对阻抗模型幅值和相位特性的深入分析，设计出匹配的宽频带控制器，使得其在与基波控制解耦的情况下，保持在谐波频段的控制效果。该策略无须提取各次谐波分量，简化了控制实现过程；同时，其宽频带特性增强了对电网频率及谐波频率波动的适应能力。最后，实验结果验证了所提策略的有效性与准确性。

Abstract

When background harmonics exist in the power grid

grid-forming converters applied to weak grids will generate harmonic voltages and harmonic currents at the point of common coupling (PCC). Most existing research focuses on harmonic voltage suppression to guarantee voltage quality

while studies on harmonic current suppression are insufficient

which may lead to excessive harmonic current distortion. Therefore

the coordinated suppression of harmonic voltage and current at the PCC has become a key technical challenge at present. Essentially

mainstream harmonic voltage suppression strategies achieve suppression by reducing the impedance magnitude of grid-forming converters in the harmonic frequency band. However

little attention has been paid to the phase characteristics of converter impedance

which exert a significant impact on the coordinated suppression of harmonic voltage and current. Accordingly

this paper proposes a harmonic voltage and current suppression strategy based on impedance vector reshaping. The proposed strategy simultaneously reshapes both the magnitude and phase of the grid-forming converter’s impedance to realize the coordinated suppression of PCC harmonic voltage and current

ensuring both comply with grid-connected standards. Based on an in-depth analysis of the magnitude and phase characteristics of the impedance model

a matched wideband controller is designed for the impedance vector reshaping strategy. The controller maintains satisfactory control performance over harmonic frequency bands while achieving decoupling from fundamental-frequency control. This strategy eliminates the need for extracting individual harmonic components

simplifying control implementation. Meanwhile

its wideband characteristic improves adaptability to fluctuations in grid frequency and harmonic frequencies. Finally

experimental results verify the effectiveness and accuracy of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

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