Key Converter Identification and Low-frequency Oscillation Mitigation Strategy for Grid-forming Converter Multi-machine Systems

TAN Feng; WU Chen; LENG Ruohan; LUO Liangxiao; GAO Huisheng; XIN Huanhai

doi:10.7500/AEPS20251215002

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Key Converter Identification and Low-frequency Oscillation Mitigation Strategy for Grid-forming Converter Multi-machine Systems

Grid-forming Technology | 更新时间：2026-11-04

- Key Converter Identification and Low-frequency Oscillation Mitigation Strategy for Grid-forming Converter Multi-machine Systems
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 21, Pages: 53-64(2026)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.云南电网规划建设研究中心，云南省昆明市 650033
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Project of Yunnan Power Grid Co., Ltd(YNKJXM20250001)
- DOI：10.7500/AEPS20251215002
  CLC：
- Received：15 December 2025，
  
  Revised：2026-07-02，
  
  Online First：21 August 2026，
  
  Published：10 November 2026
- 稿件说明：
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谭枫,吴琛,冷若寒等.构网型变流器多机系统关键变流器辨识与低频振荡抑制策略[J].电力系统自动化,2026,50(21):53-64.

TAN Feng,WU Chen,LENG Ruohan,et al.Key Converter Identification and Low-frequency Oscillation Mitigation Strategy for Grid-forming Converter Multi-machine Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(21):53-64.
谭枫,吴琛,冷若寒等.构网型变流器多机系统关键变流器辨识与低频振荡抑制策略[J].电力系统自动化,2026,50(21):53-64. DOI： 10.7500/AEPS20251215002.

TAN Feng,WU Chen,LENG Ruohan,et al.Key Converter Identification and Low-frequency Oscillation Mitigation Strategy for Grid-forming Converter Multi-machine Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(21):53-64. DOI： 10.7500/AEPS20251215002.

摘要

随着构网型变流器并网规模的扩大，多台构网型变流器间的交互作用易诱发低频振荡问题。若所有构网型变流器均引入附加控制回路或优化参数来抑制低频振荡问题，控制参数的设计复杂度将显著增加。为此，文中提出一种基于参与因子的关键构网型变流器辨识与低频振荡抑制策略，仅需对少数关键变流器施加控制即可改善系统稳定性。具体地，文中从Rayleigh商出发，证明构网型变流器多机系统的参与因子具有集中分布特性，即参与因子仅在少数几个构网型变流器节点上取得较大值

而在其他节点上几乎为零。据此，将参与因子高的少数变流器定义为关键变流器，并对其实施针对性抑制。研究表明，仅需对少数关键变流器选择性引入附加控制回路或优化控制参数，即可显著提升系统的小干扰稳定裕度。最后，采用仿真算例验证了所提策略的有效性。

Abstract

With the expansion of grid-forming (GFM) converter grid-connected scale

the interactions among multiple GFM converters tend to induce low-frequency oscillations. If additional control loops are introduced to or parameters are optimized for all GFM converters to suppress low-frequency oscillations

the complexity of control parameter design will increase significantly. To address this issue

this paper proposes a participation-factor-based identification method for critical GFM converters and a corresponding low-frequency oscillation suppression strategy. Only a small number of critical converters need to be controled to improve system stability. Specifically

starting from the Rayleigh quotient

this paper proves that the participation factors of the GFM converter multi-machine system exhibit a concentrated distribution characteristic. That is

large participation factor values appear only at a few GFM converter nodes

while the values at other nodes are nearly zero. Accordingly

the few converters with high participation factors are defined as critical converters

and targeted oscillation suppression is implemented on them. Studies show that selectively introducing additional control loops or optimizing control parameters for only a small set of critical converters can markedly improve the small-signal stability margin of the system. Finally

simulation cases are adopted to verify the effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

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