考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

解润生; 张国荣; 解宝

doi:10.7500/AEPS20230223004

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考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制
- Analysis and Suppression of Harmonic Instability for Grid-connected Inverter System Considering Characteristics of Long Transmission Cable
- 电力系统自动化 2024年48卷第2期页码：128-139
- 作者机构：
  
  1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市 230009
  2.光伏系统教育部工程研究中心(合肥工业大学),安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
  
  解润生(1990—)，男，博士研究生，主要研究方向：新能源发电系统的建模与优化控制。E-mail：runsheng_xie314@hotmail.com
  张国荣(1963—)，男，通信作者，博士生导师，主要研究方向：电能质量控制技术、新能源发电技术。E-mail：zhanggrcao@163.com
  解宝(1992—)，男，博士，讲师，主要研究方向：新能源发电系统的建模与优化控制。E-mail：x.bao@hfut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2017YFB0903100);国家电网公司科技项目(521104170043)
- DOI：10.7500/AEPS20230223004
  中图分类号：
- 收稿：2023-02-23，
  
  修回：2023-09-28，
  
  纸质出版：2024-01-25
- 稿件说明：
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解润生,张国荣,解宝.考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制[J].电力系统自动化,2024,48(2):128-139.

XIE Runsheng,ZHANG Guorong,XIE Bao.Analysis and Suppression of Harmonic Instability for Grid-connected Inverter System Considering Characteristics of Long Transmission Cable[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):128-139.
解润生,张国荣,解宝.考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制[J].电力系统自动化,2024,48(2):128-139. DOI： 10.7500/AEPS20230223004.

XIE Runsheng,ZHANG Guorong,XIE Bao.Analysis and Suppression of Harmonic Instability for Grid-connected Inverter System Considering Characteristics of Long Transmission Cable[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):128-139. DOI： 10.7500/AEPS20230223004.

摘要

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险，且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性，研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先，基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值，同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节，建立

旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型；其次，采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节，并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响；再次，提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法，并对改进后系统的谐波稳定性进行分析；最后，基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证，实验结果验证了理论分析的正确性。

Abstract

The interaction between the long transmission cable (LTC) and the grid-connected inverter can easily cause the risk of harmonic instability of the system. Ignoring the frequency-dependent characteristics of the line may lead to stability misjudgment. In order to evaluate the stability of the grid-connected inverter system

the distribution parameter characteristics and frequency-dependent characteristics of LTCs are taken into account in this paper. Firstly

the equivalence of the AC system is carried out based on the vector fitting method

and the high-frequency state-space model of the grid-connected inverter system in the

coordinate system is established with consideration of the inner and outer loop control

phase-locked loop and control delay. Secondly

the key influencing links leading to the harmonic instability are identified by using the participation factor analysis method. Meanwhile

the influences of the frequency-dependent characteristics of LTCs

delay time

controller parameters

cable length

and power grid impedance on the system harmonic stability are analyzed by using the root locus method. Thirdly

a method for improving the system stability is proposed based on the parametric sensitivity analysis and the matrix similarity transformation

and the harmonic stability of the improved system is analyzed. Finally

the verification is carried out on the RT-LAB based hardware-in-loop experimental platform

and the experimental results verify the correctness of theoretical analysis.

关键词

Keywords

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