考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析

骆舒婕; 陈磊; 赵博元; 闵勇

doi:10.7500/AEPS20240508005

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考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析
- Analytical Calculation and Parameter Influence Analysis of VSC Transient Overvoltage Considering Phase-locked Loop Dynamics
- 电力系统自动化 2025年49卷第11期页码：168-177
- 作者机构：
  
  新型电力系统运行与控制全国重点实验室（清华大学电机工程与应用电子技术系），北京市 100084
- 作者简介：
  
  骆舒婕(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定性和可再生能源并网系统的稳定性分析。E-mail：luosj23@mails.tsinghua.edu.cn
  陈磊(1982—)，男，通信作者，博士，研究员，主要研究方向：新能源电力系统动态分析与运行。E-mail：chenlei08@tsinghua.edu.cn
  赵博元(1999—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定性和可再生能源并网系统的稳定性分析。E-mail：zhaoby21@mails.tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金委员会-国家电网公司智能电网联合基金集成项目(U2066602)
- DOI：10.7500/AEPS20240508005
  中图分类号：
- 收稿：2024-05-08，
  
  修回：2024-08-25，
  
  网络出版：2024-11-15，
  
  纸质出版：2025-06-10
- 稿件说明：
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骆舒婕,陈磊,赵博元等.考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析[J].电力系统自动化,2025,49(11):168-177.

LUO Shujie,CHEN Lei,ZHAO Boyuan,et al.Analytical Calculation and Parameter Influence Analysis of VSC Transient Overvoltage Considering Phase-locked Loop Dynamics[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):168-177.
骆舒婕,陈磊,赵博元等.考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析[J].电力系统自动化,2025,49(11):168-177. DOI： 10.7500/AEPS20240508005.

LUO Shujie,CHEN Lei,ZHAO Boyuan,et al.Analytical Calculation and Parameter Influence Analysis of VSC Transient Overvoltage Considering Phase-locked Loop Dynamics[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):168-177. DOI： 10.7500/AEPS20240508005.

摘要

随着新能源发电换流器等电力电子设备在电力系统中的占比持续提高，电网强度逐渐变弱，在交流短路故障后极易产生暂态过电压，引发连锁故障。文中基于电压源换流器低电压穿越控制模型，首先，分析了暂态过电压产生机理及锁相环动态对暂态过电压的影响。其次，基于锁相环控制方程，求解故障三阶段锁相环相位的近似解析解，进而，由电压相量图推导暂态过电压解析式。然后，通过过电压解析式，得到控制参数对故障清除后暂态过电压水平影响的连续变化趋势。最后，利用MATLAB电磁暂态仿真，验证了所求并网点电压解析式及参数影响过电压机理相关结论的有效性。

Abstract

With the continuous increase in the proportion of power electronic equipment such as new energy resource generation converters

the strength of the power grid is getting weaker. It is very easy to generate transient overvoltage after AC short-circuit fault

which triggers cascading failures. Based on the low voltage ride-through (LVRT) control model of voltage source converter (VSC)

firstly

this paper analyzes the generation mechanism of transient overvoltage and the influence of phase-locked loop (PLL) dynamics on transient overvoltage. Secondly

based on the PLL control equation

the approximate analytical solution of the phase for the three-stage PLL is solved

and the transient overvoltage analytical formula is derived from the voltage phasor diagram. Moreover

the transient overvoltage analytical equation is deduced from the voltage phase diagram. Then

the continuous variation trend of the influence of control parameters on the transient overvoltage level after fault clearing is obtained from the overvoltage analytical equation. Finally

MATLAB electromagnetic transient simulation is utilized to verify the validity of the derived analytical equation for the voltage at the grid-connected point and the conclusions related to the overvoltage mechanism influenced by parameters.

关键词

Keywords

references

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