考虑储能变流器并网振荡频率耦合特性的自适应抑制控制

刘崇茹; 张乃文; 王瑾媛; 苏晨博; 朱祺; 熊明达

doi:10.7500/AEPS20240806008

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考虑储能变流器并网振荡频率耦合特性的自适应抑制控制

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 考虑储能变流器并网振荡频率耦合特性的自适应抑制控制
- Adaptive Suppression Control Considering Oscillation Frequency Coupling Characteristics of Grid-connected Power Conversion System
- 电力系统自动化 2025年49卷第22期页码：101-112
- 作者机构：
  
  1.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京市 102206
  2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  3.南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211102
  4.国网湖南电动汽车服务有限公司，湖南省长沙市 410082
- 作者简介：
  
  刘崇茹(1977—)，女，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：交直流混合系统分析与仿真、运行与控制。E-mail：chongru.liu@ncepu.edu.cn
  张乃文(2003—)，男，博士研究生，主要研究方向：新能源并网稳定性分析及控制。E-mail：1052556087@qq.com
  王瑾媛(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：新能源并网稳定性分析及控制。E-mail：847090484@qq.com
  苏晨博(1991—)，男，通信作者，博士，助理研究员，主要研究方向：风力发电机系统及其控制、柔性直流输电系统及其控制。E-mail：scb2636@foxmail.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U23B20126)
- DOI：10.7500/AEPS20240806008
  中图分类号：
- 收稿：2024-08-06，
  
  修回：2024-12-07，
  
  网络首发：2025-05-23，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
移动端阅览
刘崇茹,张乃文,王瑾媛等.考虑储能变流器并网振荡频率耦合特性的自适应抑制控制[J].电力系统自动化,2025,49(22):101-112.

LIU Chongru,ZHANG Naiwen,WANG Jinyuan,et al.Adaptive Suppression Control Considering Oscillation Frequency Coupling Characteristics of Grid-connected Power Conversion System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):101-112.
刘崇茹,张乃文,王瑾媛等.考虑储能变流器并网振荡频率耦合特性的自适应抑制控制[J].电力系统自动化,2025,49(22):101-112. DOI： 10.7500/AEPS20240806008.

LIU Chongru,ZHANG Naiwen,WANG Jinyuan,et al.Adaptive Suppression Control Considering Oscillation Frequency Coupling Characteristics of Grid-connected Power Conversion System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):101-112. DOI： 10.7500/AEPS20240806008.

摘要

针对大规模储能变流器（PCS)并网引发的宽频振荡问题，现有振荡抑制策略未能有效抑制由频率耦合效应造成的多频段谐振。在考虑由锁相环等非线性环节引发的振荡频率耦合特性的基础上，文中提出了一种改进的自适应有源阻尼谐振抑制方法。首先，基于实际电网的复杂拓扑结构，建立PCS并网系统模型，并根据Nyquist稳定判据揭示了互联系统的振荡风险区域。然后，在设计级联陷波器环节时进一步考虑锁相环控制引发的频率耦合效应，并通过实时量测PCS与电网之间的电流、电压信息设置并修正陷波器参数，使得PCS在全频段尽可能提供正阻尼，即相角位于±90°之间，从而适应电网复杂多变的运行方式，实现PCS并网系统的振荡自适应抑制。与现有方法相比，所提方法降低了谐振频率转移的风险。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真以及实机实验验证了所提控制方法具有更好的动态性能及谐波抑制效果。

Abstract

Aiming at the wide-band oscillation issues caused by the large-scale grid-connected power conversion system (PCS)

the existing oscillation suppression strategies have failed to effectively suppress the multi-band resonances caused by the frequency coupling effects. Considering oscillation frequency coupling characteristics induced by nonlinear links such as the phase-locked loop (PLL)

this paper proposes an improved adaptive active damping resonance suppression method. First

based on the complex topology of actual power grids

a PCS grid-connected system model is established

and the oscillation risk areas of the interconnected system are identified according to the Nyquist stability criterion. Then

during the design of the cascaded trap stage

the frequency coupling effect caused by PLL control is further considered. By real-time measurement of current and voltage information between the PCS and the power grid

the trap parameters are set and adjusted

enabling the PCS to provide positive damping across the entire frequency band

i.e.

with the phase angle within ±90°

thus adapting to the complex and variable operation conditions of the power grid and achieving adaptive oscillation suppression in the PCS grid-connected system. Compared to the existing methods

the proposed method reduces the risk of resonance frequency shift. Finally

simulations using PSCAD/EMTDC and practical experiments validate that the proposed control method offers better dynamic performance and harmonic suppression effect.

关键词

Keywords

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