改善暂态稳定性的多构网型变换器频率同步协同控制

吴峰; 鲍颜红; 郑建勇; 徐泰山; 任先成; 张金龙; 赵溪洁

doi:10.7500/AEPS20250420002

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改善暂态稳定性的多构网型变换器频率同步协同控制

构网型技术 | 更新时间：2026-02-28

- 改善暂态稳定性的多构网型变换器频率同步协同控制
- Cooperative Frequency Synchronization Control of Multiple Grid-forming Converters for Improvement of Transient Stability
- 电力系统自动化 2025年49卷第22期页码：55-67
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
  3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  吴峰(1986—)，男，通信作者，博士研究生，高级工程师，主要研究方向：新能源并网安全稳定分析与控制技术。E-mail：wufeng@sgepri.sgcc.com.cn
  鲍颜红(1971—)，男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向：新能源并网安全稳定分析与控制技术。E-mail：baoyanhong@sgepri.sgcc.com.cn
  郑建勇(1966—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：新能源发电并网控制技术。E-mail：jy_zheng@seu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2022YFB2402701)
- DOI：10.7500/AEPS20250420002
  中图分类号：
- 收稿：2025-04-20，
  
  修回：2025-09-17，
  
  网络首发：2025-09-30，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
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吴峰,鲍颜红,郑建勇等.改善暂态稳定性的多构网型变换器频率同步协同控制[J].电力系统自动化,2025,49(22):55-67.

WU Feng,BAO Yanhong,ZHENG Jianyong,et al.Cooperative Frequency Synchronization Control of Multiple Grid-forming Converters for Improvement of Transient Stability[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):55-67.
吴峰,鲍颜红,郑建勇等.改善暂态稳定性的多构网型变换器频率同步协同控制[J].电力系统自动化,2025,49(22):55-67. DOI： 10.7500/AEPS20250420002.

WU Feng,BAO Yanhong,ZHENG Jianyong,et al.Cooperative Frequency Synchronization Control of Multiple Grid-forming Converters for Improvement of Transient Stability[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):55-67. DOI： 10.7500/AEPS20250420002.

摘要

并联运行的构网型变换器由于惯量、阻尼、阻抗等参数差异，变换器间暂态交互作用加剧，增加了变换器暂态同步失稳风险。多机暂态稳定协同控制是提升并网系统暂态稳定性的关键。为此，文中基于构网型变换器并联系统暂态交互模型，揭示了暂态交互能量的功角驱动效应可能诱发的多机失稳机制，提出了多构网型变换器频率同步协同致稳控制方法。一方面，通过频率同步控制降低暂态交互能量，维持变换器间同步稳定运行；另一方面，通过虚拟动能加权计算中心频率，耗散拥有较大虚拟动能变换器的加速能量，改善变换器相对系统的暂态稳定性。通过李雅普诺夫能量函数证明了所提控制方法在并联系统接入大电网条件下对系统稳定性的提升作用。进一步，通过构建计及协同控制的变换器并联系统稳定域，验证了协同控制方法可有效扩大系统稳定域，用于指导参数优化。最后，通过仿真和实验验证了所提方法的正确性。

Abstract

Due to differences in parameters such as inertia

damping

and impedance of grid-forming converters operating in parallel

the transient interactions between converters are intensified

increasing the risk of transient synchronization instability of converters. Multi-machine transient stability cooperative control is key in improving the transient stability of grid-connected systems. To this end

based on the transient interaction model of a parallel grid-forming converter system

this paper reveals the multi-machine instability mechanism that may be induced by the power angle driving effect of transient interaction energy and proposes a cooperative frequency synchronization stabilization control method for multiple grid-forming converters. On one hand

the transient interaction energy is reduced through frequency synchronization control to maintain synchronous and stable operation among converters. On the other hand

by calculating the center frequency through weighted virtual kinetic energy

the acceleration energy of converters with larger virtual kinetic energy is dissipated

thereby improving the transient stability of the converters relative to the system. The improvement of system stability under the condition of the parallel system connecting to a large power grid is demonstrated using a Lyapunov energy function for the proposed control method. Furthermore

by constructing the stability region of the converter parallel system considering cooperative control

it is verified that the cooperative control method can effectively expand the system stability region

providing guidance for parameter optimization. Finally

the correctness of the proposed method is validated through simulations and experiments.

关键词

Keywords

references

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