构网型变流器故障限流控制-山东大学

构网型变流器故障限流控制山东大学电气工程学院2026年4月目录00oLoF粗ECTRICALENGMEERMG.SHADONGuMLRyty电流控制电流控制●直接限流：电流内环，电流源特性●间接限流：虚拟阻抗，电压源特性电压源特征或电流源特征之间的切换故障发生故障发生故障清除限流闭锁故障恢复阶段模式振荡LLII(Rr+jX)jo:GUUIIju,Lju,LZ四Z四control1研究背景电气工程学院1研究背景电压相角构网，提供自发故障支撑电压相角构网，提供自发故障支撑VoltageangleVoltageangleVoltagem研究背景5总结目录00oLoF粗ECTRICALENGMEERMG.SHADONGuMLRyty55总结2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析2.1问题描述故障发生故障清除JialunYang,HuaYe*,Yantu2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析CUwPIjaLCurrentja₂GCurrentControllerVoltageCont条件1θansI2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析满足条件1,但不满足条件22电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析Cjw.Ljo₂CU电流控制：10ms电压控制：100ms假设条件：主电路方程(代数):Up=IZ+Ug下垂控制：0.5-1s(主导)2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析2.2故障恢复条件解析Θ=[2kπ-cos⁻¹(ξ),2kπ+co2.2故障恢复条件解析■2.2.4根据功角切换条件的集合关系，可以确定故障清除后的三种状态●当U位于弧ADC上时，即在圆盘F外，构网型变流器会保持在CLCqE电气工程学院2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析电气工程学院构建基于功角切换的下垂模型构建基于功角切换的下垂模型(Um./1m+-cosφ/Km+①₂L2电流源类限流控制下GFM故障恢复条件解析目录00oLoF粗ECTRICALENGMEERMG.SHADONGuMLRyty12345研究背景总结3.1环形限流器-控制结构CJialunYang,YutianLiu,HuaYe*,etal.PoweranglInternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems,2025,172:111SC40CLOFLECTRICALENGINEERING,SiANDONSC40CLOFLECTRICALENGINEERING,SiANDON3.1环形限流器-故障恢复条件θ∈Ω=Q=[2kπ-cos⁻¹(ξ)S00CLOFELECTRICALENGNEERING,SiANDONGUNVERTY3.1环形限流器-故障恢复分析●结合故障恢复条件，构建了基于功角切换的下垂模型，CLC下系统不存在SEP,不会发生限流闭锁●由于环形限流器不会引起模式振荡和限流闭锁，GFM在功角曲线的第一摆和第二摆均能回到CVCa)R/p..a)R/p..SC0CLOFLECTRICAL.ENGMEERING,SSC0CLOFLECTRICAL.ENGMEERING,SUrefXg+Xv条件1:CLC切换到CVC(控制决定)条件2:CVC下不发生过流(系统决定)3.2虚拟阻抗-故障恢复分析●虚拟阻抗限流策略的功角切换条件，与环形限流完全相同●具有类似的故障恢复特性，能在功角曲线的第一摆和第二摆回到CVC条件1取决于电流角、电流阈值和电网强度均相同，只取决于电流阈值和电网强度是整定参数和控制取决于电流阈值和电网强度否总能在第一摆和第二加控制SC0CLOFLLECTRICALENGINEERING,SHANDONG3电压源类限流控制下GFMSC0CLOFLLECTRICALENGINEERING,SHANDONG3.4总体框架●环形限流：Xu=σR代数量模型无法解析故障恢复运行1.基于功角的故障恢复条件1.基于功角的故障恢复条件θeΩ,=O=[2kπ-cos⁻(E),4.故障恢复充要条件解析最优限流2.故障恢复运行域3.暂态同步稳定特性2.故障恢复运行域电气工程学院8CH0OLOFLECTRICALENGMEERING,SHANDONG3电压源类限流控制下GFM电气工程学院8CH0OLOFLECTRICALENGMEERING,SHANDONG■将电压源限流控制的电流(代数量)切换条件均转换为关于功角(状态量)的切换条件，构建了功●全局故障恢复的条件为：1)CLC和CVC之间的功角切换条件不存在交集，2)CLC模式下不存在目录00oL担ECTRICALENGBEERMG.SHADONGLMERury5总结4.1问题描述VoltageangleVoltagemagnitudeVoltageangleVoltagemagnJialunYang,HuaYe,QianyingMou*,etal.Asaturatedcross-formi4.1问题描述××PowerElectronics,vol.40,no.3,pp.3980-4007,March20254.2CFM控制等效电路与切换特性IIwP4.2CFM控制等效电路与切换特性限流控制限流控制电流源，电流幅值与电流相位不取决于外部电网无电压源，电压幅值与电压相位不取决于外部电网阻抗大小自适应变化1.电压相位和电流幅值不取决于外部电网2.因电压幅值变化，故仅具有电压源的部分特性恒定电流源限流控制PCCC电压源限流控制CCSCH0OLOFLECTRICALENGIMEERNIG,SHADON4.2CFM控制等效电路与切换特性●CFM控制下，关于功角的CVC和CLC模式切换条件存在互补关系，不会发生模式切换振荡=(2kπ-arccosm,2kπ+arc=[2kπ+arccosl,2(k+1)π-arc电气工程学院=(2kπ+arcsinn,2(k+1)π-4.3不稳定运行域解析与故障恢复分析●红色区域为不稳定运行域，主要存在于故障清除后，在电压跌落期间，红色区域会减小，甚至消失=(2kπ+arcsinn,2(k+1)π-a0θ/rad4.4饱和CFM控制饱和饱和CFM控制Uref电气工程学院4.4饱和CFM控制饱和CFM控制等效电路饱和CFM控制等效电路θ/rad4.4饱和CFM控制4.4饱和CFM控制a电气工程学院限流控制快速限制到预设电流阈值闭锁风险非自发，需额外非自发，需额外精确和快速限流环形限流器UEP较近，暂稳较差自发支撑自发支撑快速限制到预设电流阈值自发支撑自发支撑目录00oLoF粗ECTRICALENGMEERMG.SHADONGuMLRyty12345研究背景 [1]JialunYang,HuaYe*,YantuanWang,etal.Mechanismgraphicalillustration[J].IEEETra[4]JialunYang,HuaYe,QianyingMou*,etal.Asaturatedcross-forming[5]常嘉