香港理工大学 付强：换流器并网系统的振荡失稳风险从跟网型到构网型控制

2026第十一届紫金论电学术研讨会2026年8月15-16日中国·南京15*-16"August,2026NanjingChinarociswuowitcoNSTRCErNcaAvrYeFCniraDPPOR7NGTpEVEIDPMNTOanWf?1fromGrid-Following(GFL)toGrid-Forming(GFM)Control香港理工大学TheHongKongPolyte22026年8月15-16日中国·南京15#-16#August,2026NanjingChinaFOCLSNCONTHECOMSTRUCTONOFANETYPEPOWE双馈风机双馈风机直驱风机水轮机组线路直流侧跟网型柔直换流站汽轮机组储能光伏Timejs,传统新能源并网系统的频率与电压主要由同步发电机支撑；在弱连接、风机负电阻/负阻尼影响电网弱连接导致的振荡风机-串补谐振2026第十大届紫金论电学术研讨会张北多端柔直输电系统(±500蓄PV节点/PV-bus平衡节点/Slack-bus,一次调频/Primary,转子动态/Rotor励磁动态/Excitation暂态支撑/Transient3第十大3GFM-andGFL-VSCs,whi全电力电子区域型全电力电子区域型双馈风机构网型柔直换流站直驱风机线路储能光伏直流侧区域型：从大电网整体看，系统仍表现为高比例新能源；考虑交直流解耦后，送端区域则由全电力电子设备构成。Regional:The初步形态：现有工程通常仅由单台柔直换流器承担构网功能，系统复杂度仍低于成熟的全电力电子系统。Emerging:Existing构网型柔直换流站第十大4吗?关键在于动态叠加效应(相似变换理论)。Ifthesending-endGFM-HVDCpowersystemiscompensation,weak-gridconditions,synchronous-generatordynamics,orFACDCvoltageDCvoltage参与性参与性37pa37pa第十大届紫金论电学术研讨会第十大届紫金论电学术研讨会2026年8月15-16日中国·2026年8月15-16日中国·南京15⁶-18#August,2026NanjingChina中频振荡：江苏某集中式储能电站接入强交流电网(可等效为无穷大母线)后，在主动支撑期间出现第十大届紫金论电学术研讨会第十大届紫金论电学术研讨会6备的动态聚合效应，最终引发强交互失稳。Mechanism:acentralizedBESSincludesmanymodular第十大届紫金论电学术研讨会Equatious(7)and(9)Equatioas(6)77聚焦新型电力系统建设全力支撑新型能源体系构建聚焦新型电力系统建设全力支撑新型能源体系构建2026年8月15-16日中国·南京15#-16August,2026d机电频段振荡：当功率同步外环采用虚拟同步机或类转子控制时，可借鉴同步发电机转子动力学的成熟分析框架，识别潜在的机电振荡风险。(流程成熟，有新结论?)Electromechanicaloscillation:whenthed低频功率振荡(功角摆动)存在构网控制与同步机转子动态相似SimilarityBetweenGFMSynchronous-MachineRotorDynam尚无工程案例△△PP;但在耦合系统△Pgm=((Jxm+△Jxm)s²+(D/m+△D计算阻尼分量并开展机理分析ComputeDampingComponentsandExplainthe外部控制/系统动态设备自身阻尼系数：第十大届紫金论电学术研讨会9机电频段振荡：当自身阻尼与外部阻尼通过共有参数发生耦合时，两者不能独立计算；这一问题在P-V耦合的构网控制中尤为突出。Electromechanicaloscillations:Self-dampingandcoupling-dampingareK,=05dampingKp(pu)02026年8月15-16日中国·2026年8月15-16日中国·南京15⁶-16August,2026NanjingChinaHz振荡，严重威胁安全稳定运行。Sub-lsupersynchronousoscillation:InZhangbeimulti-terminal有功有功功率P康保站录波数据交流电压无功功率0高盗振地发牛第十大届紫金论电学术研讨会第十大届紫金论电学术研讨会powersystemforisolatedrenewablecncrgy,"JotrnclofMocernPowerSystemsandClecmEnergy.2026.网侧抑制：针对振荡阻尼随输出功率增大而下降的问题，为单换流器设计自适应控制；考虑工程参数调节受限，进一步提出附加阻尼控制。Mitigation:Ad自适应控制Kmyu有对动零从-Ⅱ5p系统运行良好系统运行良好系统保挤稳定ICC回路ICC回路fDf路T路Txx功功等pa)功功等pa)系统保持稳定系统保持稳定阻尼控制回路被同时添加第十一届紫金论电学术研讨会第十一届紫金论电学术研讨会混合控制换流器集群混合控制换流器集群providingfrequencyandvoltagesupport.The单换流器单换流器交流网串并联结肉串并联结肉跟网型复杂网络结功复杂网络结功宽频带：当考虑完整的构网动态环节时(外环，内环，滤波，开关等),构网控制仍呈现与跟网控制一样的宽频带动态特Q.Fu,CDi.SBuCYChung."ncgrtingponcrckotonishadcnugsoragstoponcrsstns:Arciwondnaniemoksinganosis.anfituchalk第十一届紫金论电学术研讨会2026年8月15-16日中国·2026年8月15-16日中国·南京15⁶-16#August,2026NanjingChina环节策略.QFOCLSNCONTHECOMSTRGcTKONOFANETVPEPOMERSY57E现积DLYSUPPaR7M7EDeVEO稳定域忽略耦合简化模型考后烟合降阶模型基准模型工况考虑耦合忽略耦合失稳X失稳失稳暴准模型忽略耦合稳定XPoint=cl失稳Point=Point=e2失稳第十一2026年8月15-16日中国·2026年8月15-16日中国·南京15#-16August,2026NanjingChinaSMSM-1bulkNegativedampingproReducingtheresistaQ.FuW.DuS.Bu.mdHEWang"Stubiltymałsisinhngcscalecntralizcdbadictixvalincrtur-barodstaixuscxmectadtobulkFOCLSNCONTHECCMSTRGCTKONOFANETVPEPOMERSY57E现积DLYSUPpaR7M7EMode-equivalentofalarge-Mode-equivalentofalarge-NumberofN=16N=16N=16rkduiectionImaginaryaxis(rad's)Imaginaryaxis(rad's)DC-IBSintermsof-Ip.uSeries第十一届紫金论电学术研讨会第十一届紫金论电学术研讨会2026年8月15-16日中国2026年8月15-16日中国·南京15⁶-18#August,2026NanjingChinaFOCUBNOONTHECOMSTRUCTO分配可能触发站内或站间振荡。Underconventionalconditions,addingGFMconvertersimproves节节GFM-ESS换流器数量影响分析换流器数量影响分析致谐振与失稳，反向组合亦然。SIMULINKresultsshowthataddingGFMconvertersimproves模式谐振GFL模式失稳N₂仅含构网控制影响较小N-3参数调整3第十大届紫金论电学术研讨会第十大届紫金论电学术研讨会2026年8月15-16日中国·南京15⁶-16#August,2026NanjingChina等效惯量并非同步环节的给定参数，而是由电压环、电流环