使用带宽分离方法考虑控制环路交互的电网跟随型逆变器暂态稳定性
系统与控制
2026-05-08 v1 系统与控制
摘要
电网跟随型逆变器已被广泛用作可再生能源的电网接口，确保其小信号和大信号稳定性对现代电力系统至关重要。由于锁相环（PLL）与各种外环控制器必须保持同步，其相互作用使得大信号或暂态稳定性分析面临重大挑战。将外环控制器理想化的简单分析是不够的，必须考虑PLL的非线性动力学与直流母线电压控制（DVC）以及交流端电压控制（TVC）（如果存在）的动力学之间的相互作用。提出了一种渐近分析方法，称为带宽分离方法。当存在足够的带宽分离时，该方法能够简化和降阶原始微分方程。通过该方法，明确表征了DVC与PLL之间的相互作用，揭示了这种相互作用会降低系统稳定性并缩小稳定区域。分析还表明，电压失稳，而非单纯的PLL失锁，通常是暂态不稳定的根本原因。针对各种电网故障条件，确定了PLL和DVC的最优带宽配置：较大的PLL带宽可提高对相位跳变故障的鲁棒性，而较大的DVC带宽则增强了对功率波动的耐受性。此外，分析了TVC环路的影响，表明高TVC带宽可以减轻PLL-DVC相互作用的不稳定效应，并进一步改善暂态稳定性。所有分析结果均通过硬件在环（HIL）实验进行了验证。
引用
@article{arxiv.2605.05932,
title = {Consideration of Control-Loop Interaction in Transient Stability of Grid-Following Inverters using Bandwidth Separation Method},
author = {Yifan Zhang and Yunjie Gu and Yue Zhu and Yitong Li and Hsiao-Dong Chiang and Timothy C. Green},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.05932},
year = {2026}
}