并网VSC的大扰动失稳模式

邢光正，闵 勇，陈 磊，汤 涌，徐式蕴，王金浩，郑惠萍

（1. 清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，北京 100084；2. 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192；3. 国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原 030001）

0 引言

随着系统中各类新能源发电设备所占比例的不断提高，以同步机为主导的传统电力系统将逐渐演变为以电力电子设备为主导的新型电力系统［1］，其中电压源变换器VSC（Voltage Source Converter）是使用最广泛的电力电子接口设备。

不同于发电机等电磁变换设备，采用电力电子接口的新能源发电设备在动态特性上存在显著差异［2］。同步发电机的动态特性主要由转子运动方程等物理过程主导，而电力电子设备由于其高度可控性，动态特性主要由控制过程主导，大规模接入后导致系统的稳定机理发生巨大变化。同时，电力电子设备中不同时间尺度的控制环节相互级联、相互耦合，并存在大量切换控制［3］，使得电力电子设备产生多时间尺度的复杂动态行为［4⁃5］，进而导致系统中出现不同的稳定问题和失稳模式。小扰动稳定方面，宽频带振荡是由电力电子设备引发的一种新的稳定问题，近年来得到了大量关注和研究［6⁃9］。

大扰动稳定问题也开始逐渐引起重视，失稳模式的研究是其中一个基础性工作。根据Lyapunov稳定性的定义，一个动态系统不能收敛到稳定平衡点SEP（Stable Equilibrium Point）就是失稳，但实际研究中，往往根据失稳的不同主导动态和不同机理，分成不同的失稳模式，例如传统系统中的功角失稳模式、电压失稳模式［10］。……