Static instability mechanism and improved control method of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through

JIN Weitao; LOU Yuntian; TANG Bo; XIE Luochen; SHAN Yongpeng; XIN Huanhai

doi:10.16081/j.epae.202511013

English Version Reader LoginJournal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Static instability mechanism and improved control method of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through

ANALYSIS AND RESEARCH | 更新时间：2026-02-11

- Static instability mechanism and improved control method of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 3, Pages: 196-204(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海 200090
  2.浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the 2030 Smart Grid National Science and Technology Major Project(2024ZD0801000);the Science and Technology Project of State Grid Zhejiang Electric Power Co.,Ltd(B311DS25000A)
- DOI：10.16081/j.epae.202511013
  CLC： TM712
- Received：17 January 2025，
  
  Revised：2025-06-25，
  
  Online First：19 November 2025，
  
  Published：10 March 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
金伟涛,娄云天,汤波等.低电压穿越期间新能源并网系统静态失稳机理及改进控制方法[J].电力自动化设备,2026,46(03):196-204.

JIN Weitao,LOU Yuntian,TANG Bo,et al.Static instability mechanism and improved control method of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):196-204.
金伟涛,娄云天,汤波等.低电压穿越期间新能源并网系统静态失稳机理及改进控制方法[J].电力自动化设备,2026,46(03):196-204. DOI： 10.16081/j.epae.202511013.

JIN Weitao,LOU Yuntian,TANG Bo,et al.Static instability mechanism and improved control method of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):196-204. DOI： 10.16081/j.epae.202511013.

摘要

低电压穿越期间新能源的电流控制特性不合理将导致并网系统发生静态失稳。为此，基于新能源并网系统的静态等值数学模型，揭示了新能源低电压穿越控制期间导致并网系统失稳的分岔类型，分析了电网强度及新能源电流控制参数对分岔形态演化的作用规律；根据控制环节的动态特性，明确了低电压穿越期间并网系统的失稳形态，并提出了有效防止系统失稳的新能源有功电流改进控制方法。时域仿真结果验证了所提控制方法保持低电压穿越期间并网系统稳定运行的有效性。

Abstract

Unreasonable current control characteristics of renewable energy during low-voltage ride through will lead to static instability in the grid-connected system. Therefore，based on the static equivalent mathematical model of renewable energy grid-connected system，the bifurcation types that cause instability of grid-connected system during low-voltage ride through control of renewable energy are revealed，and the influence laws of grid strength and renewable energy current control parameters on the evolution of bifurcation morpho-logy are analyzed. Based on the dynamic characteristics of the control link，the instability forms of renewable energy grid-connected system during low-voltage ride through are clarified，and an improved active current control method of renewable energy is proposed to effectively prevent system instability. The time-domain simulation results verify the effectiveness of the proposed control method in maintaining the stable operation of the grid-connected system during low-voltage ride through period.

关键词

Keywords

references

高志远，张晶，庄卫金，等 . 关于新型电力系统部分特点的思考［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 6 ）： 137 - 143，151 .

GAO Zhiyuan ， ZHANG Jing ， ZHUANG Weijin ， et al . Thoughts on some characteristics of new style power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 6 ）： 137 - 143，151 .

王诗雯，刘飞，庄一展，等 . 基于有功指令共享的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 4 ）： 99 - 105 .

WANG Shiwen ， LIU Fei ， ZHUANG Yizhan ， et al . Active-power-command-sharing low-voltage ride-through control strategy for two-stage PV grid-connected system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 4 ）： 99 - 105 .

康勇，林新春，郑云，等 . 新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定极限及静态稳定工作区［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 14 ）： 4506 - 4515，4730 .

KANG Yong ， LIN Xinchun ， ZHENG Yun ， et al . The static stable-limit and static stable-working zone for single-machine infinite-bus system of renewable-energy grid-connected converter ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 14 ）： 4506 - 4515，4730 .

王波，庞博，廖凯 . 计及锁相环和直流电压静态稳定的双馈风电机组故障穿越无功支撑失稳机理分析［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 12 ）： 4936 - 4946 .

WANG Bo ， PANG Bo ， LIAO Kai . Instability mechanism analysis of reactive current injection during fault ride-through of DFIG-based wind turbines considering static stabilities of PLL and DC-link voltage ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 12 ）： 4936 - 4946 .

秦睿，董开松，杨俊，等 . 酒泉风电基地风电机组低电压穿越测试故障实例分析［C］∥ 第六届电能质量及柔性输电技术研讨会 . 北京，中国：全球能源互联网， 2016 ： 358 - 363 .

HU J B ， HU Q ， WANG B ， et al . Small signal instability of PLL-synchronized type-4 wind turbines connected to high-impedance AC grid during LVRT ［J］. IEEE Transactions on Energy Con-version ， 2016 ， 31 （ 4 ）： 1676 - 1687 .

LIU J ， YAO W ， FANG J K ， et al . Stability analysis and energy storage-based solution of wind farm during low voltage ride through ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2018 ， 101 ： 75 - 84 .

路焱，宋晓辉，盛万兴，等 . 计及低电压穿越过程电流动态的新能源并网系统暂态同步稳定分析方法和控制策略［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4556 - 4567 .

LU Yan ， SONG Xiaohui ， SHENG Wanxing ， et al . Analysis me-thod and control strategy for transient synchronous stability of grid-connected new energy resources system considering current dynamics during LVRT ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4556 - 4567 .

HE X Q ， GENG H ， LI R Q ， et al . Transient stability analysis and enhancement of renewable energy conversion system during LVRT ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 1612 - 1623 .

兰天楷，孙华东，徐式蕴，等 . 新能源低电压穿越主导的电力系统暂态电压失稳机理分析［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 12 ）： 58 - 67 .

LAN Tiankai ， SUN Huadong ， XU Shiyun ， et al . Mechanism ana-lysis of power system transient voltage instability dominated by low voltage ride-through of renewables ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 58 - 67 .

孔贺，侯山，赵弋菡，等 . 低电压穿越控制诱导的陆上风电场电压振荡的分岔分析及其判据研究［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 21 ）： 8475 - 8488 .

KONG He ， HOU Shan ， ZHAO Yihan ， et al . Bifurcation analysis and criteria of voltage oscillation induced by low voltage ride through control in onshore wind farms ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 21 ）： 8475 - 8488 .

吴林林，赵伟，徐曼，等 . 考虑风电机组故障穿越特性的电压反复波动机理分析与抑制［J］. 全球能源互联网， 2022 ， 5 （ 3 ）： 290 - 297 .

WU Linlin ， ZHAO Wei ， XU Man ， et al . Mechanism analysis and suppression of repeated voltage fluctuation considering fault ride through characteristics of the wind turbine ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2022 ， 5 （ 3 ）： 290 - 297 .

钮厚敏，贾科，刘鑫，等 . 光伏直流升压场站并网整体协同低电压穿越控制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 8 ）： 1 - 12 .

NIU Houmin ， JIA Ke ， LIU Xin ， et al . Overall coordinated low voltage ride-through control strategy for grid connection of a photovoltaic DC booster station ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 8 ）： 1 - 12 .

吕兆方，张宇，吴林林，等 . 新能源机组无功电流注入系数边界分析与改进低电压穿越控制策略［J］. 高电压技术， 2025 ， 51 （ 9 ）： 4577 - 4587 .

LÜ Zhaofang ， ZHANG Yu ， WU Linlin ， et al . Boundary analysis of reactive current injection factor of inverters-based power generations and improved low voltage ride through control strategy ［J］. High Voltage Engineering ， 2025 ， 51 （ 9 ）： 4577 - 4587 .

谢德兴，肖仕武 . 新能源接入电网短路故障低电压穿越期间静态电压稳定研究［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 17 ）： 6777 - 6790 .

XIE Dexing ， XIAO Shiwu . Research on static voltage stability during low-voltage ride-through under short-circuit fault conditions in renewable energy integrated power grids ［J］. Procee-dings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 17 ）： 6777 - 6790 .

兰洲，但扬清，谷纪亭，等 . 考虑全功率换流器低电压穿越的潮流解存在性分析［J］. 浙江电力， 2023 ， 42 （ 2 ）： 17 - 25 .

LAN Zhou ， DAN Yangqing ， GU Jiting ， et al . Existence analysis of power flow solution considering LVRT of a full-power converter ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2023 ， 42 （ 2 ）： 17 - 25 .

LI B T ， ZHENG D C ， LI B ， et al . Analysis of low voltage ride-through capability and optimal control strategy of doubly-fed wind farms under symmetrical fault ［J］. Protection and Control of Modern Power Systems ， 2023 ， 8 （ 1 ）： 36 .

刘昕宇，单永鹏，于愉，等 . 考虑电流限幅的跟网型变流器暂态电压稳定分析与自适应电流限幅控制方法［J／OL］. 电工技术学报 . （ 2025-12-12 ）［ 2026-01-15 ］. https：∥doi.org／10.19595／j.cnki.1000-6753.tces.251759 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.251759 .

国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定第一部分：陆上风电： GB／T 19963.1 — 2021 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2022 .

国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定第二部分：海上风电： GB／T 19963.2 — 2024 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2024 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 光伏发电站接入电力系统技术规定： GB／T 19964 — 2024 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2024 .

马欢，蒋哲，武诚，等 . 基于潮流有解充分条件的新能源场站静态电压稳定评估方法［J］. 水电能源科学， 2024 ， 42 （ 9 ）： 204 - 207 .

MA Huan ， JIANG Zhe ， WU Cheng ， et al . Static voltage stability assessment method for new energy stations based on sufficient conditions of power flow solution ［J］. Water Resources and Power ， 2024 ， 42 （ 9 ）： 204 - 207 .

钟浩，姚丹 . 电压稳定极限诱导分岔点快速追踪方法［J］. 电力自动化设备， 2014 ， 34 （ 12 ）： 65 - 69 .

ZHONG Hao ， YAO Dan . Quick tracking of limit-induced bifur-cation point of voltage stability ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2014 ， 34 （ 12 ）： 65 - 69 .

刘道兵，齐越，李世春，等 . 考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域［J］. 中国电力， 2024 ， 57 （ 4 ）： 118 - 129 .

LIU Daobing ， QI Yue ， LI Shichun ， et al . Static voltage stability region considering limit induced bifurcation ［J］. Electric Power ， 2024 ， 57 （ 4 ）： 118 - 129 .

潘莉，李霞林，王智，等 . 弱连接VSC的锁相环同步暂态稳定综述［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 9 ）： 138 - 151 .

PAN Li ， LI Xialin ， WANG Zhi ， et al . Overview of transient sta-bility analysis of phase locked loop synchronization in weak-grid connected VSC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 9 ）： 138 - 151 .

翁汉琍，江毅，林湘宁，等 . 针对新型电力系统失稳动态演化过程的同调网络重构策略［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 3 ）： 155 - 162，170 .

WENG Hanli ， JIANG Yi ， LIN Xiangning ， et al . Coherent network reconstruction strategy for dynamic instability evolution process in novel power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 3 ）： 155 - 162，170 .

徐海亮，陈翔宇，葛平娟 . 不对称弱电网下双馈风机系统的稳定性评估及正负序虚拟转子电感控制策略［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 9 ）： 49 - 56 .

XU Hailiang ， CHEN Xiangyu ， GE Pingjuan . Stability evaluation and positive and negative sequence virtual rotor inductance control strategy of DFIG system in asymmetric weak grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 9 ）： 49 - 56 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Grid strength analysis of large-scale grid-following／grid-forming converter weakly coupled system

Influence of bifurcation theory based load model on voltage stability of AC／DC hybrid system—（College of Electrical Engineering，Shandong University，Jinan 250061，China）

Development of Power Plant Security Emergency Control Equipment Theory and Algorithm

Related Author

SHI Qianhong

WANG Wei

WANG Chenxu

DONG Wei

WANG Guanzhong

MA Junchao

GUO Xianye

HONG Zhenkun

Related Institution

Key Laboratory of Power System Intelligent Dispatch and Control of Ministry of Education， Shandong University

Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co.，Ltd.

State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology，School of Electrical and Electronic Engineering，Hubei Electric Power Security and High Efficiency Key Laboratory， Huazhong University of Science and Technology

State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology，Chongqing University

College of Electrical Engineering，Shandong University

AI问答

⁰