增强电压支撑的构网型逆变电源不对称故障限流策略

游馥铭; 郑晓冬; 钱敏; 晁晨栩; 武梦涵; 丁露露

doi:10.7500/AEPS20250607001

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增强电压支撑的构网型逆变电源不对称故障限流策略

学术研究 | 更新时间：2026-10-16

- 增强电压支撑的构网型逆变电源不对称故障限流策略
- Current-limiting Strategy for Grid-forming Inverter-based Power Resources with Enhanced Voltage Support Under Asymmetric Faults
- 电力系统自动化 2026年50卷第20期页码：110-122
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市 200240
  2.上海交通大学电气工程学院，上海市 200240
  3.中国船舶及海洋工程设计研究院，上海市 200011
  4.同济大学电子与信息工程学院，上海市 200092
- 作者简介：
  
  游馥铭(2002—)，男，硕士研究生，主要研究方向：高比例新能源电力系统的控制与保护。E-mail：youfuming@sjtu.edu.cn
  郑晓冬(1985—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：高压直流输电保护、新能源与智能电网技术。E-mail：xiaodongzheng@sjtu.edu.cn
  钱敏（1971—），男，研究员，主要研究方向：船舶电力系统和新能源。E-mail：d201980467@alumni.hust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52277112);国家重点研发计划资助项目(2024YFB4206501)
- DOI：10.7500/AEPS20250607001
  中图分类号：
- 收稿：2025-06-07，
  
  修回：2025-12-07，
  
  网络首发：2026-05-06，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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游馥铭,郑晓冬,钱敏等.增强电压支撑的构网型逆变电源不对称故障限流策略[J].电力系统自动化,2026,50(20):110-122.

YOU Fuming,ZHENG Xiaodong,QIAN Min,et al.Current-limiting Strategy for Grid-forming Inverter-based Power Resources with Enhanced Voltage Support Under Asymmetric Faults[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):110-122.
游馥铭,郑晓冬,钱敏等.增强电压支撑的构网型逆变电源不对称故障限流策略[J].电力系统自动化,2026,50(20):110-122. DOI： 10.7500/AEPS20250607001.

YOU Fuming,ZHENG Xiaodong,QIAN Min,et al.Current-limiting Strategy for Grid-forming Inverter-based Power Resources with Enhanced Voltage Support Under Asymmetric Faults[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):110-122. DOI： 10.7500/AEPS20250607001.

摘要

采用功率半导体的构网型逆变电源耐受过流能力较弱，在线路发生故障期间需实施电流限幅。然而，现有的限流策略大多聚焦于对称故障或单纯幅值限制，往往忽视了不对称故障下电网导则对低电压穿越期间输出正、负序无功电流的具体要求，且存在逆变器过流裕量未被完全利用的情形

削弱了其电压支撑能力。针对该问题，文中提出一种增强电压支撑能力的正、负序解耦虚拟阻抗限流策略。首先，基于电网导则，建立了对正、负序无功电流约束的虚拟阻抗计算模型；在此基础上，通过实时评估各相电流的越限风险，自适应优化正、负序虚拟阻抗值以最大化利用逆变器的过流裕量，并构建了无功电流比例系数的安全可行域。该方法在确保构网型逆变电源维持电压源特性的同时，增强了对正序电压的支撑与对负序电压不平衡的抑制能力。仿真与实验结果证明了所提策略在各类不对称故障和不同电网特性下均具有良好的有效性和鲁棒性。

Abstract

Grid-forming inverter-based power resources using power semiconductors have weak overcurrent capability

so current limiting needs to be implemented during line faults. However

existing current-limiting strategies mostly focus on symmetrical faults or simple amplitude limitation

often neglecting the specific requirements of grid codes for outputting positive and negative sequence reactive current during the low voltage ride-through period under asymmetrical faults. Moreover

the overcurrent margin of the inverter is not fully utilized

which weakens its voltage support capability. To address this problem

this paper proposes a positive and negative sequence decoupled virtual impedance current-limiting strategy to enhance the voltage support capability. First

based on the grid code

a virtual impedance calculation model with constraints on positive and negative sequence reactive current is established. On this basis

through real-time assessment of the over-limit risk of each phase current

the positive and negative sequence virtual impedance values are adaptively optimized to maximize the utilization of the inverter overcurrent margin

and a safe feasible region for the reactive current proportional coefficient is constructed. This method enhances the support for positive sequence voltage and the suppression capability for negative sequence voltage unbalance while ensuring the grid-forming inverter-based power resources maintain voltage source characteristics. Simulation and experimental results demonstrate that the proposed strategy has good effectiveness and robustness under various asymmetrical faults and different grid characteristics.

关键词

Keywords

references

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