计及锁相误差的新能源并网逆变器暂态过电压分析及抑制

孙啸宇; 李晓华; 黄福全; 李云; KASIMAKHUNOVA Anarkhan Mamasadikovna

doi:10.7500/AEPS20250707009

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

计及锁相误差的新能源并网逆变器暂态过电压分析及抑制

学术研究 | 更新时间：2026-10-16

- 计及锁相误差的新能源并网逆变器暂态过电压分析及抑制
- Analysis and Suppression of Transient Overvoltage for Renewable Energy Grid-connected Inverters Considering Phase-locked Errors
- 电力系统自动化 2026年50卷页码：121-130
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510641
  2.深圳供电局有限公司，广东省深圳市 518001
  3.费尔干纳国立技术大学，费尔干纳 150100，乌兹别克斯坦
- 作者简介：
  
  孙啸宇(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：新能源发电并网运行与控制。E-mail：epsxy@qq.com
  李晓华(1975—)，女，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：高压直流输电控保协同、高比例可再生能源配电网韧性提升。E-mail：eplxh@scut.edu.cn
  黄福全(1977—)，男，教授级高级工程师，主要研究方向：电力系统运行与控制、继电保护、自动化和网络安全。E-mail：huangfuquan@sz.csg.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项(2025YFE0106600)
- DOI：10.7500/AEPS20250707009
  中图分类号：
- 收稿：2025-07-07，
  
  修回：2025-12-15，
  
  网络首发：2026-06-10，
  
  纸质出版：2026-11-25
- 稿件说明：
移动端阅览
孙啸宇,李晓华,黄福全等.计及锁相误差的新能源并网逆变器暂态过电压分析及抑制[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250707009.

SUN Xiaoyu,LI Xiaohua,HUANG Fuquan,et al.Analysis and Suppression of Transient Overvoltage for Renewable Energy Grid-connected Inverters Considering Phase-locked Errors[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250707009.
孙啸宇,李晓华,黄福全等.计及锁相误差的新能源并网逆变器暂态过电压分析及抑制[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250707009. DOI：

SUN Xiaoyu,LI Xiaohua,HUANG Fuquan,et al.Analysis and Suppression of Transient Overvoltage for Renewable Energy Grid-connected Inverters Considering Phase-locked Errors[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250707009. DOI：

摘要

在新能源高渗透率并网背景下，故障恢复期间的暂态过电压已成为制约系统稳定运行与低电压穿越能力的关键因素。锁相环在故障切除过程中难以准确跟踪电网相位，所产生的锁相误差经由电压与电流双通道作用机制诱发过电压。针对上述问题，文中在分析锁相误差作用机理的基础上，提出一种融合电压前馈与参考电流指令补偿的双通道控制策略，通过在电流控制环中协同修正电压前馈量和电流参考值，抑制锁相误差引起的暂态过电压。相较于改进锁相环结构或相角补偿方法，所提策略实现简便，且对相位测量精度依赖较低。最后，多工况仿真结果验证了所提策略在抑制暂态过电压、提升系统故障穿越能力方面的有效性。

Abstract

Against the backdrop of high-penetration grid integration of renewable energy

transient overvoltage during fault recovery has become a critical factor restricting the stable operation of power systems and the low voltage ride-through (LVRT) capability. During fault clearance

the phase-locked loop (PLL) can hardly track the grid phase accurately. The resulting phase-locked error induces overvoltage through a dual-channel mechanism of voltage and current. To tackle the above issue

this paper proposes a dual-channel control strategy integrating voltage feedforward and reference current command compensation on the basis of analyzing the action mechanism of phase-locked error. The proposed strategy suppresses the transient overvoltage caused by phase-locked error by collaboratively modifying the voltage feedforward term and current reference value in the current control loop. Compared with methods that improve PLL structure or adopt phase angle compensation

the proposed strategy is easy to implement and has low dependence on phase measurement accuracy. Finally

simulation results under multiple operating conditions verify the effectiveness of the proposed strategy in suppressing transient overvoltage and improving the system's fault ride-through capability.

关键词

Keywords

references

郑玉平，吕鹏飞，李斌，等 . 新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 22 ）： 3 - 15 .

Zheng Yuping ， Lyu Pengfei ， Li Bin ， et al . Problems faced by relay protection in new power system and their solution ideas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 22 ）： 3 - 15 .

韩民晓，赵正奎，郑竞宏，等 . 新能源场站电网暂态电压支撑技术发展动态［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 4 ）： 1309 - 1327 .

Han Minxiao ， Zhao Zhengkui ， Zheng Jinghong ， et al . Development of dynamic voltage support for power grid with large-scale renewable energy generation ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 1309 - 1322 .

孙秋野，李大双，王睿，等 . “双高”电力系统：一种新的稳定判据和稳定性分类探讨［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 8 ）： 3016 - 3036 .

Sun Qiuye ， Li Dashuang ， Wang Rui ， et al . Power system with high shares of renewables and power electronics： a new stability criterion and classification ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 8 ）： 3016 - 3035 .

杜维柱，罗亚洲，李蕴红，等 . 风电汇集系统无功盈余导致暂态过电压问题的研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3239 .

Du Weizhu ， Luo Yazhou ， Li Yunhong ， et al . Reviews of transient overvoltage problem cause by extra reactive power in large scale wind power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3238 .

徐式蕴，王一鸣，孙华东，等 . 国外新能源脱网事故对中国电网安全稳定运行的启示［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 13 ）： 1 - 8 .

Xu Shiyun ， Wang Yiming ， Sun Huadong ， et al . Insights from renewable energy outage accidents abroad for secure and stable operation of power grids in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 13 ）： 1 - 8 .

杨浩，刘虎，丁肇豪，等 . 计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 2 ）： 540 - 552 .

Yang Hao ， Liu Hu ， Ding Zhaohao ， et al . Two-stage optimal configuration of condenser for high-proportion wind power sending-end power grid considering short circuit ratio increase and transient overvoltage suppression ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 2 ）： 540 - 551 .

刘万，尹纯亚，李凤婷，等 . 换相失败及恢复过程中整流器消耗无功功率主导因素分析及暂态过电压抑制［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 2 ）： 127 - 133 .

Liu Wan ， Yin Chunya ， Li Fengting ， et al . Analysis of dominant factors of rectifier reactive power consumption during commutation failure and recovery process and transient overvoltage suppression ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 2 ）： 127 - 133 .

易忠山，李凤婷，尹纯亚，等 . 直流闭锁下的多馈出直流外送系统无功分布与暂态过电压计算方法［J］. 电网与清洁能源， 2024 ， 40 （ 12 ）： 10 - 17 .

Yi Zhongshan ， Li Fengting ， Yin Chunya ， et al . Reactive power distribution and transient overvoltage calculation method for the multi-outfeed DC system under DC blocking ［J］. Power System and Clean Energy ， 2024 ， 40 （ 12 ）： 10 - 17 .

李光辉，王伟胜，何国庆，等 . 风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障（三）：送端风电机组暂态过电压抑制措施［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5079 - 5089 .

Li Guanghui ， Wang Weisheng ， He Guoqing ， et al . Commutation failure of UHVDC system for wind farm integration（part Ⅲ）： transient overvoltage suppression measures of wind powers in sending terminal grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5079 - 5088 .

刘其辉，闫佳颖，吴勇，等 . 计及锁相误差的双馈风电并网系统暂态过电压特性与抑制［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 11 ）： 165 - 173 .

Liu Qihui ， Yan Jiaying ， Wu Yong ， et al . Characteristics and suppression of transient overvoltage for DFIG wind power grid-connected system considering phase locking error ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 11 ）： 165 - 173 .

Tian X S ， Wang W S ， Li X ， et al . Fault ride through strategy of DFIG using rotor voltage direct compensation control under voltage phase angle jump ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2019 ， 5 （ 4 ）： 515 - 523 .

田新首 . 大规模双馈风电场与电网交互作用机理及其控制策略研究［D］. 北京：华北电力大学， 2016 .

Tian Xinshou . Research on the interactions between DFIGs based wind farms and power grid and related optimal control strategies ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2016 .

赵博元，路晨，陈磊，等 . 锁相环动态对切换延迟导致的暂态过电压的影响［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 1 ）： 284 - 294 .

Zhao Boyuan ， Lu Chen ， Chen Lei ， et al . Impact of phase-locked loop dynamics on transient over-voltage in VSC due to switching delays ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 1 ）： 284 - 294 .

武志韬，郑乐，王丹，等 . 锁相误差对直驱风机故障穿越特性的影响分析及改进策略［J］. 电网技术， 2026 ， 50 （ 6 ）： 2614 - 2624 .

Wu Zhitao ， Zheng Le ， Wang Dan ， et al . Analysis of the impact of phase-locked error on the fault ride-through characteristics of direct-drive wind turbine and its improvement strategy ［J］. Power System Technology ， 2026 ， 50 （ 6 ）： 2614 - 2624 .

骆舒婕，陈磊，赵博元，等 . 考虑锁相环动态的VSC暂态过电压解析计算与参数影响分析［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 11 ）： 168 - 177 .

Luo Shujie ， Chen Lei ， Zhao Boyuan ， et al . Analytical calculation and parameter influence analysis of VSC transient overvoltage considering phase-locked loop dynamics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 11 ）： 168 - 177 .

许奕晨，许津铭，凌子涵，等 . 故障恢复期间跟网型逆变器暂态过电压分析及抑制［J］. 高电压技术， 2026 ， 52 （ 5 ）： 2430 - 2439 .

Xu Yichen ， Xu Jinming ， Ling Zihan ， et al . Transient overvoltage analysis and suppression of grid-following inverters during fault recovery ［J］. High Voltage Engineering ， 2026 ， 52 （ 5 ）： 2430 - 2439 .

闫佳颖 . 风电交、直流并网系统暂态过电压产生机理与主动抑制［D］. 北京：华北电力大学， 2024 .

Yan Jiaying . Transient overvoltage generation mechanism and active suppression of wind power AC and DC grid-connected system ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2024 .

勾奕昀，郑竞宏，刘壮，等 . 基于锁相环相位补偿的光伏逆变器低电压穿越快速无功控制［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 24 ）： 85 - 96 .

Gou Yiyun ， Zheng Jinghong ， Liu Zhuang ， et al . A low voltage ride-through rapid reactive power control method for a PV inverter based on phase compensation of a phase-locked loop ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 24 ）： 85 - 96 .

刘其辉，吴勇，闫佳颖，等 . 考虑相位跳变的双馈风电机组低电压穿越特性分析与暂态过电压抑制［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 5 ）： 86 - 94 .

Liu Qihui ， Wu Yong ， Yan Jiaying ， et al . Analysis of LVRT characteristics and transient overvoltage suppression of DFIG-based wind turbines considering phase angle jump ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 5 ）： 86 - 94 .

袁峥，訾鹏，赵峰 . 直驱风机故障穿越恢复过电压机理分析与无功电流补偿抑制［J］. 电源学报， 2026 ， 24 （ 8 ）： 78 - 88 .

Yuan Zheng ， Zi Peng ， Zhao Feng . Overvoltage mechanism analysis and reactive current compensation of direct-driven wind power permanent magnetic synchronous generators ［J］. Journal of Power Supply ， 2026 ， 24 （ 8 ）： 78 - 88 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于功率/电压统一控制器的逆变器孤岛及并离网切换控制

基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法

面向弃电跨调度周期消纳的电-热储能协同调度模型

含多静止无功发生器的新能源多馈入系统静态电压稳定性分析

基于贝叶斯网络代理的建筑聚合商需求响应市场投标策略