构网型变换器面向弱电网电压不平衡问题的快速跟踪负序补偿方法

《IEEE Access》：Fast-Tracking Negative-Sequence Compensation Method Using Grid-Forming Converters for Dynamic Voltage Unbalance Mitigation

　　

摘要：

随着可再生能源渗透率不断提高，弱电网中的电压不平衡问题日益加剧，其中较低的短路容量和不对称的电网条件严重降低了公共连接点（PCC）的电压质量。传统的标准序控制方法通过强制负序电压为零来抑制不平衡，这代表了一种相对保守的补偿方式。另一种方法是简单的负序电压比例控制，提供了一种更为主动的补偿机制，且实现简单；然而，由于其固有的稳态跟踪误差，其整体有效性仍局限于传统序控制的性能水平。为克服这些相互制约的局限性，本文提出了一种适用于构网型（GFM）变换器的快速跟踪负序补偿（Fast-Tracking NSC）方法。所提出的方案采用了一种结构优化的调节器，直接计算有功负序电流注入参考值。该方法在保持出色的稳态不平衡抑制能力（残余电压不平衡度为2.29%，符合电网规范限值）的同时，通过消除多环路传播延迟，显著提升了暂态性能，并将稳态收敛速度加快了9.5倍，将调节时间从标准序控制的1995.8 ms缩短至210.4 ms。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真，全面验证了所提方法在严重电网不平衡阶跃变化和单相接地故障条件下的有效性和动态优势，将暂态峰值不平衡度限制在4.91%，并在94.8 ms内恢复稳定运行。