摘要
大力发展新能源已成为我国实现“碳达峰、碳中和”目标的必由之路。我国新能源场站大多位于网架结构薄弱的电网末端，即通常运行于弱电网场景。弱电网下，新能源并网逆变器与电网会通过并网点产生复杂的交互作用，可能造成并网逆变器失稳甚至影响电力系统的安全稳定运行。然而，针对并网逆变器在弱电网故障下暂态稳定性的研究仍处于起步阶段，大多只局限于单锁相环系统，忽略了电流环的控制动态影响，存在着暂态模型复杂、失稳机理不清晰和稳定提高方法缺失等问题亟待解决。为此，本文将同时考虑锁相环和电流环的控制动态，研究弱电网故障下新能源并网逆变器的暂态失稳机理与参数优化方法，主要研究内容包括： （1）针对并网逆变器模型复杂的问题，建立了同时考虑锁相环和电流环控制动态的新能源并网逆变器奇异摄动模型，将原本6阶的全阶数学模型降阶简化为一个3阶线性的快子系统和一个2阶非线性的慢子系统，为后续暂态稳定性分析奠定了模型基础。 （2）针对并网逆变器暂态稳定分析难的问题，采用Lyapunov第一法和第二法分析了奇异摄动模型快、慢子系统的稳定性，给出了快、慢子系统的暂态稳定判据，揭示了工作点、线路阻抗和控制参数等多重因素对并网逆变器暂态稳定性的影响规律，为后续提高暂态稳定性的控制参数优化提供了建议。 （3）针对控制参数设计未考虑暂态稳定约束的问题，采用D分割法得到了幅值裕度、相位裕度与带宽约束下的参数可行域，然后基于快、慢子系统暂态稳定判据优化了参数可行域。该设计方法兼顾并网逆变器的稳态与暂态性能，确立了一套能够同时应对小扰动与大扰动故障的参数整定流程，具备一定的工程应用价值。
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