浙江大学胡彬等：弱电网下考虑无功电流支撑的锁相环频率稳定性提升方法

摘要：B. Hu, L. Zhan, H. Nian and D. Qi, "PLL Frequency Stability Enhancement Under Weak Grid Considering Reactive Current Support," in

PLL Frequency Stability Enhancement Under Weak Grid Considering Reactive Current Support

Bin Hu; Ling Zhan; Heng Nian; Donglian Qi

Zhejiang University, Hangzhou, China

B. Hu, L. Zhan, H. Nian and D. Qi, "PLL Frequency Stability Enhancement Under Weak Grid Considering Reactive Current Support," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 9, no. 1, pp. 110-114, March 2025, doi: 10.30941/CESTEMS.2025.00007.

摘要

锁相环在实现可再生能源发电系统与电网同步方面发挥着关键作用。然而，根据电网导则对无功电流支撑的要求，锁相环输出频率会出现显著波动并超出限值，严重威胁电力供应的安全性。本文揭示了锁相环频率最大偏差值的理论机理与主导因素，并据此提出了两种有效增强锁相环频率稳定性的方法，相关实验验证了所提方案的有效性。

Abstract

The phase-locked loop (PLL) plays an essential role for synchronizing renewable power generation to the grid. However, as per the grid-code compliance for reactive current support, the PLL output frequency fluctuates significantly and exceeds the limitation, which seriously threaten the safe supply of electricity. In this paper, the underlying theoretical mechanism and dominant force behind the maximum PLL frequency deviation are revealed. Accordingly, two feasible approaches are proposed to enhance the PLL frequency stability with validations in experimental results.

Fig. 1. PLL frequency response under reactive power compensation with different grid and controller parameters.

Fig. 2. Experimental result of PLL frequency instability issues with reactive current support.

Fig. 3. Experimental result of proposed PLL frequency stability enhancement methods.

作者信息

胡彬，2018年和2023年分别获得沈阳工业大学本科和浙江大学博士学位。现为浙江大学博士后/助理研究员，主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金特别资助项目和面上资助、浙江省自然科学基金探索项目，曾获中国电工技术学会/浙江省（提名）/浙江大学优秀博士学位论文，主要研究领域为新能源并网稳定运行。

占领，2022年获得浙江大学电气工程学士学位，目前正在浙江大学攻读电气工程博士学位，主要研究领域为新能源暂态稳定性分析。

年珩，浙江大学电气工程学院教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，电力电子应用技术国家工程研究中心副主任，电机及其控制研究所所长。长期从事新能源系统建模、稳定运行分析、并网运行控制技术等方面研究工作，先后主持国家杰出青年基金、国家优秀青年基金、国家重点研发计划课题等国家级项目7项，获省部级一等奖4项、二等奖7项等，连续5年（2020~2024）获爱思唯尔中国高被引学者。

齐冬莲，浙江大学求是特聘教授、博士生导师，教育部新世纪优秀人才。任国家科技部重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项总体专家组成员、IEEE PES中国智能电网与新技术集成应用分委会常务理事等。长期从事新型电力系统智能感知、集群控制等方向的研究工作。承担国家自然科学基金（重大、重点）、国家重点研发计划、863计划等国家级项目/课题20余项，获浙江省科技进步一等奖、二等奖等省部级奖励8项。

《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE的执委Don Tan博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。