第6.1节 对称/不对称故障穿越技术
6.1.1 引言：故障穿越能力的核心地位
在现代电力系统中，由短路、接地等引起的电网故障是不可避免的暂态扰动。对于高比例新能源接入的新型电力系统，并网变流器在故障期间的行为至关重要。它不仅关系到设备自身的安全，更直接影响着电网的暂态稳定性与故障恢复能力。传统跟网型变流器在电网电压严重跌落时，主要目标是通过电流源控制进行“自保”，其输出电流被严格限幅，对电网的支撑贡献有限，甚至在极端情况下会主动脱网以保护硬件，这可能加剧系统崩溃的风险。
构网型变流器则被赋予了更高的使命：作为电压源的构建者，它需要在故障穿越期间，在保障自身安全的前提下，最大限度地维持对电网的主动支撑能力。这包括在可控范围内为电网提供短路电流以帮助保护设备识别故障、通过注入动态无功电流支撑电压、维持自身与电网的同步稳定性，并在故障清除后快速恢复功率输出。因此，故障穿越能力是《构网型变流器通用技术规范》中考验设备暂态性能、过流能力和控制鲁棒性的关键部分，也是构网技术价值在电网危急时刻最核心的体现。
6.1.2 故障穿越的核心挑战与控制目标
构网型变流器在电网故障期间面临多重、相互关联的严峻挑战，其控制策略必须协调多个可能彼此矛盾的目标。
- 电流越限与器件安全：电网电压骤降导致变流器出口等效阻抗减小，若无限制，将产生远超功率器件安全阈值的冲击电流。因此，首要且核心的任务是实现故障电流的动态、精准限幅。然而，简单的硬性限幅会破坏控制环路的正常工作，引发失稳。
- 暂态功角失稳：严重电压跌落会打破变流器内电势与电网电压之间的功率平衡。根据功角特性方程，若故障期间传输的电磁功率最大值低于机械（或参考）功率，将导致虚拟功角持续增大，最终失去同步，即暂态功角失稳。
- 电压支撑与无功注入：与跟网型仅追求电流不越限不同，构网型变流器需根据并网点电压跌落深度，主动按比例注入感性无功电流，这是支撑电网电压、延缓电压崩溃的直接手段。
- 不对称故障下的复杂交互：在实际的不对称故障中，电网电压包含正、负序分量。变流器不仅需要应对正序电压跌落，还需妥善处理负序分量带来的功率二倍频波动、电流畸变以及可能加剧的失稳风险。
因此，一个先进的故障穿越控制策略，其目标是在数毫秒至数百毫秒的故障暂态过程中，协同实现“不脱网、不损毁、不失步、强支撑”。下图概括了这一复杂过程中需要协同应对的核心挑战与核心技术目标：
