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基于谐波状态空间多变流器并网系统建模及稳定性分析
Modeling and Stability Analysis of Multiple Grid-Connected Converter Systems Based on Harmonic State Space
| 作者 | 万钰锡 · 李寅 · 林顺富 |
| 期刊 | 电源学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 23 卷 第 3 期 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 多变流器并网系统 谐波状态空间 谐波稳定性 谐波交互 万钰锡 李寅 林顺富 电源学报 Journal of power supply |
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针对新能源多变流器并网系统（MGCCS）中的电能质量问题，基于谐波状态空间（HSS）方法建立了系统的串联与并联模型。该模型考虑了开关过程中的高频分量，利用Toeplitz矩阵有效表征变流器内部的谐波耦合特性。引入虚拟电阻并计及电网阻抗影响，构建改进HSS模型以准确模拟实际多变流器并网场景。通过分析系统状态矩阵的特征值，研究了多变流器互联系统的谐波稳定性，深入探讨主电路与控制器参数对不稳定模式的影响，并预测振荡频率。MATLAB/Simulink仿真与RT-LAB实验验证了所提模型及稳定性分析的准确性。
为解决新能源多变流器并网系统MGCCS(multiple grid-connected-converter system)中的电能质量相关问题,首先基于谐波状态空间HSS(harmonic state space)方法建立MGCCS的串联和并联模型.HSS模型考虑了开关过程中的高频分量,其内部的Toeplitz矩阵能够有效捕捉变流器内部的谐波耦合.在建立MGCCS串联和并联HSS模型的基础上,引入虚拟电阻改进模型,并考虑电网阻抗的影响,以模拟多变流器并网系统.通过对状态矩阵的特征值分析,对多变流器互联系统的谐波稳定性进行研究.研究深入分析了主电路和控制器参数对谐波不稳定性的影响,预测谐波不稳定模式的振荡频率.MATLAB/Simulink仿真结果及RT-LAB实验结果验证了基于HSS改进模型的正确性以及谐波稳定性分析的准确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的多变流器并网产品具有重要指导意义。HSS建模方法可直接应用于SG系列光伏逆变器阵列、ST系列储能变流器集群以及大型储能电站的系统级稳定性分析。通过考虑谐波耦合效应和电网阻抗影响，能够优化PowerTitan等大型储能系统的并网控制策略，提升系统电能质量。研究成果可用于iSolarCloud平台的谐波稳定性预警功能，对光储充等多类型变流器混合接入场景的稳定性评估具有实用价值。建议在GFM/GFL控制器参数整定和虚拟阻尼设计中采用该分析方法，提高产品在弱电网条件下的适应性。