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考虑频率-电压耦合效应的并网型虚拟同步发电机振荡传播建模
Modeling for Oscillation Propagation With Frequency-Voltage Coupling Effect in Grid-Connected Virtual Synchronous Generator
| 作者 | Chang Li · Yaqian Yang · Yong Li · Yuxing Liu · Frede Blaabjerg |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2024年9月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | 构网型GFM 虚拟同步机VSG 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 虚拟同步发电机 振荡传播 频率 - 电压耦合 建模方法 稳定性环路模型 |
语言:
中文摘要
本文提出一种考虑频率 - 电压耦合效应的构网型虚拟同步发电机(GF - VSG)系统振荡传播机理阐释建模方法。具体而言,所提出的自稳定环模型和感应稳定环模型阐明了VSG频率与电压之间振荡传播的物理意义。所提出的模型和方法弥补了传统单输入单输出系统无法识别这种振荡传播现象的不足。研究还发现,尤其是在振荡传播受到抑制时,频率振荡并不总是与电压振荡耦合。最后,通过仿真和实验验证了所建模型和分析的有效性。
English Abstract
This letter proposes a modeling method for mechanism clarification on oscillation propagation in grid-forming virtual synchronous generator (GF-VSG) systems considering the frequency-voltage coupling effect. Specifically, the physical significance of oscillation propagation between frequency and voltage of VSG has been clarified by the proposed self-stability-loop-model and the induced-stability-loop-model. The proposed model and method can fill in the gap that conventional single-input-single-output system cannot identify this oscillation propagation phenomenon. It is also found that frequency oscillations are not always coupled with voltage oscillation especially when the oscillation propagation is suppressed. Finally, the modeling and analysis are validated by simulations and experiments.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,该论文针对构网型虚拟同步发电机(GF-VSG)的振荡传播建模研究具有重要的战略价值。随着我司在储能系统和新能源并网领域的深入布局,构网型控制技术已成为提升电网支撑能力的核心方向,而该研究恰好解决了这一技术路线中的关键稳定性问题。
论文提出的频率-电压耦合振荡传播机制对我司产品开发具有直接指导意义。当前我司的PowerTitan储能系统和SG320HX光伏逆变器均在向构网型控制演进,但传统的单输入单输出分析方法无法有效识别频率与电压振荡之间的相互影响,这可能导致系统在弱电网或高渗透率场景下出现意外的稳定性问题。该研究提出的"自稳定环路模型"和"诱导稳定环路模型"为我们提供了更精确的分析工具,能够在产品设计阶段预判并抑制振荡传播路径。
技术应用前景方面,该方法已通过仿真和实验验证,成熟度较高,可快速应用于我司控制算法的优化迭代。特别是在大型地面电站和独立微网项目中,通过解耦频率与电压振荡,可显著提升系统在扰动下的暂态响应性能,增强电网适应性。
然而技术挑战在于如何将该建模方法集成到现有的实时控制平台中,并在不同电网强度和负载条件下实现参数自适应。建议我司研发团队深入研究该振荡抑制机制,将其转化为具有自主知识产权的控制策略,这将成为我们在构网型技术竞争中的重要差异化优势,特别是在海外弱电网市场的拓展中具有显著价值。