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并网型并联构网逆变器暂态稳定性的定量分析及其无功功率控制考虑
Quantitative Transient Stability Analysis for Parallel Grid-Tied Grid-Forming Inverters Considering Reactive Power Control
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | 构网型GFM |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 并联电网形成逆变器系统 暂态稳定性分析 李雅普诺夫函数 最大吸引域 参数影响 |
语言:
中文摘要
近年来,单一并网构网型逆变器(GFMI)系统的暂态稳定性已得到深入分析,但考虑无功功率控制的并联 GFMI 系统的定量暂态稳定性分析尚未得到研究。为填补这一空白,本文新建立了考虑逆变器间相互作用的并联 GFMI 系统的等效大信号模型。基于该模型,新构建了考虑无功功率控制动态、阻尼耗散和相互作用效应的与路径无关的李雅普诺夫函数(LF),用于定量暂态稳定性分析,该函数可获取最大吸引域以进行稳定性预测、估计临界清除时间并表征稳定裕度。与传统的李雅普诺夫函数相比,吸引域的保守性和估计临界清除时间的误差显著降低。此外,揭示了参数对并联系统暂态稳定性的影响。最后,实验结果验证了吸引域和参数分析的准确性。
English Abstract
Transient stability of single grid-forming inverter (GFMI) system has been thoroughly analyzed in recent years, but quantitative transient stability analysis for parallel GFMI system considering reactive power control has not been studied. To bridge this gap, the equivalent large signal model of parallel GFMI system considering the interaction between inverters is newly established. Based on the model, the path-independent Lyapunov function (LF) considering the dynamic of reactive power control, damping dissipation, and interaction effect is newly constructed for quantitative transient stability analysis, which can obtain maximum attraction region for stability prediction, estimate critical clearing time, and characterize stability margin. Compared with traditional LF, the conservatism of attraction region and error of estimated critical clearing time is significantly reduced. Moreover, the effect of parameters on the transient stability of parallel system is revealed. Finally, experimental results verify the accuracy of attraction region and parameter analysis.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务实践来看,这项关于并联构网型逆变器暂态稳定性的量化分析研究具有重要的工程应用价值。随着我们在大型光伏电站、储能系统以及微电网解决方案中越来越多地采用构网型逆变器技术,多机并联运行已成为常态场景,该研究直接切中了当前技术痛点。
论文的核心贡献在于建立了考虑逆变器间交互作用的等效大信号模型,并构造了包含无功控制动态、阻尼耗散和交互效应的路径无关李雅普诺夫函数。这对阳光电源的产品开发具有三方面价值:首先,精确的吸引域计算和临界切除时间估算可显著提升我们光储一体化系统的故障穿越能力设计精度,减少传统方法的保守性导致的过度设计;其次,量化的稳定裕度评估为多机并联控制策略优化提供了理论依据,这对我们的集中式逆变器和储能变流器产品线尤为关键;第三,参数影响规律的揭示可指导控制器参数整定,缩短现场调试周期。
从技术成熟度评估,该方法已通过实验验证,但从理论到工程化仍需跨越算法实时性、多工况适应性等障碍。对阳光电源而言,机遇在于将此技术集成到我们的智能控制平台中,开发具有自适应稳定性评估功能的新一代构网型逆变器,这将强化我们在高比例新能源接入场景下的技术领先优势。建议与研究团队建立合作,在实际项目中验证算法鲁棒性,同时评估其在氢能和电动汽车充电等新兴业务场景的适用性。