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风电变流技术 构网型GFM ★ 5.0

基于抗饱和方法的可调虚拟阻抗以增强限流条件下的暂态稳定性和构网能力

Adjustable Virtual Impedance via Anti-windup Method for Enhancing Transient Stability and Grid-Forming Capability Under Current Limiting Conditions

作者 Seongyeon Kim · Ki-Hyun Kim · Shenghui Cui · Jae-Jung Jung
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年1月
技术分类 风电变流技术
技术标签 构网型GFM
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 暂态稳定性 电网形成能力 双环矢量电压控制 反计算抗积分饱和策略 虚拟阻抗
语言:

中文摘要

本文提出了一种在电流限制条件下增强暂态稳定性和电网形成(GFM)能力的新方法。该方法采用具有反计算抗积分饱和策略的双环矢量电压控制,利用可调增益来调整等效虚拟阻抗的电抗与电阻之比。该方法确保了在电网正常和异常状态转换期间的无缝运行,同时显著提高了暂态稳定性和 GFM 能力。理论分析已通过 2 千伏安规模的实验得到验证,证明了所提方法的有效性。

English Abstract

This letter presents a novel method to enhance the transient stability and grid forming (GFM) capability under current limiting conditions. The proposed method employs dual-loop vector voltage control with a back-calculation anti-windup strategy, using adjustable gain to modify the reactance-to-resistance ratio of the equivalent virtual impedance. The method ensures seamless operation during transitions between normal and abnormal grid conditions while significantly improving transient stability and GFM capability. Theoretical analysis has been validated through 2-kVA-scale experiments, demonstrating the effectiveness of the proposed method.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的限流条件下虚拟阻抗自适应调节技术对我司构网型逆变器产品具有重要的工程应用价值。当前,随着新能源渗透率不断提高,电网对逆变器的构网能力提出了更高要求,特别是在故障穿越和弱电网接入场景下,如何在满足电流限幅保护的同时维持系统稳定性,是行业面临的核心技术挑战。

该技术通过反计算抗饱和策略动态调整虚拟阻抗的阻感比,为解决这一矛盾提供了创新思路。对于我司的光伏逆变器和储能变流器产品,这意味着可以在电网故障时既保护功率器件不过流,又能保持良好的电压支撑能力,显著提升设备在复杂电网环境下的适应性。这对于我司在海外高比例新能源市场和国内新型电力系统建设中的竞争力提升具有战略意义。

从技术成熟度评估,论文已完成2kVA小功率样机验证,向我司百千瓦级乃至兆瓦级产品应用尚需解决多机并联协调、参数自适应整定等工程化问题。特别是在大规模储能系统中,需要考虑不同运行工况下虚拟阻抗参数的优化配置策略,以及与现有控制架构的兼容性。

建议我司中央研究院跟进该技术方向,重点关注:一是将该方法集成到新一代构网型控制平台中,形成差异化技术优势;二是结合我司在1500V高压系统和大容量储能领域的应用经验,开展功率等级扩展研究;三是探索与虚拟同步机、下垂控制等现有构网技术的融合方案,构建更加鲁棒的电网支撑能力。