← 返回
基于二维相图的混合并联变流器暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis for Hybrid Parallel-Connected Converters by Two-Dimensional Phase Portrait
| 作者 | Shunliang Wang · Aobo Jiang · Junpeng Ma · Peng Wang · Rui Zhang · Tianqi Liu |
| 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 跟网型GFL |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 并网跟随与并网形成变换器 暂态同步稳定性 二维相图法 暂态稳定影响因素 限流策略 |
语言:
中文摘要
在进行暂态同步稳定性分析时,由跟网型(GFL)和构网型(GFM)变流器组成的混合并联系统可被表征为高阶非线性动态系统,现有方法无法对其进行清晰分析。现有方法分别对每个变流器的功角进行分析,未能阐明不同变流器之间功角的暂态耦合动态过程。为填补这一空白,本文通过保结构降维映射提出了一种二维相图方法,该方法能有效揭示 GFM 变流器和 GFL 变流器之间的交互动态。所提方法详细阐述了影响暂态稳定的四类因素。此外,通过应用二维相图揭示了限流策略对暂态稳定性的影响。最后,提供了实验结果以验证理论分析。
English Abstract
A hybrid parallel-connected system with grid-following (GFL) and grid-forming (GFM) converters can be characterized as a high-order nonlinear dynamic system when performing transient synchronous stability analysis, which cannot be analyzed clearly by the existing method. The existing methods analyze the power angle for each converter individually, which fails to elucidate the transient coupling dynamic process of the power angles among different converters. To fill this gap, a 2-D phase portrait method is proposed by structure-preserving dimensionality reduction mapping, which can effectively reveal the interactive dynamics between GFM converter and GFL converter. The four types of factors, which impact the transient stabilization are elaborated by the proposed method. Furthermore, the influence of current limiting strategies on the transient stability is revealed by applying the 2-D phase portrait. Finally, experimental results are provided to verify the theoretical analysis.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项关于混合并联变流器暂态稳定性分析的研究具有重要的实用价值。当前,我们的光伏逆变器产品线同时涵盖跟网型(GFL)和构网型(GFM)技术路线,而在大型光伏电站和储能电站中,这两类变流器往往需要混合并联运行。该论文提出的二维相位图分析方法,为我们理解和优化这种复杂系统的暂态同步稳定性提供了新的理论工具。
该技术的核心价值在于突破了传统方法仅能单独分析各变流器功角的局限,通过结构保持降维映射技术,清晰揭示了GFM与GFL变流器之间的耦合动态过程。这对阳光电源在设计大型新能源电站控制策略时至关重要,特别是在弱电网环境下,能够帮助我们预判系统在电网故障时的稳定裕度,优化限流策略参数设置,从而提升系统的故障穿越能力和电网友好性。
从技术成熟度评估,该方法已通过实验验证,具备较强的工程应用潜力。对于阳光电源而言,可将其集成到我们的PowerTitan储能系统和SG8.0RT等混合型逆变器的控制算法中,特别是在高比例新能源接入场景下,这种分析方法能显著提升系统设计的可靠性。
主要挑战在于如何将理论分析转化为实时控制策略,以及在多机并联场景下的计算复杂度控制。但这也为我们在构网型储能系统和智能微网解决方案的技术创新提供了明确方向,有助于巩固阳光电源在新型电力系统关键技术领域的领先地位。