← 返回
电动汽车驱动 多电平 构网型GFM 跟网型GFL ★ 5.0

基于新型模糊张量空间方法的M3C与GFM/GFL混合控制策略变换器交互大信号稳定性分析

Interaction Large-Signal Stability Analysis of M3C and GFM/GFL Hybrid Control Strategies Converters Based on the Novel Fuzzy Tensor Space Method

作者 Ziyue Duan · Yongqing Meng · Peiqi Zhao · Shuhao Yan · Xiuli Wang · Xifan Wang
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年2月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 多电平 构网型GFM 跟网型GFL
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 模糊张量空间方法 模块化多电平矩阵变换器 GFM/GFL混合控制策略 稳定性分析 耦合稳定机制
语言:

中文摘要

本文提出了一种新颖的模糊张量空间方法,用于分析模块化多电平矩阵变换器与电网形成/跟随(GFM/GFL)混合控制策略变换器的相互作用大信号稳定性。针对系统动态模型中存在的高阶、强非线性和多频耦合等难题,利用扇形非线性理论将复杂度从指数级降低到常数级。这是通过将原始隶属函数集优化为线性无关的模糊张量基来实现的。此外,利用模糊张量空间的物理意义缩小了求解李雅普诺夫泛函问题的映射区域,有效降低了保守性。与传统的TS模糊理论相比,该方法得到的稳定性分析结果在复杂度和准确性之间实现了更好的平衡。基于改进后的方法,可以快速、准确地分析多个电力电子设备及其控制策略相互作用所导致的复杂耦合稳定机制。特别地,利用这些结果研究了不同扰动条件下GFM/GFL变换器不同配置的影响,以及不同配置比例与电网强度相结合的相互作用稳定机制。最后,通过理论和实验验证证实了这些结果的有效性。

English Abstract

This article proposes a novel fuzzy tensor space method to analyze the interaction large-signal stability of modular multilevel matrix converter and grid-forming/following (GFM/GFL) hybrid control strategy converters. By addressing the challenges of high-order, strong nonlinearity, and multi-frequency coupling in the system's dynamic model, the complexity is reduced from exponential to constant levels using sector nonlinearity theory. It is achieved by optimizing the original membership function set into a linearly independent fuzzy tensor basis. In addition, leveraging the physical significance of the fuzzy tensor space reduces the mapping area for solving the Lyapunov functional problem, effectively lowering the conservatism. Furthermore, the stability analysis results obtained from this method offer a better balance of complexity and accuracy compared to traditional TS fuzzy theory. Based on the improved method, the complex coupling stability mechanism caused by the interaction of multiple power electronic devices and control strategies can be analyzed quickly and accurately. In particular, these results are used to study the impact of different configurations of GFM/GFL converters under various disturbance conditions, as well as the interaction stability mechanism of different configuration ratios combined with grid strength. Finally, the validity of these results is confirmed through theoretical and experimental verification.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的模糊张量空间方法为解决M3C(模块化多电平矩阵变换器)与GFM/GFL混合控制策略的大信号稳定性问题提供了创新性理论工具,这对我司在新能源并网系统领域具有重要战略价值。

随着公司光伏逆变器和储能系统大规模接入电网,特别是在弱电网环境下,多台变流器之间的交互稳定性问题日益凸显。论文所研究的GFM/GFL混合控制策略正是当前行业的核心技术方向——GFM控制可提供电网支撑能力,而GFL控制则具备成本和效率优势。该方法通过将系统复杂度从指数级降至常数级,使得实时稳定性分析成为可能,这为我司开发智能化能量管理系统和预测性维护功能提供了理论基础。

从应用价值看,该技术可直接服务于三个核心场景:一是优化多台逆变器的GFM/GFL配置比例,降低系统成本;二是提升大型光伏电站和储能电站在弱电网条件下的稳定运行能力;三是为电网适应性评估提供快速仿真工具。论文中对不同扰动条件和电网强度的分析结果,可指导我司产品在复杂电网环境下的参数整定策略。

技术挑战方面,该方法从理论验证到工程化应用仍需跨越鸿沟,特别是模糊张量基的构建需要大量现场数据支撑。建议公司与研究团队建立合作,将该方法集成到SungrowCloud平台中,结合实际运行数据进行验证优化,抢占新型电力系统稳定性分析技术的制高点,强化在高比例新能源并网场景下的技术领先优势。