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控制与算法 ★ 5.0

基于平衡点存在性分析的级联变换器系统去中心化自同步方法

A Decentralized Self-Synchronizing Method for Cascaded Converter System Based on Analysis of the Existence of Equilibrium Points

作者 Guangze Shi · Junlan Ou · Zhenxi Wu · Junhao Zhang · Xuesong Xu · Yajuan Guan
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2024年10月
技术分类 控制与算法
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 级联变流器系统 并网自同步控制 电网电压波动 鲁棒分散自同步控制 抗干扰能力
语言:

中文摘要

对于级联变流器系统,现有的并网自同步控制方法对电网波动较为敏感,这会影响系统稳定性,还可能导致系统平衡点存在性的问题。为解决这些问题,本文分析了电网电压波动对系统平衡点存在性的影响。提出了一种鲁棒分散自同步控制方法,其中设计了电压校正机制以确保系统平衡点的存在。该方法除保证频率自同步外,还大幅提高了输出功率和功率因数的灵活调节能力。基于控制硬件在环和 RTU 箱的实验结果表明,在电网电压波动和负载变化的情况下,系统具有良好的抗干扰能力和鲁棒性能。

English Abstract

As for the cascaded converter system, the existing grid-connected self-synchronization control methods are sensitive to grid fluctuations, which will affect the system stability and may lead to issues about the existence of equilibrium points of the system. To address these issues, this article analyzes the impact of grid voltage fluctuation on the existence of system equilibrium points. A robust decentralized self-synchronizing control method is proposed, where a voltage correction mechanism is designed to guarantee the system's equilibrium points. Besides ensuring frequency self-synchronization, the flexible adjustment abilities of output power and power factor are greatly improved. The control-hardware-in-loop and RTU-BOX-based experiment results under grid voltage fluctuation and load changing show that the system has good disturbance rejection capability and robust performance.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项去中心化自同步技术对级联变流器系统具有重要的应用价值。在大规模光伏电站和储能系统中,级联变流器架构被广泛采用以提升功率等级和系统灵活性,但电网电压波动一直是影响系统稳定性的核心挑战。

该论文通过平衡点存在性分析,提出的鲁棒性自同步控制方法直接切中当前产品的痛点。传统并网自同步控制对电网扰动敏感,容易导致系统失稳甚至脱网,而该技术通过电压校正机制保障平衡点存在,可显著提升阳光电源逆变器和储能变流器在弱电网环境下的适应能力。这对于公司在电网条件复杂的新兴市场拓展业务具有战略意义。

从技术成熟度评估,该方法已完成控制硬件在环和RTU-BOX实验验证,展现出良好的抗扰动性能,技术就绪度较高,具备工程化应用的基础。特别是其去中心化架构与阳光电源模块化、分布式产品设计理念高度契合,可有效降低系统通信复杂度,提升可靠性。

技术机遇在于该方法同时增强了输出功率和功率因数的灵活调节能力,这对于参与电网辅助服务、实现虚拟电厂功能具有重要价值,符合储能系统向电网友好型方向发展的趋势。然而,实际应用仍需关注多机并联时的协调控制、不同工况下参数自适应整定等工程化挑战。建议将该技术纳入下一代SG阳光电源逆变器和PowerTitan储能系统的研发路线图,通过实际电站验证进一步优化算法鲁棒性,强化公司在高端变流器技术领域的竞争优势。