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构网型虚拟同步发电机接入电网中振荡传递的机理分析
Mechanism Analysis for Oscillation Transferring in Grid-Forming Virtual Synchronous Generator Connected to Power Network
| 作者 | Chang Li · Yaqian Yang · Frede Blaabjerg |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 构网型GFM 虚拟同步机VSG |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 虚拟同步发电机 稳定性评估 频率 电压 闭环传递函数 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种用于电网形成型虚拟同步发电机稳定性评估的新型建模框架。具体而言,结合频率和电压幅值阐明了自稳定性和诱发稳定性的机制。推导了频率自环、电压自环、频率诱发环和电压诱发环的模型,以全面识别振荡机制是由自稳定环引起的,还是由振荡传递引起的。通过数学推导并结合物理意义的逻辑判断,发现频率与有功功率具有相同的闭环传递函数。最后,通过实验验证了分析结果。
English Abstract
This letter proposes a new modeling framework for stability assessment in grid-forming virtual synchronous generator. Specifically, the mechanism of self-stability and induced-stability have been clarified with frequency and voltage magnitude. The models of frequency self-loop, voltage self-loop, frequency induced-loop, and voltage induced-loop are derived to comprehensively identify whether the mechanism of the oscillation is caused by the self-stabilizing loop or by oscillation transferring. By mathematical derivation combined with logical judgment of physical significance, it is found that frequency has the same closed-loop transfer function with that of active-power. Finally, analysis is validated by experiments.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文针对构网型虚拟同步发电机(Grid-Forming VSG)的振荡传递机制研究具有重要的工程应用价值。随着我司在光伏逆变器和储能系统领域不断推进构网型技术路线,该研究提出的自稳定性和诱发稳定性建模框架,能够为产品的稳定性设计提供更精准的理论指导。
该论文的核心价值在于建立了频率自环、电压自环、频率诱发环和电压诱发环四个独立模型,这为我司在大型地面电站和独立微网项目中识别振荡源头提供了系统化分析工具。特别是论文揭示的频率与有功功率具有相同闭环传递函数的结论,可直接应用于我司SG系列储能变流器的控制参数优化,提升多机并联场景下的系统阻尼特性。
从技术成熟度评估,该研究已通过实验验证,具备较高的工程可信度。对于阳光电源当前面临的挑战——如何在弱电网环境下保证构网型设备的稳定运行——这套建模方法能够帮助研发团队在设计阶段预判振荡风险,减少现场调试成本。
然而,技术应用仍存在挑战:论文侧重单机建模,而实际新能源场站涉及数十台甚至上百台逆变器的复杂交互;此外,振荡传递机制在不同电网阻抗条件下的适应性需要进一步验证。建议我司可结合该理论框架,开发面向多机系统的振荡溯源算法,并集成到智慧能源管理平台中,形成差异化的技术优势,这对拓展海外高比例新能源市场具有战略意义。