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构网型变流器在低电压穿越期间的无功电流响应:测试方法影响分析
Reactive Current Response of Grid-Forming Converters During Low-Voltage-Ride-Through: Analysis of Test Method Impact
| 作者 | Ziqian Zhang · Robert Schuerhuber · Lothar Fickert · Guochu Chen |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2024年7月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 构网型GFM 低电压穿越LVRT |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电网形成转换器 低电压穿越 内环控制策略 低电压穿越测试设备 硬件在环系统 |
语言:
中文摘要
本文对低压穿越(LVRT)条件下的构网型变流器(GFM)进行了研究。着重探讨了内环控制策略和电网拓扑结构对 GFM 性能的影响。该研究提出了一种适用于不同内环控制策略的通用等效建模方法。此外,评估了三种 LVRT 测试装置:基于并联阻抗的电压跌落发生器(SIVSG)、带阻抗的可编程电压源(PVS)和硬件在环(HIL)系统,强调了它们在模拟电网故障特征方面的差异。结果表明,SIVSG 和 PVS 在模拟实际电网故障场景方面存在局限性,可能导致 GFM 错误地通过 LVRT 测试。相反,基于 HIL 的测试方法能更准确地重现电网故障,为评估 GFM 性能提供更可靠的依据。
English Abstract
This paper presents an examination of grid-forming converters (GFM) under low-voltage-ride-through (LVRT) conditions. It emphasizes the influence of inner loop control strategies, and grid topologies on GFM performance. The study introduces a versatile equivalent modeling methodology suitable for different inner loop control strategies. Additionally, it evaluates three LVRT testing devices: the shunt impedance based voltage sag generator (SIVSG), programmable voltage source with impedance (PVS), and Hardware-in-the-Loop (HIL) system, highlighting their differences in simulating grid fault characteristics. The results indicate that SIVSG and PVS have limitations in mimicking actual grid fault scenarios, potentially leading to GFMs erroneously passing LVRT tests. Conversely, HIL-based testing methods more accurately replicate grid faults, offering a more reliable assessment of GFM performance.
S
SunView 深度解读
从阳光电源构网型逆变器及储能系统产品线角度看,该论文对低电压穿越(LVRT)测试方法的深入研究具有重要的工程实践价值。随着新能源渗透率提升,电网要求逆变器从传统跟网型向构网型演进,而LVRT能力是并网合规性的核心指标。论文揭示的测试方法差异性问题,直接关系到我们产品在实验室测试与现场运行表现的一致性。
该研究指出传统SIVSG和PVS测试设备在模拟真实电网故障特性方面存在局限性,可能导致产品"假通过"认证却在实际电网故障时表现不佳。这对阳光电源的产品开发和测试流程具有警示意义。我们需要重新评估现有LVRT测试平台的有效性,特别是在验证构网型逆变器的无功电流响应特性时。论文推荐的HIL测试方法能更准确复现电网故障动态过程,这为我们优化内部测试体系提供了明确方向。
从技术成熟度看,HIL测试技术已相对成熟,但需要更高的投资和专业能力建设。对阳光电源而言,这既是挑战也是机遇:短期内需增加测试设备投入和人员培训成本,但长期将提升产品可靠性和市场竞争力,减少因现场故障导致的售后成本。
建议我们在构网型逆变器和储能变流器的研发中,建立基于HIL的全面测试平台,同时与论文提出的通用等效建模方法结合,针对不同内环控制策略优化LVRT性能。这将帮助我们的产品在全球各类电网环境下都能展现卓越的故障穿越能力,强化技术领先地位。