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控制与算法 构网型GFM ★ 5.0

基于扰动观测器的构网型变流器控制设计与灵敏度分析

Design and Sensitivity Analysis of Grid-Forming Converter Control Based on a Disturbance Observer

作者 Tuure Nurminen · Rayane Mourouvin · Marko Hinkkanen · Jarno Kukkola
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年5月
技术分类 控制与算法
技术标签 构网型GFM
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 并网型变流器 控制方法 输入输出反馈线性化 扰动观测器 动态性能
语言:

中文摘要

针对配备 LCL 滤波器的构网型变流器,提出了一种控制方法。所提控制方法的设计采用了输入 - 输出反馈线性化,可直接控制有功功率和电压幅值。该控制方法设有一个提供积分作用的干扰观测器。为实现故障穿越,还加入了透明电流控制。所提控制方法能以简单方式自由配置闭环极点。通过灵敏度分析研究参数误差对该控制方法的影响。利用一台 12.5 千伏安的变流器对分析结果进行了实验验证,结果表明,在存在电网电感估计误差的情况下,该方法在强电网和弱电网中均具有出色的动态性能。

English Abstract

A control method is proposed for grid-forming converters equipped with an LCL filter. Input-output feedback linearization is used for the design of the proposed control method, where active power and voltage magnitude are directly controlled. The proposed control method has a disturbance observer that provides integral action. Transparent current control is included for fault ride-through purposes. The proposed control method allows the closed-loop poles to be freely placed in a simple manner. Sensitivity is analyzed to study the impact of parameter errors on the proposed control method. The analysis results are experimentally verified with a 12.5-kVA converter, demonstrating the excellent dynamic performance of the proposed method for both strong and weak grids in the presence of grid inductance estimation error.
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SunView 深度解读

该扰动观测器增强型构网控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过输入-输出反馈线性化结合扰动观测器,可显著提升构网型变流器在弱电网和孤岛模式下的抗扰能力,有效抑制LCL滤波器参数漂移、电网阻抗波动等不确定性影响。灵敏度分析方法可指导ST系列产品的参数优化设计,增强系统鲁棒性。该技术可与现有VSG控制策略融合,提升储能系统在电网支撑、黑启动等场景下的动态响应性能和控制精度,为iSolarCloud平台提供更精准的参数整定依据,助力阳光电源构网型产品在新型电力系统中的竞争力。