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储能系统技术 储能系统 构网型GFM 多物理场耦合 ★ 5.0

基于复变量设计的构网型逆变器功率控制

Complex Variable Design for Power Control of Grid-Forming Inverter

作者 Xiangjun Quan · Dale Li · Zhixiang Zou · Qinran Hu · Zaijun Wu · Wei Gu
期刊 IEEE Transactions on Sustainable Energy
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 多物理场耦合
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 电网形成逆变器 复功率相角模型 复功率控制器 功率解耦控制 动态性能
语言:

中文摘要

由于耦合的高阶系统特性,构网型(GFM)逆变器的功率环路与解耦控制分析与设计较为复杂,传统方法通常采用双输入双输出模型分别设计有功与无功功率控制。本文提出一种复功率-相角(CPPA)模型,将其构建为单输入单输出系统,并在此基础上设计复功率控制器。所提控制框架通过降阶的复数传递函数统一实现有功与无功功率的解耦控制,显著提升GFM逆变器功率控制的动态性能。仿真与实验结果验证了该方法的鲁棒性与优越性。

English Abstract

The analysis and design of the grid-forming (GFM) power loop and decoupling control can be challenging due to the coupled high-order system, where active and reactive power controls are typically designed separately using a dual-input-dual-output model. In this letter, we introduce a complex-power-phase-angle (CPPA) model, formulated as a single-input-single-output system for grid-forming inverters. Subsequently, a complex power controller is designed. The proposed control framework allows for the unification of active and reactive power decoupling control through an order-reduced complex transfer function, enhancing the dynamic performance of GFM power control. The robustness and advantages of this method are validated through comprehensive simulation and experimental results.
S

SunView 深度解读

该复变量功率控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制具有重要应用价值。所提CPPA模型将双输入双输出系统降阶为单输入单输出复数传递函数,可显著简化阳光电源储能系统的功率环路设计流程,提升有功无功解耦控制性能。该方法特别适用于弱电网场景下ST系列产品的快速功率响应需求,可增强PowerTitan系统在电网支撑模式下的动态稳定性。建议将该复功率控制框架集成到阳光电源现有VSG虚拟同步机算法中,优化iSolarCloud平台的储能系统参数自整定功能,提升产品在微电网和独立供电场景的鲁棒性与市场竞争力。