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构网型变流器中多模态低频振荡的相互阻尼排斥机制研究
Research on the Mutual Damping Repulsion Mechanism of Multi-Modal Low-Frequency Oscillations in Grid-Forming Converter
Letian Wang · Shiyun Xu · Huadong Sun · Jingtian Bi 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月
虚拟同步发电机（VSG）控制的电网形成型变流器（GFM）的同步环（SC）与直流电压控制环（DVC）之间的耦合容易引发多模态低频振荡（LFO）。这些多模态振荡包括以SC为主导的低频振荡（SC - LFO）和以DVC为主导的低频振荡（DVC - LFO）。本文研究了多模态低频振荡的互阻尼排斥效应，并通过频域中的阻尼转矩法揭示了此类现象背后的机理。理论分析发现，随着SC和DVC的自阻尼水平提高，它们会相互施加逐渐增大的负阻尼转矩。这种相互作用导致在调节SC或DVC动态特性时，SC - LFO和DVC ...
解读: 该多模态低频振荡阻尼排斥机制研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。针对VSG控制的GFM变流器，研究揭示的同步控制环路与直流电压控制环路动态耦合机理，可直接指导ST系列产品优化控制参数设计，抑制弱电网并网时的多模态振荡风险。通过阻抗模型与状态空间建模结合...
基于精确小信号建模的电网阻抗自适应VSG控制
Grid Impedance Adaptive VSG Control Based on Accurate Small-Signal Modelling
Minyang Wang · Yuxin Yang · Yuchen Zhang · Mir Nahidual Ambia 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
可再生能源的广泛整合增加了基于逆变器的发电，削弱了电网强度和惯性，给电力系统稳定性带来了挑战。为解决这些问题，虚拟同步发电机（VSG）控制作为一种现代电网形成（GFM）技术应运而生，它能够自主提供有功和无功功率，以支撑电网频率和电压。然而，当VSG逆变器在强电网条件下运行时，在固定参数设置下可能会出现功率振荡，使电网难以达到稳定状态。在这种情况下，基于频率变化率（RoCoF）的传统稳定性分析是不够的，需要基于系统阻抗变化的先进分析方法并进一步改进。本文提出了一种精确的VSG逆变器小信号模型以及一...
解读: 该电网阻抗自适应VSG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。通过精确小信号建模实时识别电网阻抗变化，可显著提升弱电网环境下储能系统的构网型GFM控制性能。该自适应调节机制能够动态优化虚拟惯性和阻尼参数，增强系统在电网阻抗波动时的稳定裕度，特别适用于高...
面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法
A Transient Stability Enhancement Method for VSG Targeting Frequency Stability Improvement
杨万里涂春鸣肖凡郭祺 · 中国电机工程学报 · 2025年1月 · Vol.45
电网故障期间维持虚拟同步发电机（VSG）的暂态稳定性对系统安全至关重要，而频率稳定性是其实现的前提。现有方法较少兼顾二者，为此提出一种面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强控制策略。通过分析惯性和阻尼在不同故障下对系统动态特性的影响，引入角频率偏差反馈的有功控制环，并结合小信号与大信号模型综合研究暂态响应。进一步提出考虑最优阻尼比的参数设计方法，实验结果验证了理论分析与所提方法的有效性。
解读: 该VSG暂态稳定性增强方法对阳光电源构网型储能系统具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，该方法通过角频率偏差反馈优化有功控制环，可显著提升电网故障期间的频率稳定性和暂态响应性能。基于最优阻尼比的参数设计方法可直接应用于VSG控制算法优化，增强构网型GFM控制策略...
考虑阻尼影响的虚拟同步发电机暂态同步稳定性量化分析
Quantitative Analysis of Transient Synchronization Stability of Virtual Synchronous Generators Considering Damping Effects
张静怡 · 田震 · 李锡林 · 黄萌 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
随着新能源发电机组大规模并网，电力系统暂态同步失稳风险加剧。构网型变流器采用虚拟同步发电机（VSG）控制可模拟同步机动力学特性，提升电网同步能力。为精确量化虚拟惯量与阻尼对暂态稳定性的影响，本文提出基于迭代等面积法则的分析方法。依据能量守恒原理，通过迭代算法求解临界稳定下频率-功角分布函数，量化惯量与阻尼做功对加减速面积的影响，并比较不同参数下的暂态稳定域，揭示参数对稳定边界的作用。MATLAB/Simulink仿真与RT-LAB硬件在环实验验证了该方法的有效性与优越性。所提方法保守性低，可快速...
解读: 该VSG暂态稳定性量化分析方法对阳光电源构网型产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，所提迭代等面积法可精确计算虚拟惯量与阻尼参数边界，指导GFM控制策略优化，降低弱电网并网时的暂态失稳风险。该方法保守性低、计算快速的特点适合集成到iSolarCloud平台，...
考虑控制器限幅的多虚拟同步发电机系统暂态同步稳定性分析
Transient Synchronization Stability Analysis of Multi-Virtual Synchronous Generator Systems Considering Controller Saturation
陆艺源 · 李宇骏 · 杨冬梅 · 牟同鹏 等8人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
为保护电力电子器件，虚拟同步发电机（VSG）常配置电流与频率限幅。暂态过程中限幅易被触发，影响系统稳定性。本文建立含电流限幅的多VSG系统动态模型，构造暂态能量函数，结合最近不稳定平衡点法求得系统稳定的最大能量V(x͂)。分析频率限幅对能量边界的影响，识别出仅含动能的两个特殊离开边界点，并提出运行点重置控制策略。通过优化获得避免电流限幅的最大能量Vcs，基于min{V(x͂), Vcs}设定频率限幅值，确保系统全局稳定。仿真与硬件在环实验验证了理论正确性。
解读: 该研究针对VSG控制器限幅问题的暂态稳定性分析，对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。文中提出的电流与频率限幅协调控制策略，可优化现有构网型GFM控制算法，通过暂态能量函数法预判稳定边界，避免限幅触发导致的失稳风险。运行点重置控制策略可集成到储能PCS的保护...
考虑频率-电压耦合效应的并网型虚拟同步发电机振荡传播建模
Modeling for Oscillation Propagation With Frequency-Voltage Coupling Effect in Grid-Connected Virtual Synchronous Generator
Chang Li · Yaqian Yang · Yong Li · Yuxing Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种考虑频率 - 电压耦合效应的构网型虚拟同步发电机（GF - VSG）系统振荡传播机理阐释建模方法。具体而言，所提出的自稳定环模型和感应稳定环模型阐明了VSG频率与电压之间振荡传播的物理意义。所提出的模型和方法弥补了传统单输入单输出系统无法识别这种振荡传播现象的不足。研究还发现，尤其是在振荡传播受到抑制时，频率振荡并不总是与电压振荡耦合。最后，通过仿真和实验验证了所建模型和分析的有效性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对构网型虚拟同步发电机（GF-VSG）的振荡传播建模研究具有重要的战略价值。随着我司在储能系统和新能源并网领域的深入布局，构网型控制技术已成为提升电网支撑能力的核心方向，而该研究恰好解决了这一技术路线中的关键稳定性问题。 论文提出的频率-电压耦合振荡传播机制对我司...