Huzaifa Karimjee · Satish Ranade · Deepak Ramasubramanian · Olga Lavrova · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年5月

基于逆变器的电源（IBR）渗透率的不断提高，使得有必要重新评估当前的电网运行方式。黑启动是一个受到重新关注的特殊领域，这是因为电网形成逆变器（GFMI）具备模拟同步发电机（SG）的能力。IBR执行黑启动的能力是一个全新的概念，需要进行更深入的研究，特别是考虑到IBR存在过流限制等约束条件，这些条件会影响非线性网络设备的带电投入。本文介绍了一个使用GFMI的黑启动案例研究，重点关注大型空载厂用变压器的带电投入。研究中展示了一种独特的涌流现象，即厂用变压器与逆变器中压（MV）变压器之间的协同涌流。随...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文探讨的构网型逆变器（GFMI）黑启动技术具有重要的战略价值。随着全球能源转型加速，电网对新能源设备的黑启动能力提出了更高要求，这为我们的光储产品开辟了新的应用场景和市场空间。 论文重点研究了GFMI在变压器励磁过程中的表现，特别是交感涌流问题及其解决方案。这直接关...

Yanqi Cheng · Weimin Wu · Eftichios Koutroulis · Mohamed Orabi 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月

针对短路比（SCR）波动时并网逆变器（GCI）运行质量的问题，双模式控制通过根据SCR选择跟网型（GFLI）或构网型（GFMI）控制策略。然而，该方法在电网畸变下失效。本文提出一种适用于畸变电网的新型无缝切换方法。该方法采用卡尔曼滤波提取公共耦合点（PCC）电压与并网电流基波分量，并利用谐波电压观测值（PCC电压与基波电压之差）作为调制前馈，抑制电网背景谐波影响；同时将基波电压观测值输入同步旋转坐标系锁相环（SRF-PLL），确保切换前后相位同步。该方法无需修改锁相环结构、无需单独提取各次谐波，...

解读: 该双模式无缝切换技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前阳光电源储能产品已具备GFM/GFL双模式能力，但在弱电网及畸变工况下的模式切换仍面临挑战。文中提出的卡尔曼滤波基波提取与谐波前馈抑制方案，可直接应用于ST系列产品的控制算法优化，无需改动现有SR...

Dashuang Li · Qiuye Sun · Rui Wang · Zhengqi Sui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

受当前限流限制的影响，构网型逆变器（GFM）在电网故障时会转变为电流源，这会使基于逆变器的微电网失去电压支撑，进而转变为电流源互联微电网（CSIM），这可能会恶化系统的暂态同步稳定性（TSS）。此前尚未对该问题进行过研究。为此，本文提出了一种 CSIM 暂态同步稳定性的分析与增强方法。首先，推导了 CSIM 的大信号同步模型，该模型考虑了 GFM 限流策略的影响以及 GFM 与跟网型逆变器（GFL）之间的动态交互。其次，通过构建李雅普诺夫能量函数，得到了暂态同步稳定性判据，并研究了参数对稳定性的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于逆变器微电网暂态稳定性的研究具有重要的战略意义。随着公司在分布式光伏、储能系统和微电网领域的深度布局，构网型逆变器（GFM）技术已成为新一代产品的核心竞争力。该论文揭示的电流限幅导致的稳定性问题，正是我们在实际工程中面临的关键挑战。 论文的核心价值在于系统性地分析...

Shufeng Zhang · Changan Liu · Yuntao Shi · Yushuai Qi · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2024年12月

并网构网型（GFM）逆变器的控制至关重要，因为它能为系统提供稳定的频率和电压支持，从而实现更多可再生能源的接入。本文旨在开发一种将风险敏感控制与残差补偿控制相结合的新型一次控制策略，增强策略设计的灵活性，以提高GFM逆变器在存在扰动、噪声和参数不确定性情况下的性能。所提出的基于风险敏感残差生成器的补偿控制策略包含两个风险敏感因子——一个用于无偏状态估计和残差生成，另一个用于改善闭环系统性能。这两个风险敏感因子增加了GFM逆变器一次控制策略的设计自由度。首先，本文建立了风险敏感状态估计与残差生成之...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于风险敏感残差发生器的补偿控制策略对构网型（GFM）逆变器技术具有重要的战略意义。随着新能源渗透率不断提高，构网型逆变器已成为替代传统同步发电机、提供电网频率和电压支撑的关键技术，这与阳光电源在光伏逆变器和储能系统领域的核心业务高度契合。 该技术的核心价值在于通过引...

Huanhai Xin · Kehao Zhuang · Pengfei Hu · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月

随着大规模可再生能源接入电网，构网型（GFM）电压源换流器（VSC）与跟网型（GFL）VSC的互联已成为电力系统的一个显著发展趋势。然而，GFM VSC和GFL VSC在同步机制上存在显著差异，导致互联系统的小信号同步稳定特性尚不明确。为填补这一空白，本文引入同步发电机同时控制dq轴内电势分量的概念以增进物理理解，构建了一种能够统一GFM - VSC和GFL - VSC的等效结构。在数学层面，建立了基于电流源的互联系统同步稳定性分析模型。此外，基于广义奈奎斯特判据，提出了互联系统小信号同步稳定裕...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文针对构网型（GFM）与跟网型（GFL）变流器互联系统的同步稳定性分析具有重要的工程应用价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在大型新能源电站中的广泛部署，GFM与GFL混合组网已成为实际工程的典型场景。该研究通过双轴同步发电机的统一建模视角，为解决两类变流器同步机理差异...

Huanhai Xin · Chenxi Liu · Xia Chen · Yuxuan Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月

构网型（GFM）控制因其对电网友好的动态特性，特别是交流侧的“电压源特性”，被认为是将大规模电力电子变流器接入现代电网的一种有前景的解决方案。GFM变流器的电压源特性可为电网提供电压支撑，从而增强电网（电压）强度。然而，跟网型（GFL）变流器也可通过合理调节其无功电流来实现交流电压幅值的恒定控制，这使其也可能表现出类似电压源的特性。目前，GFL和GFM变流器的电压源特性之间的本质区别是什么，以及哪种类型的电压源特性能够增强电网强度，仍不明确。本文将证明，就小信号动态特性而言，只有GFM变流器能提...

解读: 该研究为阳光电源构网型产品配置提供重要理论依据。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器，可优化GFM/GFL混合配置策略：在PowerTitan大型储能系统中，无需全部单元采用GFM控制，通过小信号稳定性分析确定最优GFM渗透率，既保证弱电网支撑能力，又降低控制复杂度和成本。研究提出的电网强度量...

Ruiyuan Zeng · Ruisheng Diao · Fangyuan Sun · Baorong Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月

跟网型可再生能源（GFM-RES）的电流饱和（CS）策略用于防止过流损坏，但控制模式切换可能引发新的稳定性问题。研究表明，当系统运行至特定虚拟功率角区域时，由于切换条件固有不一致性，将出现重复电流饱和（R-CS）与连续电流饱和（C-CS）。R-CS下GFM-RES表现为异常电流源，激发高频振荡；C-CS则导致持续过压且无法恢复稳态。本文基于混杂系统理论推导饱和/去饱和的充要条件，提出R&C-CS判据与通用去饱和区（DRB）原理，并设计解耦切换条件与动态特性的S&D-DC控制策略。单机与多机系统的...

解读: 该研究对阳光电源构网型储能系统（PowerTitan/ST系列）具有重要应用价值。针对GFM控制模式下电流饱和切换引发的重复饱和振荡和连续饱和过压问题，文章提出的S&D-DC解耦控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的过流保护优化。基于虚拟功率角的R&C-CS判据和去饱和区（DRB）设计，能够改进现...

Yushuang Liu · Hua Geng · Geng Yang · Meng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年3月

在电网故障等工况下，构网型电压源换流器（GFM-VSC）因电流限幅控制可能在电压源模式（VSM）与电流源模式（CSM）间切换，模式切换过程中的状态转移会影响其暂态同步稳定性（TSS）。本文通过平衡点存在性分析揭示了一种新的失稳机理：状态转移可能导致故障期间运行轨迹绕过CSM下的稳定平衡点而进入发散循环。采用多Lyapunov函数法推导了计及故障动态的TSS判据与边界，发现降低最小临界电流并依据虚拟功率角（VPA）动态调整饱和电流相位可提升TSS。为此提出一种基于VPA反馈的电流限制策略，在抑制过...

解读: 该研究揭示的GFM-VSC状态转移失稳机理对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前ST系列采用构网型控制，在电网故障时需频繁进行VSM/CSM模式切换以实现电流限幅保护，本文所揭示的状态转移导致稳定平衡点绕过的失稳机制，为优化ST系列的电流限幅策略提供了理...

Hanting Peng · Xiaoping Zhou · Lei Zhang · Lerong Hong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

在电网故障期间，构网型逆变器（GFMI）需要抑制过电流并提供电网支撑。然而，在设计限电流方法时，电网支撑能力通常被忽视。因此，本文提出一种基于两级自适应虚拟阻抗的限电流方法，以提高电网支撑能力。理论分析表明，通过设置较大的阻抗比（$n = ωL_v/R_v$）可以实现更好的无功功率响应性能，但这会增加故障电流的峰值。因此，在故障暂态阶段，所提方法利用故障电压跌落快速计算出较大的虚拟阻抗，以抑制故障电流的峰值。然而，在故障稳态阶段，较大的虚拟阻抗会限制容量利用率，因此利用故障电流幅值构建状态机，进...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于两阶段自适应虚拟阻抗的构网型逆变器限流技术具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统领域向构网型技术演进，该方法有效解决了电网故障时限流与电网支撑能力之间的矛盾，这正是当前大规模新能源并网面临的核心技术瓶颈。 该技术的创新在于分阶段处理故障响应：在故障暂态...

Lingchao Kong · Chao Wu · Junzhong Xu · Jian Wang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年9月

大规模光伏发电的接入给电网带来了低惯量和弱阻尼等重大挑战。为有效解决这些问题，光伏系统（PV）采用了构网型（GFM）策略。在这类系统中，前级变换器负责最大功率跟踪，而后级采用直流母线电压同步控制。然而，传统上通过恒功率源（CPS）模型对光伏及前级动态特性进行建模时，往往会忽略前级变换器的固有阻抗，从而导致稳定性识别不准确。为纠正这一偏差，本文提出了一种光伏前级变换器的等效电路模型，该模型采用电源与并联阻抗相结合（PPI）的形式，能够精确捕捉光伏前级的动态特性，便于对后级变换器进行稳定性分析。此外...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对构网型光伏系统的直流母线电压同步控制技术具有重要的战略价值。随着我国"双碳"目标推进和新型电力系统建设，大规模光伏接入导致的电网低惯量、弱阻尼问题日益突出，传统跟网型逆变器已难以满足电网支撑需求，构网型技术正成为行业突破方向。 该论文提出的增强型控制策略解决了两个...

Zheran Zeng · Jiayu Fan · Yin Sun · Songda Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

在静止 $\boldsymbol{\upalpha\upbeta}$ 坐标系中对可调度虚拟振荡器控制（dVOC）进行经典实现，会导致并网变流器的稳态和动态功率参考跟踪性能欠佳。这是因为控制变量为交流分量，且在 $\boldsymbol{\upalpha\upbeta}$ 坐标系中无法直接控制变流器的相角。为提高功率参考跟踪能力，本文通过将 dVOC 控制的电压矢量的瞬时角频率和电压幅值动态特性转换到变流器的本地同步旋转坐标系中，提出了一种在 dq 坐标系中实现的新型 dVOC 控制器。dq 坐标...

解读: 从阳光电源的业务角度看，这项基于dq坐标系的可调度虚拟振荡器控制技术对我们的构网型（Grid-Forming）逆变器产品线具有重要战略价值。随着高比例新能源接入电网，构网型控制已成为光伏储能系统的核心技术方向，该论文提出的改进方案直接解决了传统dVOC在αβ坐标系下功率跟踪性能不足的痛点。 技术价...

Ziyue Duan · Yongqing Meng · Peiqi Zhao · Shuhao Yan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月

本文提出了一种新颖的模糊张量空间方法，用于分析模块化多电平矩阵变换器与电网形成/跟随（GFM/GFL）混合控制策略变换器的相互作用大信号稳定性。针对系统动态模型中存在的高阶、强非线性和多频耦合等难题，利用扇形非线性理论将复杂度从指数级降低到常数级。这是通过将原始隶属函数集优化为线性无关的模糊张量基来实现的。此外，利用模糊张量空间的物理意义缩小了求解李雅普诺夫泛函问题的映射区域，有效降低了保守性。与传统的TS模糊理论相比，该方法得到的稳定性分析结果在复杂度和准确性之间实现了更好的平衡。基于改进后的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的模糊张量空间方法为解决M3C（模块化多电平矩阵变换器）与GFM/GFL混合控制策略的大信号稳定性问题提供了创新性理论工具，这对我司在新能源并网系统领域具有重要战略价值。 随着公司光伏逆变器和储能系统大规模接入电网，特别是在弱电网环境下，多台变流器之间的交互稳定...

Zeyu Zhang · Dan Sun · Chen Zhao · Zhenyu Gu 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月

为提高微电网中双馈感应发电机（DFIG）系统的频率支撑能力并改善控制效果，本文提出一种基于双层模型预测控制（MPC）的双馈感应发电机成网控制（GFM - DFIG）方法用于一次调频（PFR）。首先，设计了顶层MPC，通过优化虚拟同步发电机（VSG）控制器的控制系数和功率指令来增强PFR能力。该层以预测的频率恶化趋势为参考，在并网和孤岛模式下自适应调节控制系数。然后，采用二次优化算法，结合系统频率响应（SFR）模型，计算出能抑制频率下降的附加功率，用于修正功率指令。同时，设计了VSG控制器的阻尼比...

解读: 从阳光电源微电网解决方案和分布式能源系统业务视角看，这项基于双层模型预测控制的双馈风机构网型控制技术具有重要的参考价值和应用潜力。 该技术的核心创新在于通过双层MPC架构提升风机的一次调频能力，这与阳光电源在光储系统中面临的频率支撑需求高度契合。上层MPC通过预测频率劣化趋势自适应调节虚拟同步机控...

Sunhua Huang · Zhao Xu · Linyun Xiong · Yang Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年6月

在可再生能源占比高且广泛使用电力电子设备的低惯量异构电力系统中，系统受到扰动时会面临严重的频率稳定性问题。基于虚拟同步发电机（VSG）控制的构网型（GFM）变流器具有电压源特性，可提供惯量和频率支撑。本文针对基于VSG的GFM变流器提出了一种基于预设时间观测器的滑模控制器（PTOBSMC），以在负载和跟网型（GFL）可再生能源大幅变化的异构电力系统中提供频率支撑。建立了由GFM变流器、GFL可再生能源和同步发电机组成的异构电力系统模型。提出了预设时间观测器，以准确估计GFL风力发电机输出功率和负...

解读: 该预定义时间观测器结合滑模控制技术对阳光电源构网型产品线具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的GFM控制策略优化，提升频率支撑能力；同时适用于新一代SG系列光伏逆变器的虚拟惯量控制。该方法通过固定收敛时间观测器和鲁棒控制设计，可显著提升阳光产品在低惯量电...

Chunyi Guo · Jiaqing Zhang · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年10月

在基于线路换相换流器的高压直流输电（LCC-HVDC）送电的新能源场站（REFs）与火电打捆系统中，可能存在次同步扭振相互作用（SSTI）风险。引入构网型（GFM-based）光伏变流器有望缓解该问题，但其渗透率对SSTI阻尼的影响尚不明确。本文建立系统的小幅信号模型，通过特征根分析研究GFM型光伏有功出力占比对SSTI阻尼特性的影响。结果表明，在火电占比较低时，GFM光伏可提升SSTI阻尼；而在火电占比较高时反而削弱阻尼。进一步分解系统阻尼路径，识别主导路径以揭示其内在机理。在此基础上，提出一...

解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器的构网型GFM控制策略优化具有重要价值。针对光伏-火电打捆经LCC-HVDC外送场景，研究揭示了GFM光伏渗透率与SSTI阻尼的非线性关系，为阳光电源开发自适应GFM控制算法提供理论依据：在低火电占比时提升GFM出力以增强系统阻尼，高火电占比时动态调整GFM参数避免...

Qiong Chen · Yajie Tang · Diyang Gong · Lei Lin 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年3月

摘要：随着分布式光伏的快速部署，电力系统的稳定性问题备受关注。作为一种解决方案，具备主动调节电压和频率功能的并网电压源控制（GFM）应运而生。在众多GFM方案中，直流母线电压同步控制因能够稳定光伏系统的直流母线电压，并利用其直流母线电容储存的能量模拟惯性支撑，而备受瞩目。然而，采用直流母线电压同步控制的光伏系统（PV - DVSC）在某些运行条件下可能会引发低频振荡（LFO）。为降低此类风险，本文利用转矩分量量化方法，研究低频振荡的机理及相应的抑制方法。首先，建立了PV - DVSC的转矩分析模...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文所研究的构网型光伏系统同步稳定性技术具有重要的战略价值。随着分布式光伏大规模接入电网，传统跟网型控制已难以满足电网稳定性要求，构网型（GFM）控制作为新一代技术方向，能够主动调节电压和频率，这与我们在光伏逆变器领域的技术升级路径高度契合。 论文聚焦的直流母线电压同...

Xian Gao · Dao Zhou · Amjad Anvari-Moghaddam · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

与脱碳工作相一致，全球对风能和太阳能等可再生能源产生了广泛兴趣，这些能源通过并网逆变器接入电网。从传统的基于同步发电机的电力系统向基于电力电子设备的电力系统转变，由于可再生能源输出的随机性和间歇性，增加了系统的复杂性。因此，并网逆变器需要动态调整其控制策略，以应对外部电网条件的变化，并确保高可靠性。然而，这种转变可能会导致控制回路（如功率回路或电压回路）发生突变，进而引起电压和电流畸变，可能危及安全运行。为解决这一问题，本文提出了一种在并网模式下实现跟网（GFL）控制和构网（GFM）控制之间平滑...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GFL与GFM无缝切换技术具有重要的战略价值。当前我们的光伏逆变器和储能变流器产品正面临电网形态转变带来的挑战——随着新能源渗透率提升，传统同步发电机占比下降，电网支撑能力减弱。该技术通过实现跟网型和构网型控制的动态切换，能够显著增强我们产品在弱电网环境下的适应性和稳定...

Edivan Laercio Carvalho · Andrii Chub · Naser Hassanpour · Andrei Blinov 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月

本文介绍了一种基于升降压串联部分功率变换器的概念，用于在建筑用直流组网变换器中实现下垂控制。由于该变换器负责处理直流建筑与电网之间的所有功率，因此其高效率至关重要。本研究探讨了将两种高性能解决方案相结合的可行性，即具有 700/350 V 恒定电压传输比的串联谐振直流 - 直流（DCX）变换器，以及遵循用户侧直流建筑下垂控制曲线的部分功率后调节器（P³R）。在此应用中，DCX 需要按照住宅直流安装标准的要求确保交流和直流部分之间的隔离，同时提供必要的电压匹配。搭建并测试了一个 5 千瓦的原型，以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项P3R部分功率后调节技术为我们在直流建筑微网和产消者应用领域提供了重要的技术参考价值。 该方案的核心创新在于将串联谐振DCX变换器与部分功率后调节器结合，实现了高效的直流组网控制。对于阳光电源而言，这一架构与我们在储能变流器和户用光储系统中的技术路线高度契合。特别是在...

Tianming Gu · Puyu Wang · Dengpan Sun · Jianyu Wang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年9月

在构网型（GFM）变流器的研究中，电网通常被假定为无穷大母线。然而，随着可再生能源的不断接入，以同步发电机（SG）为主导的实际电网的惯量和阻尼持续下降。大规模GFM变流器的接入不可避免地会与SG在低频振荡（LFO）模式下产生相互作用。本文首先建立了用于两机系统低频振荡分析的小信号模型。采用分类讨论的方法，推导了两机系统不同场景下低频振荡模式的主导极点和阻尼比的显式解析表达式，并取得了独特的研究成果：1）证明了GFM变流器虚拟阻尼/惯量存在稳定性最大/最小驻点，选取相应的参数会使系统稳定性达到最佳...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的构网型（GFM）变流器虚拟参数稳定性驻点问题，对我们在光伏逆变器和储能系统的技术迭代具有重要指导意义。 随着新能源渗透率提升，电网正从同步发电机主导向变流器主导转型。论文通过严格的数学推导证明了虚拟阻尼和虚拟惯量存在稳定性极值点，这为阳光电源优化GFM逆变器...

Haiyu ZhaoHongyu ZhouWei YaoQihang ZongJinyu Wen · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1

跟网型（GFL-VSC）与构网型（GFM-VSC）电压源变换器在有功功率-频率及无功功率-电压支撑方面具有不同的动态特性。本文通过建立考虑电路约束的相量模型，揭示了在以电网电压相量为参考的相量空间中，电压与有功功率分别与水平轴和垂直轴呈线性对应关系。基于拓扑同调理论，GFL与GFM控制被映射为不同轨迹，其特征曲线的拓扑相似性是二者一致性的本质原因。研究表明，两类变换器在有功响应、耦合类型及相量轨迹上具有一致性，而在同步机制、功率耦合方式、动态特性及准稳态有功-电压运行域方面存在差异。四机两区系统...

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过相量空间与拓扑同调方法揭示GFL与GFM控制的一致性与差异性，可指导产品在不同场景下灵活切换控制模式：弱电网环境采用GFM构网控制提供电压频率支撑，强电网环境采用GFL跟网控制优化功率传输。该方法建立的有功-电...