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构网型变流器多模态低频振荡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 · Vol.41
本文揭示了构网型变流器中同步环与直流电压环耦合引发的多模态低频振荡互阻尼排斥机理，指出虚拟阻尼提升同步环稳定性可能恶化直流环振荡，该现象通过阻尼转矩法、特征值及时域仿真验证。
解读: 该研究直接关联阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及新一代构网型光储一体机在弱电网/孤岛场景下的稳定运行。VSG参数耦合引发的互斥失稳风险，影响PowerStack在新能源高渗透配网中的黑启动与调频性能。建议在iSolarCloud平台中嵌入多模态阻尼协同整定模块，并在ST-3125/340...
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...
构网型变流器多目标约束下的故障穿越策略
Fault Ride-Through Strategy for Grid-Forming Converters Satisfying Multi-Objective Constraints
Mingkun Gao · Yandong Chen · Cong Luo · Zhiwei Xie 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月 · Vol.17
本文针对构网型变流器（GFMC）在故障穿越（FRT）中需兼顾暂态同步稳定性、电流限幅与无功支撑的耦合难题，提出一种自适应FRT策略，通过协同调节有功/电压参考及虚拟电阻，实现零电压跌落下的多目标满足，并经仿真与实验验证其优越性。
解读: 该研究直接支撑阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及新一代构网型光储一体机在弱电网/故障工况下的高可靠并网能力。其自适应虚拟阻抗与多目标协同控制方法可集成至iSolarCloud智能控制层，提升组串式逆变器（如SG225HX）在构网模式下的LVRT性能与黑启动响应。建议在PowerTitan...
满足多目标约束的构网型变流器低电压穿越策略
Fault Ride-Through Strategy for Grid-Forming Converters Satisfying Multi-Objective Constraints
Mingkun Gao · Yandong Chen · Cong Luo · Zhiwei Xie 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
暂态同步稳定性（TSS）、电流限幅与无功功率支撑（RPS）是构网型变流器（GFMC）故障穿越（FRT）需满足的关键目标。然而，三者间复杂的耦合关系及GFMC作为电压源无法直接控制电流的特性，给FRT带来显著挑战。本文首先分析三目标间的耦合关系，揭示相电流、无功电流与故障涌流的形成机理与控制机制；据此提出一种自适应FRT策略，通过协同调节有功功率、电压参考值及虚拟电阻，实现多目标约束下的可靠穿越，即使电压跌落至零亦可有效运行，且易于实现。仿真与实验验证了该策略在TSS与RPS性能上的优越性。
解读: 该多目标约束FRT策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前构网型控制面临暂态稳定、电流限幅与无功支撑三重约束的耦合难题，该研究提出的自适应协同调节方案（有功功率-电压参考-虚拟电阻）可直接应用于ST储能变流器的GFM控制算法优化，提升零电压穿越能力。特...
基于电压-功率下垂的阻尼方法用于直流链路电压同步型构网变换器
A Voltage-Power Droop-Based Damping Method for DC-Link Voltage-Synchronized Grid-Forming Converters
Xiaokui Liu · Taihang He · Shanxu Duan · Changsong Chen · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
直流链路电压调节已被集成于直流链路电压同步型构网（DVS-GFM）变换器中，近年来受到广泛关注。然而，传统匹配控制易受直流侧恒功率负载引起的低频振荡影响而不稳定。本文首先分析了DVS-GFM变换器在传统匹配控制下的小信号稳定性，发现其缺乏阻尼机制，导致直流侧低频振荡。为此，提出一种基于电压-功率下垂的阻尼方法，该下垂支路与匹配控制并行运行，可有效提供阻尼作用，抑制振荡并提升直流电压动态响应性能。实验结果验证了所提方法的有效性。
解读: 该DVS-GFM阻尼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。当前储能系统直流侧常面临恒功率负载引起的低频振荡问题，影响系统稳定性。所提电压-功率下垂阻尼方法可直接集成到阳光电源构网型储能变流器的控制策略中，与现有匹配控制并行运行，有效抑制直流母线电压振...
三相并网变换器q轴自同步电流控制的建模、分析与设计
Model, Analysis, and Design of a q-Axis Self-Synchronizing Current Control for Three-Phase Grid-Connected Converters
Eliabe D. Queiroz · João I. Y. Ota · José Antenor Pomilio · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
本文提出了一种针对LCL滤波三相并网变换器的q轴自同步电流控制策略，涵盖了其建模、分析与设计。文章对比了构网型（GFM）变换器通过调节电压幅值与频率实现同步，与跟网型（GFL）变换器利用锁相环（PLL）同步的差异，旨在提升变换器在并网过程中的稳定性和控制性能。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心业务。在光伏逆变器（组串式/集中式）及储能变流器（PowerTitan/PowerStack）领域，随着电网弱电网特性日益显著，传统的PLL同步方式面临挑战。该q轴自同步控制策略为阳光电源的构网型（GFM）技术提供了新的理论支撑，有助于提升产品在复杂电网环境下的并网稳定...
构网型变流器的频域惯量设计
Frequency Domain Inertia Design of Grid-Forming Converters
Shan Jiang · Ye Zhu · Tianyi Xu · Xiongfei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
合成惯量在构网型（GFM）变流器的频率响应中起关键作用。惯量系数过小无法有效抑制频率波动，而过大则可能在极端频率事件中影响电网同步稳定性。本文探讨了GFM变流器在频域内的惯量设计方法，旨在平衡频率支撑能力与同步稳定性。
解读: 该研究对阳光电源的构网型技术布局具有核心指导意义。随着高比例可再生能源接入，电力系统对构网型（GFM）功能的需求日益迫切。该频域惯量设计方法可直接应用于阳光电源的PowerTitan系列储能变流器及大型地面光伏逆变器中，优化其在弱电网下的频率支撑性能。通过精确的惯量参数整定，能显著提升设备在极端工况...
特刊主编寄语：电力电子在未来可再生能源和Power-to-X系统中的作用
Guest Editorial: Special Issue on Power Electronics Role in Future Renewables and Power-to-X Systems
Ahmed Abdelhakim · Dmitri Vinnikov · Jon Are Suul · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
2015巴黎协定和2023年IPCC气候变化报告将主要能源消费部门的脱碳列为首要任务，对当今能源系统提出了长期可持续能源生产和存储的重大挑战。氢能和Power-to-X（P2X）方案是最具前景的应对策略之一，可大量利用可再生能源并开辟绿色能源存储和运输的新途径。P2X是将电力转换为碳中和合成燃料（如氢气、合成天然气或化学品）的转换技术集合术语。电力电子在提升此类系统性能和降低最终产品成本方面发挥关键作用，需整合不同系统如各类可再生能源供电电解槽集群制氢并可能连接电网提供电网支持。
解读: 该P2X特刊主题与阳光电源氢能战略高度契合。阳光电源在电解槽变流器、氢能源管理系统和可再生能源制氢一体化解决方案方面具有技术积累。特刊涵盖的电力电子变换器及调制、直流和交流微电网控制、变换器分析建模、测量与保护四大主题与阳光ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和微电网解决方案的技术路线一致。文中提...
基于电流限制的构网型变流器暂态稳定性增强策略
Enhanced Transient Stability Strategy for Grid-forming Converter Based on Current Limiting
Zhenglong SunZhifeng HeNaiyuan LiuRui ZhangBo WangGuowei Cai · 中国电机工程学会热电联产 · 2025年7月 · Vol.45
随着构网型（GFM）变流器在电力系统中渗透率的持续提高，系统故障期间的过流与暂态失稳问题日益突出。本文提出一种改进的动态dq轴电流限幅策略（ED-CLiS），全面提升限流前后各阶段的暂态稳定性。首先设计动态dq轴电流限幅策略（D-CLiS），通过调节d、q轴电流参考值重塑P-δ'曲线，控制功率角避免失控。针对反向减速区过大导致功角剧烈振荡、引发反复限流甚至退出控制后失稳的问题，提出参考功率控制结构（RPCS），通过调节功率参考值抑制反向加速度区域。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。
解读: 该动态dq轴电流限幅策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制具有重要应用价值。文章提出的ED-CLiS策略通过重塑P-δ'曲线和参考功率控制，可直接应用于阳光电源GFM控制算法优化，解决电网故障时储能变流器过流保护与暂态稳定的矛盾。特别是RPCS结构抑制功角振荡...
用于直流微电网的虚拟他励直流电机控制策略与双有源桥
DAB）变换器的构网型变换器
Hesam Pishbahar · Hassan Moradi · Shokoofeh Bagheri · Navid Piri Yengijeh · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
随着同步发电机被低惯量或无惯量的可再生能源替代，电力系统的惯量降低，威胁微电网稳定性。为此，本文提出一种基于能量传递特性控制的构网型变换器（GFMC），通过借鉴他励直流电机方程，适用于直流微电网。仿真结果表明，所提出的GFMC方案能有效调节惯性参数，显著提升直流微电网的动态稳定性。
解读: 该虚拟他励直流电机控制策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的GFMC构网型控制方案可直接应用于直流微电网场景下的储能系统，通过可调惯性参数增强系统动态稳定性，这与阳光电源现有VSG虚拟同步机技术形成互补。DAB双有源桥拓扑的能量传递特性控制可优...
通过同宿分岔消除构网型变流器的同步失稳
Eliminating Synchronization Instability of Grid-Forming Converters by Removing the Periodic Orbit via Homoclinic Bifurcation
Yuqian Zhang · Qinglai Guo · Hongbin Sun · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年6月
构网型变流器可为电力系统提供频率和电压支撑，是高比例电力电子与可再生能源接入系统中的关键设备。然而，在大扰动后可能发生同步失稳，其本质为系统状态被周期轨道捕获。本文提出一种通过同宿分岔消除该周期轨道以根除同步失稳的新方法。首先引入振荡指数估计系统接近同宿分岔的程度，并推导周期轨道灵敏度以评估控制参数对振荡指数的影响；进而利用该指数及其灵敏度估算触发同宿分岔所需的参数调整量。提出方法的应用框架亦被给出，并通过仿真与实验验证了其有效性。
解读: 该同宿分岔稳定性控制技术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，该方法可从根本上消除大扰动后的同步失稳风险，显著提升GFM控制模式下的暂态稳定性。所提出的振荡指数和周期轨道灵敏度分析方法，可集成到阳光电源现有VSG控制算法中，实现参数自适应优化...
多台构网型变换器接入低阻抗电网的建模与稳定性分析
Modeling and Stability Analysis of Multi Grid-Forming Converters With Connected to Low-Impedance Grid
Xiaotong Ji · Jinyu Wen · Yunhui Huang · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
多台构网型变换器接入低阻抗电网时，因变换器与交流电网间电压源强耦合，系统稳定运行面临挑战。本文建立了多构网型变换器的动态模型，通过阻尼与同步分量实现系统稳定性的定量分析。提出自稳定与互稳定分量以刻画变换器间的相互作用，并揭示其随电网阻抗或控制参数变化的演化规律。研究表明，互连线路或传输线路阻抗越小，变换器间交互越强，系统稳定性越差。时域仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。
解读: 该研究对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器的多机并联应用具有重要价值。在大型储能电站中，多台构网型变流器并联接入低阻抗电网时，文中提出的自稳定与互稳定分量分析方法可直接用于优化阳光电源GFM控制策略的参数设计。研究揭示的阻抗-稳定性关系为ST变流器的虚拟阻抗控制提供理论依据，可...
预定义时间观测器结合滑模控制通过构网型换流器实现异质电力系统快速频率支撑
Predefined-time Observer-based Sliding Mode Control for Fast Frequency Support in Heterogeneous Power System Through Grid-Forming Converter
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...
面向构网型变换器的直流母线直接控制：迈向双电压形成变换器概念
Direct DC-Bus Control for Grid-Forming Converters: Toward the Concept of Dual-Voltage-Forming Converters
Rayane Mourouvin · Tuure Nurminen · Marko Hinkkanen · Mikko Routimo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
本文提出了一种基于扰动观测器的直流侧与交流侧电压协同控制方法。该方法使变换器在交流侧表现出电压源特性，这是构网型（GFM）变换器的核心功能。通过反馈线性化技术构建动态模型，该控制策略无需额外的通信即可同时维持直流和交流侧电压稳定。
解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型（GFM）技术领域的战略布局。对于PowerTitan液冷储能系统及组串式光伏逆变器，该控制策略有助于提升在弱电网或孤岛微电网环境下的电压支撑能力。通过实现直流母线与交流侧电压的协同控制，不仅能优化储能变流器（PCS）在黑启动和电压调节时的动态响应，还能减少对复杂通信链...
通过集成虚拟功率方法增强直驱电压型构网逆变器的大扰动稳定性
Enhancing Large Disturbance Stability of Direct Voltage Grid-Forming Converters through Integration of the Virtual Power Method
Yorgo Laba · Frédéric Colas · Antoine Bruyère · Thibault Prevost 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
构网型控制（GFM）在现代电力系统中对维持电压稳定、提供惯量支撑具有关键作用。由于GFM以电压源模式运行，电流控制面临挑战，尤其在故障后电流限幅可能削弱系统同步能力与稳定裕度。现有基于电流环的构网控制（CCGFM）虽可实现电流限制，但持续的电流控制会降低小信号稳定性。本文提出一种融合虚拟功率方法的新型电压控制型构网（VCGFM）混合架构，在正常运行时保留传统VCGFM优越的小信号稳定性，故障期间引入虚拟功率解耦同步角与电流限幅，提升大扰动下的稳定性。实验验证了该方法的有效性。
解读: 该混合VCGFM架构对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前阳光电源构网型产品在电网故障时面临电流限幅与同步稳定的矛盾，该研究提出的虚拟功率解耦方法可直接应用于ST2236UX等高压储能变流器，在正常运行保持优异小信号稳定性的同时，故障期间通过虚拟功率控制...
一种可实现功率角四象限运行的构网型变换器暂态稳定性提升方法
A transient stability enhancement method for Grid-Forming converters enabling operation across the four-quadrant range of Power Angle
Armando J. G. Abrantes-Ferreira · Alexandre C. Oliveira · Antonio M. N. Lima · Xiongfei Wang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
构网型（GFM）变换器在新能源并网中具有广泛应用前景，但其功率角暂态稳定性限制了在严重故障下的性能。现有方法将功率角δ限制在[-90°, 90°]范围内，降低了变换器的利用率。本文针对dispatchable VOC（dVOC）和虚拟同步发电机（VSG）两类GFM方法，提出一种模式自适应的功率角控制策略，可在超弱电网（SCR≈1）下提升大信号同步稳定性。该策略仅依赖本地测量估算δ，在保持输出电压幅值恒定的同时，通过调节有功功率实现四象限范围内的稳定运行。实验与控制器硬件在环结果表明，所提方法在暂...
解读: 该功率角四象限运行技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前阳光电源构网型产品在超弱电网（SCR≈1）场景下，功率角受限于±90°范围，限制了暂态稳定裕度。该研究提出的模式自适应功率角控制策略可直接应用于ST系列的dVOC和VSG控制模式，通过本地测量实...
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
Tuure Nurminen · Rayane Mourouvin · Marko Hinkkanen · Jarno Kukkola · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月
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。
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...
计及电压与频率稳定约束的异质调节资源机组组合
Voltage and Frequency Stability Constrained Unit Commitment for Power Systems With Heterogeneous Regulation Resources
Yihang Jiang · Shuqiang Zhao · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年5月
可再生能源渗透率上升及常规机组退役使电力系统逼近稳定运行极限，亟需在调度模型中引入稳定性约束以保障安全运行。本文提出一种计及电压与频率稳定约束的机组组合模型，适用于包含同步发电机、同步调相机、改造为调相机的同步电机以及跟网型或构网型风机在内的异质调节资源系统。频率稳定约束覆盖全过程关键指标，准确刻画多类型资源动态响应特性；电压稳定约束聚焦低稳定裕度节点的长期稳定性，尤其针对高比例可再生能源接入场景。模型充分考虑频率与电压稳定的耦合关系，并通过分段线性化提升求解效率。基于IEEE 9节点和RTS-...
解读: 该研究对阳光电源的储能和光伏产品线具有重要指导意义。文中提出的异质调节资源协调控制方法，可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化，提升PowerTitan储能系统的电网支撑能力。电压-频率耦合稳定性分析方法可用于SG系列光伏逆变器的GFL控制改进，特别是在高渗透率场景下的并网稳定性。研究成果有...
考虑直流母线效应的构网型变流器稳定性分析与控制设计
Stability Analysis and Control Design of Grid-Forming Converters With DC-Link Effect
Chenhang Xu · Zhixiang Zou · Xinlei Liu · Meng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
本文研究了构网型变流器在电网故障下的暂态稳定性问题，重点分析了直流母线电压波动对系统稳定性的影响。通过构建暂态能量函数，揭示了直流侧动态与交流侧输出之间的耦合机制，并提出了相应的控制优化策略，以提升变流器在弱电网环境下的故障穿越能力。
解读: 该研究直接契合阳光电源PowerTitan系列液冷储能系统及大型组串式逆变器的核心技术演进。随着高比例可再生能源接入，电网强度下降，构网型（GFM）技术已成为阳光电源提升系统支撑能力的关键。文章提出的直流母线效应分析，对于优化PowerTitan的PCS控制算法、提升在弱电网下的暂态稳定性及故障穿越...
一种基于并网电流反馈的构网型变流器次同步振荡抑制策略
A Grid-Current-Feedback-Based Subsynchronous Oscillation Mitigation Strategy for Grid-Forming Converters
张琦 · 刘俊良 · 陈兵 · 杜雄 等5人 · 电工技术学报 · 2025年5月 · Vol.40
构网型变流器因具备类似同步发电机的外特性，在串联电容补偿线路下易引发次同步振荡。本文建立其复变量阻抗模型，计及频率耦合效应，推导单输入单输出等效阻抗模型，分析串补度与耦合效应对系统稳定性的影响；提出基于并网电流反馈的阻抗重塑策略，引入反馈系数k构建二元阻抗模型，利用幅相等值线设计k以抑制振荡；仿真与实验验证了分析结论与控制策略的有效性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和大型储能系统的稳定性控制具有重要应用价值。构网型变流器在串补线路中的次同步振荡问题，直接影响储能电站的并网可靠性。文中提出的并网电流反馈抑制策略，可优化ST系列储能变流器的构网型控制算法，提升PowerTitan等大型储能系统在弱电网条件下的运行稳定性。该方法通过...
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