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考虑转子侧电流限制的构网型双馈异步发电机暂态建模与故障后稳定性分析
Transient Modeling and Postfault Stability Analysis of GFM-DFIG Considering Rotor-Side Current Limitation
Ling Zhan · Bin Hu · Han Li · Zhijian Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文建立了包含电压控制器动态特性的限流型电网形成模式双馈感应发电机（GFM - DFIG）暂态模型。基于正常运行和电流限制之间的切换逻辑，揭示了饱和电流角度对系统暂态性能的影响。理论分析和实验结果表明，故障清除后，GFM - DFIG呈现出三种不同的暂态行为，包括电流限制解除、高频振荡以及保持饱和锁定，这些行为为限流参数的选择提供了指导。
解读: 从阳光电源新能源业务布局来看，这项关于构网型双馈风电机组（GFM-DFIG）暂态建模与故障后稳定性分析的研究具有重要的技术参考价值。尽管研究对象聚焦风电领域，但其核心技术原理与我司在构网型逆变器（GFM）技术路线上的发展方向高度契合。 该论文揭示的电流限幅条件下电压控制器动态特性，对我司储能系统和...
含储能双馈风电场的动态频率响应小信号等效建模
Small Signal Equivalent Modeling for Large ES-Embedded DFIG Wind Farm With Dynamic Frequency Response
Wei Dai · Jun Xu · Hui Hwang Goh · Tonghui Shi 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年9月
为解决大规模风电系统仿真中的维数灾问题，简化等效模型成为有效手段。近年来，风电场加装储能以增强对低惯量系统的频率支撑，但现有等效模型未考虑储能作用，难以准确反映双馈风机与储能协同下的频率响应特性。本文提出一种计及储能与双馈风机协调控制的小信号等效建模方法，推导了含储能双馈系统的通用频率响应等效表达式，构建了考虑运行状态变化及储能介入功率突变的多机等效模型，并采用改进的两阶段参数辨识方法获取等效参数，精确复现储能动作前后的频率响应过程。通过双区域四机系统中多个大型风电场验证了所提方法的有效性。
解读: 该储能-双馈风机协同频率响应建模技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。文章提出的小信号等效模型可直接应用于大规模风储混合电站的控制策略优化，特别是储能介入功率突变时的频率响应特性分析，有助于改进阳光电源储能系统的一次调频和惯量支撑控制算法。两阶段参数辨识方法...
双馈风电机组主导电力系统中电压控制与转速控制时间尺度间的跨尺度交互分析
Cross-Timescale Interaction Analysis Between Voltage-Control and Rotor-Speed-Control Timescales in DFIG-WTs-Dominated Power Systems
作者未知 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年11月
基于双馈感应发电机（DFIG）的风力发电机组（WTs）中的储能元件和控制回路呈现出多时间尺度特性，这使得以双馈感应风力发电机组为主导的电力系统具有多时间尺度动态特性。以往的研究主要采用简化模型关注单时间尺度动态机制，或使用全时间尺度模型研究控制回路之间的相互作用现象，而忽略了控制回路与储能元件之间的跨时间尺度影响机制。本研究探讨了在以双馈感应风力发电机组为主导的电力系统中，电压控制时间尺度下的端电压控制对转子转速控制时间尺度下的转子动态的跨时间尺度影响机制。模态分析是一种基本的动态分析方法，可揭...
解读: 该研究对阳光电源的储能变流器和风电变流器产品具有重要参考价值。研究揭示的电压控制与转速控制的跨尺度耦合机理，可直接应用于ST系列储能变流器的VSG控制优化，提升其在弱电网条件下的稳定性。同时，这种多时间尺度分析方法也可用于PowerTitan大型储能系统的控制策略设计，特别是在高比例新能源接入场景下...
弱电网下构网型双馈感应风力发电机的机电振荡分析与抑制
Electromechanical Oscillation Analysis and Suppression of Grid Forming DFIG-Based Wind Turbines Under Weak Grid
Mengjie Li · Zhen Xie · Shang Xu · Shuying Yang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
当前研究表明，在双馈感应发电机（DFIG）风力发电机组（WT）中实施构网型（GFM）控制有可能提高弱电网中电力系统的稳定性。然而，关于采用GFM控制的DFIG机电稳定性的研究较少。本研究首先建立了连接到弱电网的GFM DFIG机电系统的小信号模型。理论分析表明，随着电网强度的减弱，系统在传动链固有频率（NF）附近易发生机电振荡。随后，本文详细分析了控制系统中的传动链阻尼支路，建立了传动链NF振荡周期内的平均能量耗散模型，并研究了引起传动链振荡（DO）的机制。此外，从GFM控制参数的角度提出了振荡...
解读: 从阳光电源新能源系统集成业务视角来看，本文针对双馈风电机组在弱电网下的构网型控制技术研究具有重要的借鉴价值。尽管研究对象为风电系统，但其揭示的构网型控制在弱电网环境下的机电振荡机理，与我司光储系统面临的并网稳定性挑战存在本质相通性。 该研究的核心价值在于系统性地分析了构网型控制下的机电耦合振荡问题...
基于DFIG-SPVA-BES-DG的混合电力转换系统的无缝多模式控制与运行
Seamless Multimode Control and Operation of a DFIG-SPVA-BES-DG Based Hybrid Power Conversion System With Multiple Transition States
Souvik Das · Bhim Singh · Subhadip Chakraborty · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年4月
本研究提出了一种混合电力转换系统，该系统由基于双馈感应发电机（DFIG）的风力发电机、太阳能光伏阵列、电池储能装置和柴油发电机组（DG）组成，旨在保护双馈感应发电机免受电网电压异常的影响。本研究的主要贡献在于确保系统在六种运行模式和十种模式转换过程中实现不间断的电力输送，从而实现无缝动态性能。本研究还确保无论运行模式或模式转换情况如何，每种可再生能源都能在最大功率点运行。即使在非线性和不平衡负载的情况下，柴油发电机组、双馈感应发电机定子和电网的电流也能保持正弦波，满足电能质量标准。柴油发电机组在...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项多模式混合能源系统的无缝控制技术具有显著的战略价值。论文提出的"光伏-风电-储能-柴发"混合系统架构与我司"多能互补、源网荷储一体化"的解决方案方向高度契合，特别是在微电网和离网场景的应用中具有直接的商业价值。 该技术的核心亮点在于实现了六种运行模式和十种过渡状态的无...
DFIG并网系统中CCS-MPC加权因子设计
Weighting Factors Design of CCS-MPC for a Grid-Connected DFIG Systems
Yuri O. Cota · Jefferson S. Costa · Angelo Lunardi · Igor Oliani 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
模型预测控制（MPC）因其固定开关频率和多变量控制能力，广泛应用于电力系统特别是可再生能源发电中。在双馈感应发电机（DFIG）系统中的应用可有效抑制转矩与电流振荡，提升动态稳定性。然而，MPC加权因子的设计对成本函数具有直接影响，不当选择将恶化系统性能。本文提出一种基于根轨迹法（RLM）的加权因子设计方法，通过确保闭环特征值稳定，优化功率调节与电能质量性能，并构建性能图谱分析加权因子与预测时域对系统动态的影响。最后通过实验平台验证所提MPC控制策略在调节DFIG转子电流、保障并网能量稳定性与性能...
解读: 该研究的CCS-MPC加权因子设计方法对阳光电源的风电变流器和储能变流器产品具有重要参考价值。特别是在ST系列储能变流器和大型储能系统中,该方法可优化并网控制性能,提升系统动态响应能力。通过根轨迹法设计加权因子,能够有效改善功率调节精度和电能质量,这对构建高性能的GFL/GFM控制系统具有重要指导意...
基于电网跟随型双馈感应发电机风电机组与电网形成型变流器在机电时间尺度下的暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis Between Grid-Following DFIG-WT and Grid-Forming Converter in Electromechanical Timescale
Wangqianyun Tang · Waisheng Zheng · Baorong Zhou · Ziqian Yang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年12月
由于暂态控制切换，基于电网跟随的双馈感应发电机型风力发电机组（GFL - DFIG）的机电动态特性会被激发，并与基于电网形成的电压源换流器（GFM - VSC）发生显著的相互作用。因此，在日益电力电子化的系统中会出现新的机电同步问题。机械相位与电气相位之间的耦合特性反映了装置的有功功率不平衡与内部电压相位之间的关系，这对于理解同步过程至关重要。本文揭示了GFL - DFIG与GFM - VSC之间的非线性机电耦合特性，并分析了它们之间的暂态同步稳定性。首先，从功率不平衡激励和内部电压响应的角度建...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的跟网型双馈风机（GFL-DFIG）与构网型变流器（GFM-VSC）之间的机电暂态稳定性问题，对我们储能系统和新能源并网解决方案具有重要指导意义。 随着新能源渗透率提升，电网正从传统同步机主导向电力电子化系统转变。论文指出的"机电耦合特性"本质上反映了不平衡功...
基于DFIG的风力发电系统全运行区域协同控制
Cooperative Control for DFIG-Based Wind Turbine Generation System Covering All Operating Regions
Yong Wan · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
针对风力发电系统在全风速范围内的多重控制问题，本文提出一种基于估计器的双馈感应发电机与风力机协同控制方案，兼顾转速与机械功率的安全约束及最大功率点跟踪。首先设计全局估计器精确获取不可测的叶轮区转速，用于判别运行区域并生成参考指令；进而设计非线性自适应DFIG控制器与变桨控制器以跟踪参考目标；最后引入通用障碍Lyapunov函数确保系统物理安全约束的满足。通过多种随机风速下的蒙特卡洛仿真验证了该框架的优越性。
解读: 该研究提出的DFIG协同控制方案对阳光电源的储能变流器和风电变流产品线具有重要参考价值。其中全局估计器和自适应控制技术可优化ST系列储能变流器的并网控制性能,特别是在弱电网条件下的稳定性。通用障碍Lyapunov函数保障物理约束的方法,可应用于PowerTitan大型储能系统的安全保护。此外,该文的...
双馈风力发电机电压跌落暂态分析方法
Analytical Method for DFIG Transients During Voltage Dips
Shuying Yang · Tianbao Zhou · Liuchen Chang · Zhen Xie 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年9月
电压跌落引起的电磁暂态不仅对双馈风力发电机（DFIG）的低电压穿越（LVRT）构成挑战，还影响电力系统保护继电器的动作。本文提出的电压跌落响应分析方法，是优化DFIG低电压穿越性能及提升电力系统稳定性的基础。
解读: 该研究聚焦于双馈风力发电机（DFIG）在电网故障下的暂态响应，对阳光电源风电变流器产品线具有重要的参考价值。通过精确的暂态分析，可优化变流器的控制策略，提升产品在复杂电网环境下的低电压穿越（LVRT）能力，确保风电机组在电网故障期间不脱网。此外，该分析方法有助于提升阳光电源iSolarCloud平台...
基于前馈调节器的双馈风力发电机
DFIG）定子谐波电流抑制
Chao Wu · Heng Nian · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年2月
本文提出了一种在电网电压畸变条件下，针对双馈感应发电机（DFIG）的定子谐波电流抑制方法。该策略采用前馈调节器替代传统的谐振调节器，有效消除了电网电压畸变对定子电流的不利影响，并引入超前相位补偿器进行补偿。
解读: 该研究直接服务于阳光电源风电变流器业务。在电网环境日益复杂的背景下，电网电压畸变会导致风电机组定子电流谐波增加，影响并网电能质量。本文提出的前馈调节策略相比谐振调节器，具有更强的动态响应能力和更简单的参数设计，可直接优化阳光电源风电变流器的控制算法，提升机组在弱电网或畸变电网下的运行稳定性，降低对滤...
电压跌落期间双馈风电机组的转矩保持：基于调制型定子侧动态制动电阻
Torque Preservation in DFIG Systems During Voltage Dips With Modulated Stator-Connected Dynamic Braking Resistor
Filip Baum · Jesus Lopez · Javier Samanes · Jan Bauer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
本文提出了一种新型方法，通过在双馈感应发电机（DFIG）定子绕组串联调制型动态制动电阻（DBR），增强风电机组的低电压穿越（LVRT）能力。与传统仅关注抑制电气暂态的DBR方法不同，该方法重点在于维持发电机电磁转矩的稳定性，从而改善故障期间的系统动态性能。
解读: 该研究针对风电变流器在电网故障下的暂态稳定性问题，提出了定子侧动态制动电阻的调制策略，这对阳光电源风电变流器产品线具有重要的参考价值。通过优化低电压穿越（LVRT）期间的转矩控制，可以有效提升风电机组在弱电网或复杂电网环境下的并网稳定性。建议研发团队评估该调制策略在现有双馈变流器硬件架构下的实现可行...
基于DFIG的风电场与SVG相互作用引发的次同步振荡分析
Analysis of Subsynchronous Oscillations Caused by Interactions of DFIG-Based Farms and SVGs
Kejiang Li · Wuhui Chen · Wei Qin · Canbing Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年8月
风电场公共连接点处安装的静止无功发生器（SVG）会显著影响含并网风电场电力系统的次同步振荡（SSO）特性。例如，2017年中国新疆地区由双馈感应发电机（DFIG）风电场、定无功功率模式（CRPM）SVG与弱电网相互作用引发了多起SSO事件。本文揭示了DFIG风电场、不同控制模式SVG与弱电网间相互作用引发SSO的机理，发现低电流控制器带宽的CRPM-SVG可抑制SSO，而定电压模式（CVM）和定功率因数模式（CPFM）SVG则恶化系统SSO特性。通过推导超同步与次同步分量幅值比方程，解释了事件中...
解读: 该研究对阳光电源储能和光伏产品的弱电网并网稳定性具有重要参考价值。研究发现的SVG控制模式对SSO的影响机理，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的控制策略优化。特别是在大规模新能源电站中，通过低带宽CRPM控制模式抑制SSO的方法，可提升PowerTitan储能系统在弱电网条件下的并...
基于双馈风电机组的风电场高效实时电磁暂态
EMT）仿真建模方法
Yifan Liu · Jianzhong Xu · Yiyang Zhu · Zhaoxuan Tian 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
随着可再生能源并网规模扩大，电磁暂态（EMT）仿真对系统分析至关重要。由于风电机组模型节点多、计算复杂度高，实时仿真面临硬件资源挑战。本文提出了一种降低电路复杂度的建模方法，旨在提升双馈风电机组（DFIG）在实时仿真环境下的计算效率与精度。
解读: 该研究针对风电场实时仿真效率的优化，对阳光电源风电变流器业务具有重要参考价值。随着风电渗透率提升，电网对变流器在弱电网下的稳定性及构网型（GFM）控制能力要求提高。该建模方法可助力阳光电源在风电变流器研发阶段，通过更高效的EMT仿真平台，快速验证变流器在复杂电网工况下的动态响应与控制策略，缩短产品开...
基于三矢量的双馈感应发电机低复杂度模型预测直接功率控制策略
Three-Vector-Based Low-Complexity Model Predictive Direct Power Control Strategy for Doubly Fed Induction Generators
Xiaohe Wang · Dan Sun · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文针对风力发电应用中的双馈感应发电机（DFIG），提出了一种基于三矢量的低复杂度模型预测直接功率控制（LC-MPDPC）策略。该策略在保证控制性能的同时，通过简化数学模型和矢量选择过程，有效降低了计算负担，为风电变流器的优化控制提供了新思路。
解读: 该研究聚焦于风电变流器的核心控制算法，与阳光电源风电变流器产品线高度契合。通过引入三矢量模型预测控制，可以在不增加硬件成本的前提下，显著提升变流器对电网波动的响应速度和功率控制精度。建议研发团队关注该算法在降低计算资源占用方面的优势，将其应用于新一代风电变流器控制平台，以提升产品在复杂电网环境下的稳...
双馈风力发电机鲁棒有源阻尼策略
Robust Active Damping Strategy for DFIG Wind Turbines
Leyre Rosado · Javier Samanes · Eugenio Gubía · Jesús López · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
本文针对采用LCL滤波器的双馈感应发电机（DFIG）风力发电系统，研究了网侧变流器（GSC）与转子侧变流器（RSC）控制回路、发电机及LCL滤波器之间的相互作用。文章提出了一种鲁棒有源阻尼策略，以解决多环路交互对系统稳定性带来的负面影响，提升风电系统在复杂电网环境下的运行性能。
解读: 该研究直接关联阳光电源风电变流器产品线。在当前高比例可再生能源接入背景下，电网强度波动加剧，LCL滤波器引起的谐振问题是变流器控制的难点。该鲁棒有源阻尼策略能有效提升阳光电源风电变流器在弱电网下的稳定性，减少谐振风险，优化GSC与RSC的协同控制逻辑。建议研发团队将其应用于新一代风电变流器的控制算法...
基于增广状态观测器的双馈风力发电机开路与传感器故障诊断
Augmented-State-Observer-Based Diagnostics of Open-Circuit and Sensor Faults in DFIG Wind Turbines
Mohamed-Amine Yahiaoui · Michel Kinnaert · Johan Gyselinck · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文针对双馈风力发电机（DFIG）系统，提出了一种新型故障诊断方法，旨在解决IGBT功率开关及传感器故障。通过构建增广状态观测器，该方法能够有效提升风电机组的可靠性与可用性，为电力电子变换器的状态监测提供了高效的诊断手段。
解读: 该研究对于阳光电源风电变流器产品线具有重要参考价值。风电变流器作为风电机组的核心部件，其IGBT模块的可靠性直接影响电站运维成本。本文提出的增广状态观测器方法，可集成至阳光电源iSolarCloud智能运维平台或变流器本地控制算法中，实现对功率器件开路故障及传感器异常的实时在线监测。这不仅能提升变流...
基于滑差角估计的直接电压控制以扩展独立运行双馈感应发电机不对称负载支持范围
Direct Voltage Control With Slip Angle Estimation to Extend the Range of Supported Asymmetric Loads for Stand-Alone DFIG
Ahmad Bashar Ataji · Yushi Miura · Toshifumi Ise · Hiroki Tanaka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
本文针对独立运行的双馈感应发电机（DFIG），提出了一种改进的直接电压控制策略。通过转子侧变流器引入负序补偿，有效解决了传统直接电压控制在处理不对称负载时滑差角估计的局限性，显著提升了系统在不平衡负载工况下的稳定运行能力。
解读: 该研究针对独立运行DFIG的不对称负载控制，对阳光电源风电变流器业务具有重要参考价值。在离网型风电系统或微网应用中，负载不平衡是常见挑战，该文提出的负序补偿与滑差角估计优化策略，可提升变流器在复杂电网环境下的电能质量控制能力。建议研发团队将其控制算法逻辑与阳光电源现有的风电变流器控制平台进行对比分析...
双馈感应发电机应对严重电网故障的比例电流跟踪控制
Scaled Current Tracking Control for Doubly Fed Induction Generator to Ride-Through Serious Grid Faults
Qingjun Huang · Xudong Zou · Donghai Zhu · Yong Kang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
针对双馈风力发电机（DFIG），严重电网故障下的低电压穿越（LVRT）受限于变流器额定容量。本文提出一种比例电流跟踪控制策略，通过修正瞬态控制参考值，使其适应变流器最大输出电压限制，从而在有限的变流器容量下实现可控的低电压穿越。
解读: 该研究聚焦于风电变流器在极端电网故障下的控制策略，对阳光电源风电变流器产品线具有重要参考价值。通过优化电流跟踪控制，可提升变流器在弱电网或故障工况下的鲁棒性，减少对硬件过载能力的依赖，从而降低系统成本。建议研发团队将该控制算法集成至风电变流器控制平台，以增强产品在复杂电网环境下的并网稳定性，提升市场...
基于双馈风电机组的多回路控制器协同设计以优化惯量特性
Collaborative Design of Multiloop Controllers for DFIG-Based Wind Turbines to Optimize Inertia Characteristics
Yini Zhou · Donghai Zhu · Jiabing Hu · Xudong Zou 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文针对基于双馈风电机组（DFIG）的惯量响应问题，提出了一种多回路控制器协同设计方法。现有方法忽略了多控制器对惯量幅值-相位特性的影响，易导致惯量支撑时间短甚至恶化系统频率动态。该研究通过协同优化控制器参数，有效提升了风电机组的惯量响应性能，增强了电网频率稳定性。
解读: 该研究对于阳光电源的风电变流器业务具有重要参考价值。随着高比例可再生能源接入，电网对风电机组的惯量支撑和频率调节能力要求日益严苛。阳光电源的风电变流器可通过引入文中提出的多回路协同控制策略，优化机组在频率扰动下的动态响应，提升产品在弱电网环境下的并网性能。此外，该控制逻辑可与阳光电源的iSolarC...
基于无导数非线性卡尔曼滤波的双馈感应发电机控制与扰动补偿
Control and Disturbances Compensation for Doubly Fed Induction Generators Using the Derivative-Free Nonlinear Kalman Filter
Gerasimos Rigatos · Pierluigi Siano · Nikolaos Zervos · Carlo Cecati · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
本文研究了双馈感应发电机（DFIG）的微分平坦特性及输入输出线性化方法。通过定义与转子转角和定子磁链相关的平坦输出，将DFIG转换为Brunovsky规范形式。针对该线性化模型，设计了反馈控制策略，并利用无导数非线性卡尔曼滤波器进行状态估计与扰动补偿，有效提升了系统的鲁棒性与控制精度。
解读: 该研究针对双馈感应发电机（DFIG）的非线性控制问题，提出了基于微分平坦和卡尔曼滤波的先进控制策略。这对阳光电源的风电变流器产品线具有重要参考价值。在风电变流器的高性能控制中，引入无导数非线性卡尔曼滤波可以显著提升系统在复杂电网环境下的状态观测精度和抗扰动能力，有助于优化变流器的动态响应性能。建议研...
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