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级联构网型变换器次同步振荡的分析与阻尼——考虑直流链动态
Analysis and Damping of Subsynchronous Oscillations for Cascaded Grid-Forming Converters Considering DC-Link Dynamics
Lingchao Kong · Haiguo Tang · Chao Wu · Jian Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
构网型（GFM）变流器因其电压支撑能力在可再生能源应用中受到了广泛关注。现有研究通常假设级联 GFM 变流器的直流母线电压恒定，这可能会在某些存在直流母线动态特性的情况下引发稳定性问题。因此，本文首先分析了考虑直流母线动态特性的 GFM 变流器的小信号稳定性。研究发现，由于直流母线电容的非最小相位特性，直流母线存在固有的不稳定风险，这可能会导致交流侧出现次同步振荡。为解决这一问题，通过比例控制器将直流母线动态特性引入有功和无功功率控制环。该方法不会增加控制器的阶数，且易于实现数字化。与仅将直流母...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文聚焦的构网型（GFM）变流器次同步振荡问题具有重要的工程应用价值。随着我们在光伏逆变器和储能系统中大规模部署构网型控制技术以增强电网支撑能力，直流侧动态特性引发的稳定性问题正日益凸显，这直接关系到产品在弱电网和高比例新能源接入场景下的可靠运行。 该研究揭示了直流母...
构网型变流器在低电压穿越期间的无功电流响应：测试方法影响分析
Reactive Current Response of Grid-Forming Converters During Low-Voltage-Ride-Through: Analysis of Test Method Impact
Ziqian Zhang · Robert Schuerhuber · Lothar Fickert · Guochu Chen · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年7月
本文对低压穿越（LVRT）条件下的构网型变流器（GFM）进行了研究。着重探讨了内环控制策略和电网拓扑结构对 GFM 性能的影响。该研究提出了一种适用于不同内环控制策略的通用等效建模方法。此外，评估了三种 LVRT 测试装置：基于并联阻抗的电压跌落发生器（SIVSG）、带阻抗的可编程电压源（PVS）和硬件在环（HIL）系统，强调了它们在模拟电网故障特征方面的差异。结果表明，SIVSG 和 PVS 在模拟实际电网故障场景方面存在局限性，可能导致 GFM 错误地通过 LVRT 测试。相反，基于 HIL...
解读: 从阳光电源构网型逆变器及储能系统产品线角度看，该论文对低电压穿越（LVRT）测试方法的深入研究具有重要的工程实践价值。随着新能源渗透率提升，电网要求逆变器从传统跟网型向构网型演进，而LVRT能力是并网合规性的核心指标。论文揭示的测试方法差异性问题，直接关系到我们产品在实验室测试与现场运行表现的一致性...
控制模式作为软件定义电力系统中的电网服务：GFL与GFM
Control-Mode as a Grid Service in Software-Defined Power Grids: GFL vs GFM
Guoxuan Cui · Zhongda Chu · Fei Teng · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
摘要：在电力电子设备高渗透的电力系统中，为提高系统整体强度并抵御弱电网中的小信号不稳定问题，提出采用构网型控制来替代传统的跟网型变流器（GFL），其可直接形成端电压。然而，构网型变流器（GFM）的运行需要有足够的有功和无功功率裕量，这可能导致其在稳态下的运行并非最优。这就引出了一个新的研究问题，即如何在构网型变流器和跟网型变流器之间进行优化配置，以平衡构网型变流器增强电网强度的能力与预留功率裕量可能带来的经济损失。本文首次提出了一种软件定义电网下的优化框架，可根据系统工况在系统调度的每个时间步动...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的控制策略升级具有直接应用价值。GFL与GFM控制模式服务化架构可集成至PowerTitan储能系统，实现弱电网场景下的动态模式切换：在电网强度充足时采用GFL模式提升效率，在弱电网或孤岛工况下切换至GFM模式提供电压频率支撑。该技术可优化阳光电...
构网型变流器用于故障限流与增强同步稳定性的电流同步控制
Current-Synchronization Control of Grid-Forming Converters for Fault Current Limiting and Enhanced Synchronization Stability
Shan Jiang · Ye Zhu · Tianyi Xu · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
采用功率同步控制（PSC）的构网型（GFM）变流器在严重对称故障下存在失步风险。故障期间，PSC输出的内部角频率偏离参考值，导致功角失控。本文提出一种电流同步控制策略，旨在限制故障电流并增强GFM变流器在弱电网或故障条件下的同步稳定性。
解读: 该研究直接针对阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能变流器（PCS）及大型光伏逆变器在构网型（GFM）应用中的核心痛点。随着全球电网对高比例可再生能源接入的要求提高，GFM技术已成为阳光电源产品迭代的关键。该电流同步控制策略能有效提升PCS在电网故障下的鲁棒性，解决传统PSC控制在...
我们需要多少台构网型变流器？——从小信号稳定性和电网强度角度的思考
How Many Grid-Forming Converters Do We Need? A Perspective From Small Signal Stability and Power Grid Strength
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...
通过电压幅值调节和无功功率注入提升构网型变流器的暂态稳定性
Transient Stability Improvement of Grid-Forming Converters Through Voltage Amplitude Regulation and Reactive Power Injection
Wenjia Si · Jingyang Fang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文深入分析了构网型变流器在大型扰动下的暂态稳定性问题。针对构网型变流器在弱电网或故障期间易失稳的挑战，提出了一种通过电压幅值调节和无功功率注入的控制策略，旨在增强系统在电网扰动下的同步能力与运行稳定性。
解读: 构网型（GFM）技术是阳光电源在大型储能系统（如PowerTitan系列）及地面光伏电站中的核心竞争力。随着高比例可再生能源接入，电网强度减弱，GFM技术对于维持系统电压和频率稳定至关重要。本文提出的电压幅值调节与无功注入策略，可直接优化阳光电源PCS产品的控制算法，提升其在故障穿越期间的暂态稳定性...
电流饱和模式下并联构网型变流器的稳态角度稳定性分析
Steady-State Angle Stability Analysis of Parallel Grid-Forming Converters in Current Saturation Mode
Yonghui Liu · Yue Wang · Xiaokang Liu · Minghao Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文研究了并联构网型变流器（GFC）在未知负载导致过流并进入电流饱和模式（CSM）下的稳态角度稳定性。针对该工况下系统运行可靠性缺失的问题，文章提出了相应的稳定性分析方法，为构网型变流器在复杂电网环境下的稳定运行提供了理论支撑。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心产品线——构网型（Grid-forming）储能变流器（如PowerTitan系列）。在微电网或弱电网应用场景下，储能系统常面临负载突变导致的过流风险。本文提出的电流饱和模式下的稳定性分析，对于优化阳光电源PCS的控制算法、提升系统在极端工况下的并网鲁棒性具有重要指导意义...
孤岛供电中基于模块化多电平的构网型变流器时域分析模型
A Time-Domain Analysis Model for Modular-Multilevel-Based Grid-Forming Converters in Isolated Power Supply
Zhijie Liu · Jinyu Wang · Lu Chen · Ziquan Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
针对孤岛供电场景，现有模型难以满足模块化多电平构网型变流器（MMGC）的性能评估与参数设计需求。本文提出了一种高精度时域稳态分析模型，揭示了负载、MMGC及系统间的耦合关系，为优化系统设计提供了理论依据。
解读: 该研究对于阳光电源的PowerTitan及大型储能系统（PCS）具有重要参考价值。随着储能系统在弱电网及孤岛微电网应用场景的增加，构网型（GFM）技术已成为核心竞争力。模块化多电平（MMC）拓扑在更高电压等级和更大功率密度储能应用中极具潜力。该时域分析模型有助于优化阳光电源大功率储能变流器的控制策略...
构网型变流器交流电压控制器
AC-Voltage Controller for Grid-Forming Converters
Diego Rios-Castro · Diego Perez-Estevez · Jesus Doval-Gandoy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种专为构网型（GFM）变流器设计的电压控制器，旨在应对不同电网阻抗场景。该控制器可与下垂控制等外部功率同步环路（PSL）协同工作，确保变流器具备快速、准确且稳定的电压-频率响应，并实现自同步、功率平衡及电网支撑功能。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型组串式光伏逆变器至关重要。随着高比例可再生能源接入，电网强度下降，构网型（GFM）技术是提升电网稳定性的核心。该电压控制器能够优化变流器在弱电网下的动态响应，提升产品在复杂电网环境下的黑启动、调频及电压支撑能力。建议研发团队将其集成至iSola...
用于构网型变换器稳定性测试的电网惯量与阻抗模拟
Inertia and Grid Impedance Emulation of Power Grid for Stability Test of Grid-Forming Converter
Jiashi Wang · Ke Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
虚拟同步机（VSG）控制是提升构网型变换器电网惯量的有效方案。虚拟惯量与输出阻抗是VSG的关键特性，但其与电网惯量的交互可能引发有功功率振荡。本文探讨了如何通过模拟电网惯量与阻抗，对构网型变换器进行稳定性测试。
解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan液冷储能系统及构网型组串式逆变器业务。随着高比例新能源接入，电网强度下降，构网型技术（GFM）已成为阳光电源的核心竞争力。本文提出的惯量与阻抗模拟方法，可优化阳光电源iSolarCloud平台下的并网控制策略，提升设备在弱电网环境下的稳定性。建议研发团队将...
一种基于无功功率同步的构网型变流器鲁棒低电压穿越策略
A Robust Low-Voltage-Ride-Through Strategy for Grid-Forming Converters Based on Reactive Power Synchronization
Han Deng · Yang Qi · Jingyang Fang · Yi Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
构网型变流器（GFMC）在现代电网中提供电压和频率支撑。由于其表现为电压源特性，在大扰动下的限流及同步稳定性是关键挑战。本文提出了一种基于无功功率同步的鲁棒低电压穿越策略，旨在提升GFMC在电网故障期间的同步能力与电流限制性能。
解读: 该研究直接契合阳光电源PowerTitan系列储能系统及构网型光伏逆变器的核心技术需求。随着高比例可再生能源接入，电网对构网型（Grid-forming）技术的需求日益迫切。该文提出的无功同步与限流策略，能够显著提升阳光电源产品在弱电网或故障工况下的鲁棒性，有效解决储能PCS在低电压穿越期间的过流保...
孤岛微电网的非线性行为与降阶模型
Nonlinear Behavior and Reduced-Order Models of Islanded Microgrid
Jingxi Yang · Chi K. Tse · Dong Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文研究了由构网型变换器组成的孤岛微电网，该系统表现出复杂的非线性动态特性。文章推导了多种降阶模型，在无需大量计算资源的前提下，为深入理解系统动态行为提供了物理洞察，对微电网的稳定性分析与控制设计具有重要意义。
解读: 该研究直接服务于阳光电源构网型（Grid-forming）技术的发展。随着PowerTitan等储能系统在弱电网及离网场景的应用日益广泛，系统稳定性成为核心挑战。本文提出的降阶模型可有效降低复杂微电网仿真与控制参数整定的计算负担，有助于优化阳光电源构网型储能变流器（PCS）的控制算法，提升在孤岛运行...
刚性电网中构网型变流器的功率动态解耦控制
Power Dynamic Decoupling Control of Grid-Forming Converter in Stiff Grid
Fangzhou Zhao · Xiongfei Wang · Tianhua Zhu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文提出了一种基于构网型（GFM）的解耦控制方法，有效缓解了有功与无功功率之间的动态耦合，特别适用于短路比超过30的超强电网系统稳定性控制。文中通过解析研究揭示了物理耦合行为，并识别出分别位于40-50Hz和0-10Hz的两种潜在谐振。
解读: 该研究直接服务于阳光电源构网型（GFM）技术路线。随着PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏电站在全球电网中占比提升，电网强度变化带来的振荡问题日益突出。该解耦控制策略可优化阳光电源组串式逆变器及储能变流器（PCS）的控制算法，提升在强电网及复杂电网环境下的运行稳定性，减少功率交互引起的谐振...
锁相环对柴油发电机与构网型变流器构成的微电网设计的影响
Influence of the Phase-Locked Loop on the Design of Microgrids Formed by Diesel Generators and Grid-Forming Converters
Diana Patricia Moran-Rio · Javier Roldan-Perez · Milan Prodanovic · Aurelio Garcia-Cerrada · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文探讨了由可再生能源、柴油发电机和下垂控制变流器组成的微电网稳定性问题。重点分析了电流控制环和锁相环（PLL）对系统稳定性的影响，特别是在柴油发电机与构网型变流器并联运行场景下，PLL的动态特性对微电网的稳定性设计至关重要。
解读: 该研究直接关联阳光电源PowerTitan和PowerStack等构网型（Grid-Forming）储能系统。在离网或微电网应用中，构网型变流器需与柴油发电机协同工作，PLL的设计直接影响系统在弱电网或多源并联下的稳定性。建议研发团队在开发构网型控制算法时，重点优化PLL的带宽与阻尼特性，以提升与柴...
一种对称故障下电压幅值控制构网型变流器的限流方法
A Current Limiting Method for Single-Loop Voltage-Magnitude Controlled Grid-Forming Converters During Symmetrical Faults
Teng Liu · Xiongfei Wang · Fangcheng Liu · Kai Xin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文针对单环电压幅值控制的构网型（GFM）变流器，提出了一种对称故障下的限流方法。该方法包含两部分：通过调整外环功率参考值限制稳态故障电流，以及通过直接修改调制电压参考值实现瞬态虚拟电阻，从而有效避免故障期间的过流问题。
解读: 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PowerTitan储能系统及大型地面光伏电站逆变器的核心竞争力。该文献提出的限流策略直接解决了GFM变流器在弱电网或故障工况下的过流保护难题，无需复杂的双环控制即可实现稳态与瞬态的电流抑制。建议研发团队将其应用于PowerT...
用于构网型变流器电压调节的离散域高性能谐振控制器
High-Performance Resonant Controller Implemented in the Discrete-Time Domain for Voltage Regulation of Grid-Forming Converters
Zhihong Zhao · Zhichao Sun · Yilong Feng · Baojian Ji 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文针对构网型变流器（GFC）的电压-电流双闭环控制进行了全面研究。首先，通过优化电流环参数以实现最大化的有源阻尼，并在此基础上设计了离散域高性能谐振控制器，旨在提升GFC在正弦电压输出下的稳态性能与动态响应能力，有效改善了电网电压调节的精度与稳定性。
解读: 该研究对于阳光电源的构网型（Grid-forming）技术路线具有极高价值。随着PowerTitan等储能系统及大型光伏电站对弱电网支撑能力要求的提升，GFC技术已成为核心竞争力。文中提出的离散域谐振控制器优化方案，可直接应用于阳光电源的PCS控制算法升级，显著提升系统在复杂电网环境下的电压支撑能力...
单环电压幅值控制构网型变换器的暂态稳定性分析
Transient Stability of Single-Loop Voltage-Magnitude Controlled Grid-Forming Converters
Teng Liu · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文针对采用单环电压幅值控制方案的构网型（GFM）变换器，进行了面向设计的暂态稳定性分析。研究揭示了电压幅值控制器对暂态稳定性具有关键影响，这与采用矢量电压控制的GFM变换器（其稳定性主要由外环功率控制决定）存在显著差异。
解读: 随着阳光电源PowerTitan储能系统及大型光伏电站对弱电网支撑能力的提升，构网型（GFM）技术已成为核心竞争力。本文揭示的单环电压幅值控制对暂态稳定性的影响，对于优化阳光电源储能变流器（PCS）的控制策略至关重要。在弱电网或微电网应用场景下，该研究有助于提升设备在故障扰动下的暂态响应能力，避免传...
考虑静态与大信号动态约束的直流微电网构网型变换器虚拟电阻权衡设计
Virtual Resistance Tradeoff Design for DCMG Grid-Forming Converters Considering Static- and Large-Signal Dynamic Constraints
Wenqiang Xie · Minxiao Han · Wenyuan Cao · Josep M. Guerrero 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种直流微电网（DCMG）下垂控制变换器的虚拟电阻设计方法。针对现有研究缺乏对虚拟电阻设计原则的深入探讨，本文综合考虑了系统的动态稳定性与静态电压偏差约束，通过权衡设计优化了构网型变换器的性能。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及微电网解决方案。随着构网型（Grid-Forming）技术在新型电力系统中的重要性日益凸显，该文提出的虚拟电阻权衡设计方法，能有效提升PCS在弱电网或离网运行下的稳定性与电压支撑能力。建议研发团队将其应用于iSola...
通过构网型电力变换器进行电网阻抗估计
Grid Impedance Estimation Through Grid-Forming Power Converters
Jingyang Fang · Han Deng · Stefan M. Goetz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
在高电力电子化系统中，构网型变换器作为交流电压源，替代同步发电机调节电网频率与电压。电网阻抗对构网型变换器的小信号及电压稳定性影响显著。本文探讨了利用构网型变换器进行电网阻抗估计的方法，旨在为控制器设计提供关键参数支持，以提升系统在弱电网下的运行稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型组串式光伏逆变器至关重要。随着高比例可再生能源接入，电网强度不断减弱，构网型（GFM）技术已成为阳光电源的核心竞争力。通过实时估计电网阻抗，系统可动态调整控制参数，有效解决弱电网下的振荡问题，提升黑启动及电压支撑能力。建议研发团队将此阻抗估计算...
构网型变流器动态功率耦合的统一建模与分析
Unified Modeling and Analysis of Dynamic Power Coupling for Grid-Forming Converters
Mingxuan Li · Yue Wang · Weihao Hu · Sirui Shu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文针对以下垂控制和虚拟同步机（VSG）为代表的构网型变流器，研究了有功与无功功率之间的动态耦合问题。这种耦合效应会显著影响变流器的动态性能与系统稳定性。文章提出了一种统一的建模方法，旨在揭示功率耦合机理，为提升电力电子化电力系统的稳定性提供理论支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型技术战略。随着高比例可再生能源接入，电网强度减弱，阳光电源的PowerTitan储能系统及组串式逆变器正加速向构网型（GFM）技术演进。通过深入理解有功-无功功率耦合机制，研发团队可优化VSG与下垂控制算法，提升产品在弱电网下的电压支撑能力与黑启动性能。建议将该建模方...
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