Wenjia Si · Jingyang Fang · Xingyou Chen · Tao Xu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

构网型变流器被视为电力电子化电力系统的关键技术，但其在暂态过程中常被忽视的无功功率控制问题亟待研究。本文创新性地指出，采用典型无功控制策略（如电压下垂、无功下垂及无功PI控制）的构网型变流器可能面临暂态功角和/或电压稳定性问题。研究表明，零阶无功控制仅存在功角稳定问题，但无功调节能力有限；而一阶控制（如PI控制）虽可实现恒定无功运行，却可能引发功角、电压及混合稳定性问题。本文揭示了其失稳机理，并对典型控制方案进行了全面比较，实验结果验证了理论分析。

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制策略优化具有重要价值。文章揭示的无功控制与暂态稳定性耦合机理，可直接应用于优化阳光电源储能系统在弱电网场景下的电压支撑能力。针对零阶控制（电压/无功下垂）和一阶控制（PI调节）的稳定性差异分析，为ST系列产品在不同...

Cong Luo · Shuhan Liao · Yajun Liu · Yandong Chen · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月

构网型（GFM）逆变器广泛应用于可再生能源与电网的接口。在低电压穿越期间，为限制故障电流，GFM逆变器会切换控制策略，导致其暂态稳定性特性与同步机不同。本文考虑虚拟阻抗引起的切换特性，从能量角度建立故障期间及故障清除后GFM逆变器暂态稳定性的分析框架。为降低稳定性区域的保守性，构造了统一的能量函数，计及阻尼损耗和无功功率控制环动态。相比现有方法，所提能量函数能直观反映阻尼作用，有效降低暂态稳定预测的保守程度。仿真与硬件在环实验验证了该方法在具有切换特性的GFM逆变器暂态稳定预测中的有效性与准确性...

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统的构网型控制具有重要应用价值。针对GFM逆变器在低电压穿越期间的虚拟阻抗切换特性，所提阻尼反射能量函数方法可直接应用于优化阳光电源储能产品的暂态稳定性评估体系。相比传统保守估计，该方法能更精确预测故障穿越能力边界，指导虚拟阻抗参数整定，...

Zaid Ibn Mahmood · Hantao Cui · Buxin She · Fangxing Li · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年12月

基于逆变器的电源（IBR）的日益普及正在改变电力系统的动态行为。根据控制类型的不同，即使采用固定的惯性参数，IBR 在发生扰动后也能表现出时变的惯性支撑。本文引入了“等效惯性”的概念，该概念使用一台虚拟同步发电机来匹配响应，以衡量取决于控制的总体惯性支撑。接下来，通过利用母线测量数据构建基于摇摆方程的估计函数，提出了一种惯性估计方法。该方法的一个主要优点是，它无需设备数学模型，即可应用于同步发电机和 IBR。此外，还提出了一种精确估计指标，用于指示何时估计结果准确。首先使用同步发电机对该估计方法...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于逆变器等效惯量评估的研究具有重要的战略价值。随着光伏和储能系统在电网中的渗透率持续攀升，逆变器型资源（IBR）对电网频率稳定性的影响日益凸显。该论文提出的"等效惯量"概念及其估算方法，为我们优化跟网型和构网型逆变器控制策略提供了量化评估工具。 对于阳光电源的产品线...

Xiuqiang He · Maitraya Avadhut Desai · Linbin Huang · Florian Dörfler · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文针对在电网故障情况下运行的构网型逆变器提出了一种“交叉形成”控制概念。交叉形成是指电压相角形成和电流幅值形成。它与经典的构网型和跟网型范式不同，经典构网型范式以电压幅值和相角形成为特征，跟网型范式则以电压幅值和相角跟踪（或电流幅值和相角形成）为特征。交叉形成概念旨在满足逆变器在管理故障电流限制的同时保持构网能力（特别是满足电网规范要求的电压相角形成）的需求。文中提出了简单可行的交叉形成控制实现方法，使逆变器在对称或不对称故障穿越期间，能够迅速将故障电流限制在规定水平，同时保留用于构网同步的电...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项"交叉构网"（Cross-Forming）控制技术为我们的光伏逆变器和储能系统产品线带来了重要的技术突破机遇。该技术通过解耦电压角度控制和电流幅值控制，在保持构网能力的同时实现故障电流限制，这正是当前高比例新能源接入电网面临的核心挑战。 对于阳光电源而言，这项技术的价...

Insu Kim · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年9月

随着高容量分布式能源大量接入电网，其对短路电流（SCC）和短路过电压（SCOV）的贡献不可忽视，显著影响故障水平及故障后的暂态过程。本文提出一种抑制SCC与SCOV升高的方法，首先建立含不平衡电力电子类分布式资源（PDR）的不对称电网SCOV计算模型，将网络分解为四种典型故障对应的序网，定义不平衡电流注入矩阵并求解SCOV；进而分析PDR对SCC与SCOV的影响，并利用该方法确定最优中性点接地阻抗（NGI），以缓解大容量PDR在接地故障后引发的SCOV升高与SCC下降问题。研究表明，合理选择变压...

解读: 该研究针对跟网型GFL逆变器引发的短路过电压问题，对阳光电源大容量储能与光伏并网系统具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器接入电网时，通过优化连接变压器中性点接地阻抗，可有效抑制接地故障后的过电压冲击，保护功率器件安全。该方法为阳光电源PowerTitan等MW级储能系统的...

Pengcheng Wang · Min Chen · Jiahui Wang · Guannan Zhu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

在构网型（GFM）控制中，有功功率和无功功率之间的固有耦合会降低无功功率控制精度、限制功率支撑能力并减缓动态过程。为解决这一问题，本文针对下垂控制变流器提出了一种基于有功功率前馈补偿的功率解耦方法，该方法可消除所有四个象限的功率耦合，尤其适用于运行模式灵活的分布式发电系统。利用小信号模型分析了物理功率耦合行为，确定线路阻抗比（R/X）和功率角是影响耦合特性的关键因素。通过比较耦合系数和变流器输出电压可知，可通过输出电压补偿实现功率解耦，这构成了所提方法的基础。通过精确计算补偿项，可在不影响响应速...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于有功功率前馈补偿的功率解耦方法对我司构网型逆变器产品具有重要的技术价值。当前，随着新能源渗透率提升和弱电网场景增多，构网型（GFM）控制已成为光储系统的核心技术方向，而有功-无功功率耦合问题一直制约着系统的动态响应速度和四象限运行能力。 该技术通过精确计算输出电压...

Donghai Zhu · Yumei Ma · Xiangjinwen Li · Liuyang Fan 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年8月

构网型风力发电机组（GFM - WT）在电网故障期间，由于电流限幅控制切换，易发生暂态失稳。然而，现有研究忽略了电流饱和过程引发的暂态失稳问题，未能充分揭示失稳机理。为解决该问题，本文分析了电网故障后构网型风力发电机组的电流饱和过程。指出存在两种电流饱和情况，即瞬时电流饱和模式（CSMI）和后续电流饱和模式（CSMS）。然后，考虑上述新运行模式，对构网型风力发电机组的暂态稳定性进行了分析。分析表明，在电流饱和过程中，功角的暂态特性将被重塑。基于此，提出了一种阻尼增强控制方法，通过抑制电流饱和过程...

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风机暂态稳定性问题，对我司在新能源并网设备领域具有重要的技术借鉴价值。尽管研究对象是风力发电系统，但其核心技术原理完全适用于我司的构网型光伏逆变器和储能变流器产品线。 论文揭示的关键技术问题——电流饱和过程中的暂态失稳机制——正是当前构网型设备面临的...

Wenrui Li · Wenjia Si · Mowei Lu · Jingyang Fang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

由于具备交流电压形成和频率调节能力，电网形成型变流器（GFMCs）在电力电子领域保持着强劲的增长态势。与多环控制策略相比，单环电压控制具有传感器和控制器简单、动态响应迅速且无电压/电流控制相互作用等优点。然而，本文研究发现，采用单电压环比例 - 积分（PI）控制器的LCL滤波型GFMCs，为了在并网和孤岛场景下稳定运行，需要较高的谐振频率，而较小的滤波器尺寸会导致开关谐波滤波效果变差。因此，本文提出了一种针对GFMCs的开关谐波滤波增强策略，即采用LLCL滤波器，其LC陷波器在开关频率处形成串联...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于单电压环PI控制构网型逆变器的研究具有重要的工程应用价值。构网型变流器（GFMC）技术是我司光储一体化系统和微电网解决方案的核心技术方向，其电压源特性能够为弱电网和离网场景提供稳定的频率和电压支撑，这与我司在高比例新能源接入场景下的战略布局高度契合。 该论文揭示的...

Yiwen Fan · Minxiao Han · Shuozhe Wang · Li Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年9月

采用构网型（GFM）控制的变流器在现代电力系统中主动参与电网电压与频率的建立和调节。然而，系统非线性特性增加了暂态稳定性分析的难度，尤其当GFM变流器引入限流控制时，故障期间的暂态过程更加复杂。本文基于哈密顿理论构建GFM变流器动态模型及其在限流模式前后的系统能量函数，分析不同故障条件下限流切换过程及其对稳定性的影响，揭示限流切换与功角特性的映射关系，并探讨关键参数对系统稳定裕度及电网强度的作用。最后，通过MT6040实时仿真器结合StarSim-HIL平台验证了限流过程与稳定裕度分析的准确性。

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制优化具有重要价值。基于哈密顿理论的暂态稳定性分析方法可直接应用于GFM控制算法改进：1）通过能量函数精确评估限流切换过程的稳定裕度，优化虚拟阻抗和电流限幅参数设计；2）建立限流切换与功角特性的映射关系，为ST系列在弱电网...

Peng Wang · Junpeng Ma · Rui Zhang · Shunliang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文引入了一种简化的稳定性判据，以系统地研究构网型风力发电机（GFM - WTG）之间，尤其是同一风电场内的相互作用机制。为了阐明在相同条件和控制器参数下运行的多个GFM - WTG之间的相互作用机制，本文提出了共模和差模电流、电压及阻抗的概念，这极大地简化了稳定性判据。由于忽略了基于GFM的永磁同步发电机机侧变流器的内部动态特性，因此可将GFM - WTG简化为基于GFM的电压源逆变器（GFM - VSI），且不失一般性。该稳定性判据揭示了共模和差模电流的特性，从而能够识别导致系统不稳定的主要...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的构网型变流器稳定性判据具有重要的工程应用价值。随着公司在光伏、储能及风电领域的深度布局，构网型（Grid-Forming）技术已成为弱电网环境下保障系统稳定运行的核心解决方案。 该研究的核心贡献在于通过共模-差模分解方法，将多台构网型设备间复杂的交互机理简化...

Ruixu Liu · Zhen Wang · Dong Feng · Jialiang Wu 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月

摘要：构网型电压源换流器（VSC）被视为未来以换流器为主导的电力系统的一种有前景的解决方案，但仍需要先进的控制方案来充分发挥其实现电网稳健运行的潜力。本文针对构网型VSC主导的电力系统提出了一种分散式复合控制方法。所提出的控制方案将基于模型预测控制（MPC）的电压控制与基于下垂控制的同步相结合，实现了快速电压调节和分散式功率分配。开发了一种用于电压控制的增强型MPC，以实现快速电压跟踪，同时减轻功率/电压回路耦合的影响并增强功率调节能力。此外，引入了一个干扰观测器来估计外部不可测值和模型参数的不...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对构网型变流器的去中心化复合控制技术具有重要的战略价值。随着我国"双碳"目标推进和新能源渗透率持续攀升，传统跟网型逆变器在弱电网环境下的稳定性局限日益凸显，而构网型技术正成为行业突破的关键方向。 该论文提出的模型预测控制（MPC）与下垂控制相结合的方案，直接契合阳光...

Jiakang Wang · Xu Li · Jiyong Zhang · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月

尽管构网型（GFM）控制已在基于逆变器的资源（IBR）中广泛应用，但其在双馈感应发电机（DFIG）中的应用，尤其是在兼顾现代电网规程（GC）与故障电流限制（FCL）要求方面仍鲜有研究。本文指出，针对GFM-IBR设计的两种典型基于虚拟阻抗（VI）的FCL方法在对称故障下不适用于GFM-DFIG，不仅无法避免暂态过流，且违背了GC对有功与无功电流分配及动态响应速度的要求。为此，提出一种新型时序FCL策略，通过在不同故障阶段自适应调节VI，并同步调整GFM-DFIG内部虚拟电势以满足GC要求。基于I...

解读: 该时序故障电流限制技术对阳光电源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。当前阳光电源储能产品已广泛应用GFM控制技术，但在对称故障下的电流限制与电网规程合规性仍面临挑战。文章提出的自适应虚拟阻抗调节方法可直接应用于ST系列产品的故障穿越策略优化，通过时序化调...

Yun Liu · Yue Chen · Huanhai Xin · Jingzhe Tu 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月

随着基于逆变器的可再生能源逐步替代同步发电机，现代电力系统的系统强度显著下降，可能引发小信号稳定性问题。构网型换流器储能系统虽在提升系统强度方面具有灵活性和有效性，但其规划阶段的经济性与系统强度支撑能力协同优化仍缺乏研究。本文提出一种考虑系统强度约束的构网型储能优化规划方法，以实现期望的小信号稳定裕度。基于广义短路比框架，量化储能容量与位置对系统强度的影响，并构建含特征值约束的选址定容优化模型。考虑有无候选站点数量限制两种场景，设计基于二次支撑函数的迭代优化算法求解。在改进的IEEE 39节点和...

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制技术具有重要应用价值。文中提出的基于广义短路比的储能选址定容优化方法，可直接应用于阳光电源储能系统规划方案设计，通过量化储能容量与位置对系统强度的贡献，优化PowerTitan在弱电网场景下的配置策略。特征值约束的...

Haoqing Cai · Min Chen · Yan Zhang · Yi Chen 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

非理想电网具有时变阻抗与谐波畸变特性，严重影响构网型（GFM）逆变器的运行稳定性与电能质量。传统多旋转坐标系谐波电流抑制方法在弱电网下可能导致谐波失稳并显著降低输出电压质量。为此，本文提出一种适用于电网阻抗变化且含谐波畸变场景的交叉耦合多旋转环路柔性谐波控制策略。该方法在谐波电流环中引入电流误差交叉耦合控制，并采用实时自适应调节的PI控制器，有效提升谐波电流环路的相位裕度，优化谐波电压抑制性能，同时最小化对输出电压质量的影响。实验结果验证了所提方法在不同电网强度下的鲁棒性与有效性。

解读: 该交叉耦合多旋转环路谐波控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的GFM构网控制具有重要应用价值。当前弱电网场景下，传统谐波抑制方法易导致失稳，该方法通过电流误差交叉耦合与自适应PI调节，可显著提升相位裕度，优化谐波电压抑制性能。可直接应用于ST系列储能变流器的构网型控...

Li Li · Huihui Song · Shitao Wang · Meng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年12月

基于安德罗诺夫 - 霍普夫（Andronov - Hopf）的虚拟振荡器控制（AHO）是一种新型的非线性构网型（GFM）控制策略，与下垂控制和虚拟同步发电机控制相比，具有更好的动态性能。然而，电网电压跌落会影响AHO逆变器与电网之间的同步。在极端情况下，系统可能没有稳定运行点，从而导致暂态稳定性问题。本文建立了考虑逆变器电压特性的动态功角模型。随后，分析了在电流无约束运行情况下AHO参数对暂态稳定性的影响，并讨论了电流限幅策略的作用。在此基础上，从优化电压特性和补偿功率设定值（OVCP）的角度，...

解读: 从阳光电源构网型逆变器技术演进角度看，该论文提出的Andronov-Hopf虚拟振荡器控制策略代表了新一代非线性并网控制技术方向，对我司光伏逆变器和储能系统的技术升级具有重要参考价值。 在业务应用层面，AHO控制相比传统下垂控制和虚拟同步机具有更优的动态性能，这直接契合我司大型地面电站和工商业储能...

Panbao Wang · Shenguang Li · Wei Wang · Dianguo Xu · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月

为解决电网电压跌落故障期间成网型电压源换流器（GFM-VSC）限流方法的稳定性问题，本文提出一种考虑限流算法的暂态稳定性增强方法（TSEM）。该方法通过自适应虚拟阻抗（AVI）限制稳态故障电流，并通过检测电网电压幅值来调整功率参考值，以在电网电压跌落故障期间建立功率曲线的平衡点（EP）。由于该方法在构建平衡点的同时通过降低电压参考值来限制故障电流，因此在故障期间能够保持电压源的运行特性以及功率同步。该方法的另一个显著优点是，无需采样电网电压或测量线路阻抗，仅通过控制器中的变量即可检测电网电压跌落...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的构网型变流器暂态稳定增强方法具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们在高比例新能源接入场景中面临的核心挑战之一，就是如何在电网故障时既保证设备安全又维持系统稳定运行。 该技术的核心创新在于通过自适应虚拟阻抗和功率基准调节的协同作用...

Zuan Zhang · Xiaowei Zhao · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年9月

基于二极管整流器（DR）的高压直流输电被视为连接偏远海上风力发电机（WTs）与陆上电网的经济方案。然而，DR为无源器件，无法支持风机启动。本文研究利用风能实现DR连接风机的自主启动，避免额外电网支撑或储能系统，降低整体成本。启动过程中风机有功输出极低，易导致转子超速，且同步时可能产生功率冲击。为此，本文创新性地设计了变桨控制策略，并提出无需锁相环的平滑同步控制方法，有效提升启动过程的稳定性与可靠性。通过全面仿真验证了所提控制策略的可行性。

解读: 该研究的构网型控制与无源整流器启动技术对阳光电源ST系列储能变流器及海上风电解决方案具有重要价值。文中提出的无锁相环平滑同步控制方法可直接应用于PowerTitan储能系统的GFM控制策略优化，提升弱电网或孤岛模式下的自启动能力。变桨协同控制思路可借鉴至光储混合系统的功率协调管理，解决启动过程中的功...

Wenjia Si · Wenrui Li · Nima Tashakor · Jingyang Fang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月

作为多电力电子电源电力系统中的一项关键技术，构网型变流器正日益普及。然而，其在电网故障下的暂态行为尚未得到充分研究。特别是，现有文献仅分别研究暂态功角或电压稳定性问题，未考虑两者同时发生的情况。为填补这一研究空白，本文对暂态功角和电压稳定性问题进行了全面分析。首先，推导了平衡点的存在条件。然后，利用拉萨尔不变集定理揭示了稳定平衡点的吸引域。所推导的稳定条件可确保构网型变流器在暂态过程中安全运行。此外，研究发现有功功率削减和无功功率注入均能增强暂态功角和电压稳定性。然而，有功功率削减会恶化频率调节...

解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项关于构网型变流器暂态稳定性的联合分析研究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转型，该论文提出的联合暂态角稳定和电压稳定分析方法直接切中当前技术痛点。 在技术价值层面，该研究首次系统性地分析了构网型变流器在电网故障时同时面临的角稳定和电压稳...

Arjita Pal · Bijaya Ketan Panigrahi · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年4月

本文提出一种改进的惯性下垂控制框架，用于提升构网型电压源换流器（VSC）在动态电网条件下的鲁棒性。该控制策略通过调节VSC端电压而非公共耦合点电压，优化系统响应。基于全阶线性化模型进行特征值分析，揭示传统控制器在强电网及功率耦合下的失稳机理。所提方法显著增强小信号稳定性，有效抑制强网条件下耦合效应带来的振荡，且对电网参数变化的特征值敏感度极低。时域仿真与硬件在环实验验证了其在不同电网强度和耦合场景下的优越性能。

解读: 该增强型惯性下垂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。通过调节VSC端电压而非PCC电压的创新控制策略，可显著提升构网型控制在强电网条件下的鲁棒性，解决传统GFM控制在电网阻抗变化时易失稳的痛点。该方法对电网参数变化敏感度极低的特性，特别适用于阳光电...

Shuxin Song · Kaiqi Sun · Ke-Jun Li · Yuqing Dong 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月

随着可再生能源发电的快速发展，电力系统中电力电子设备的占比持续增加，其运行状态呈现出复杂多变的特征。为满足各种运行要求并持续提供稳定的运行条件，在以可再生能源为主导的电力系统中，可再生能源变流器必须具备三项关键功能，即工作于跟网控制（GFL）模式、工作于构网控制（GFM）模式以及实现GFL和GFM之间的无扰动切换。为应对上述控制挑战，本文创新性地提出了一种改进的混合比例控制策略。与现有的控制策略切换方法不同，该改进的混合比例控制策略通过计算虚拟电流和虚拟电压，使两个控制回路在同一工作点均以闭环方...

解读: 该混合比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。当前阳光电源储能产品需在弱电网环境下切换GFM/GFL模式以适应电网强度变化，该技术的动态权重调节与反馈补偿机制可直接应用于ST2236UX等储能变流器的控制算法优化，解决模式切换时的功率振荡问题。对于S...