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基于虚拟阻抗的车网耦合系统低频振荡抑制
Low-Frequency Oscillation Suppression in Train-Grid Coupled Systems Based on Virtual Impedance
逯华王喜莲周锦晗何婷婷 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
高速铁路车网耦合系统在多台动车组轻载同时启动时易发生电压低频振荡，严重时可触发牵引闭锁，威胁运行安全。以CRH3型动车组为对象，建立车网耦合系统阻抗模型，分析系统稳定性并得出临界稳定条件。提出基于虚拟阻抗的低频振荡抑制方法，通过在四象限变流器控制中引入并联虚拟阻抗，优化负载子系统阻抗特性，提升系统稳定性。设计虚拟阻抗自适应控制策略，实现不同工况下参数的动态调节，增强方法适应性。仿真与实验结果验证了该方法的有效性。
解读: 该研究提出的虚拟阻抗自适应控制技术对阳光电源的储能变流器和充电桩产品线具有重要借鉴价值。首先，ST系列储能变流器可借鉴该技术优化并网稳定性，特别是在大规模储能电站中多机并联运行时的低频振荡抑制。其次，该技术可应用于电动汽车充电桩产品，通过虚拟阻抗控制提升充电过程中的电网互动质量。此外，文中提出的阻抗...
基于复转矩系数的无内环构网变流器低频振荡分析与抑制策略
Low-frequency Oscillation Analysis and Suppression Strategy of Grid-forming Converters without Inner Loop Based on Complex Torque Coefficient
陈雪韬 · 吴超 · 王简 · 王勇 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
在高电力电子化系统中，无内环构网变流器因控制简单、电压源特性优良而广泛应用，但在弱阻尼系统中易引发低频振荡。本文采用复转矩系数法，揭示其失稳机理在于常值虚拟阻抗在低频段缺乏相位滞后，难以提供有效阻尼转矩，且增大虚拟阻抗会加剧无功环路负阻尼。为此，提出基于低通滤波器的虚拟阻抗策略，增强系统低频阻尼转矩。仿真与StarSim半实物实验结果验证了该策略对低频振荡的有效抑制能力。
解读: 该研究对阳光电源的储能和大型光伏产品线具有重要参考价值。无内环GFM控制在ST系列储能变流器和大功率SG系列逆变器中可简化控制结构,提升系统稳定性。提出的低通滤波型虚拟阻抗策略可有效解决PowerTitan等大型储能系统在弱电网下的低频振荡问题。这对提升阳光储能产品在高渗透率新能源场景下的并网性能具...
含构网型双馈风电的电力系统低频振荡能量结构分析方法
Low Frequency Oscillation Energy Structure Analysis Method for Power Systems with Grid-Forming DFIG-Based Wind Farms
孙正龙郝舒宇李明达潘超蔡国伟 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
构网型双馈风电机组具备主动支撑电网的能力，其接入对系统区间振荡特性产生显著影响。针对此类系统的低频振荡问题，提出一种基于能量结构的分析方法。通过推导同步机与构网型双馈风机的能量模型，分析元件动能与端口能量的动态交互关系；在时域中分解实际动能，获得动能增量与模式动能，并结合特征值分析阐明二者反映机组参与振荡程度与模态的理论依据；进一步构建基于两者的复合指标，用于评估区间振荡强度。仿真结果验证了该方法的有效性与可行性。
解读: 该研究对阳光电源的构网型储能变流器和大型风光储系统具有重要参考价值。文中提出的能量结构分析方法可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化，特别是在大规模新能源电站中的低频振荡抑制。通过动能增量与模式动能的分解方法，可提升PowerTitan等大型储能系统的并网稳定性，优化虚拟同步机VSG控制策略...
基于混合深度学习方法的分数阶PID-PSS设计用于抑制电力系统振荡
Fractional Order PID-PSS Design Using Hybrid Deep Learning Approach for Damping Power System Oscillations
Devesh Umesh Sarkar · Tapan Prakash · Sri Niwas Singh · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年6月
电力需求的急剧增长导致了传统电网的结构变化。现代电力系统包含先进的装置和设备，这使得维持可靠、安全的电力供应颇具挑战。低频振荡（LFO）是现代电力系统中一个显著的现象。为防止功角失稳，需要对这些振荡进行有效抑制。电力系统稳定器（PSS）通常用于解决这一问题。然而，传统的PSS在现代电网中无法有效抑制低频振荡。因此，本文采用混合深度学习方法，设计了一种将分数阶比例积分微分（FO - PID）控制器与传统PSS相结合的控制器。将卷积神经网络（CNN）和长短期记忆网络（LSTM）集成在一起形成CNN ...
解读: 该分数阶PID-PSS技术对阳光电源构网型储能系统具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统并网运行中，低频振荡抑制是关键技术难点。文章提出的混合深度学习自适应参数整定方法，可直接应用于ST系列储能变流器的虚拟同步机VSG控制策略优化，通过分数阶控制器提升系统阻尼特性。该技术对阳光电源GF...
分段脉宽调制用于中点电流抑制的NPC逆变器
Piecewise pulse-width modulation for neutral-point current reduction in NPC inverter
Mikhail Savastianov · Keyue Smedley · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
本文提出了一种新的分段脉宽调制方法，用于抑制中点箝位型逆变器中性点电流的低频振荡。该调制策略在72.6%的运行范围内完全消除了低频振荡，且未增加逆变器的功率损耗、总谐波失真和共模电压。此外，在最关键的运行点处，功率损耗降低了9.3%，有助于减小系统体积或提升输出功率能力。
解读: 该分段PWM调制技术对阳光电源的三电平产品线具有重要应用价值。可直接应用于SG125/250HX等大功率光伏逆变器和ST储能变流器中的NPC拓扑电路，通过优化中点电流控制提升系统可靠性。72.6%运行范围内消除低频振荡的特性，有助于提高产品的稳定性；9.3%的损耗降低则可支持产品功率密度提升。该技术...
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...
一种带后级DC-DC变换器的无线功率传输系统频率设计方法
A Frequency Design Method for Wireless Power Transfer Systems With PostStage DC–DC Converters
Baichuan Zhang · Shuai Dong · Haotian Zhang · Xin Gao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
在无线电能传输（WPT）系统中，后级直流 - 直流（dc - dc）转换器（如降压转换器）通常在整流器之后使用，以实现精确的功率调节。这种架构有效地将系统分为两级：前端的无线电能传输链路和后端的直流 - 直流转换器，二者通过接收端的直流链路相互连接。然而，如果这两级的开关频率设计不当或缺乏协调，系统可能会出现电压或电流波形的低频振荡问题。本文提出了一种频率设计方法，以减轻无线电能传输系统中的级间动态相互作用。通过稳态电路分析和小信号建模，分析了低频振荡的潜在机制。基于这些分析结果，制定了频率规划...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的无线电能传输（WPT）系统频率设计方法具有重要的技术参考价值，尤其在储能系统和电动汽车充电领域的应用拓展方面。 该研究针对WPT系统中前级传输链路与后级DC-DC变换器之间的动态交互问题，提出了系统性的频率协调设计方法。这一技术对阳光电源当前的产品线具有多维度...
基于路径阻尼转矩分析的双馈感应发电机功率振荡阻尼器对电力系统振荡阻尼能力的解析评估
Analytical Evaluation to Power System Oscillation Damping Capability of DFIG-POD Based on Path Damping Torque Analysis
Shenghu Li · Jianqiao Ye · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年9月
随着风电渗透率增加，电力系统阻尼减弱，可能导致低频振荡加剧。传统同步发电机通过电力系统稳定器抑制振荡，而双馈感应发电机（DFIG）则采用功率振荡阻尼器（POD）。现有阻尼转矩分析方法难以适用于POD，因其无法有效识别与DFIG相关的阻尼路径及其与POD的耦合特性。本文利用线性分数变换技术推导了POD与DFIG耦合的解析表达式，提出了路径阻尼转矩分析法以重构POD的阻尼路径，并基于回差矩阵提出阻尼贡献度指标。仿真结果验证了模型的有效性与精度，并实现了多输入POD参数优化，展示了该模型的应用价值。
解读: 该研究对阳光电源储能和风电产品线具有重要参考价值。文中提出的路径阻尼转矩分析方法可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化，特别是在大规模储能电站中提升系统稳定性。对于阳光电源正在开发的风电变流器产品，该POD控制策略可集成到现有控制平台，通过多输入参数优化提升低频振荡抑制能力。研究成果也可迁移...
基于开环增益扰动界的风电场最优功率振荡阻尼器布置以增强稳定裕度
Optimal Power Oscillation Damper Placement in Wind Farm to Enhance Stability Margin Based on Open-Loop Gain Perturbation Bound
Jianqiao Ye · Shenghu Li · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月
风力发电机组，如双馈感应发电机（DFIG），惯性较小，因而会降低电力系统稳定性并加剧低频振荡（LFO）。此前由同步发电机抑制的低频振荡，如今可由双馈感应发电机处的电力系统稳定器（POD）来抑制。现有的电力系统稳定器研究是针对风电场整体的，忽略了双馈感应发电机之间的差异，并且在所有双馈感应发电机处都安装电力系统稳定器可能并无必要。本文研究了风电场中电力系统稳定器的优化配置问题，以提高电力系统的稳定裕度并抑制低频振荡，具有以下创新点：1）新推导了多台双馈感应发电机风电场和电力系统稳定器的反馈回路，以...
解读: 该研究的POD优化布置方法对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。具体而言：1) 可应用于ST系列储能变流器的VSG控制策略优化，提升其在弱电网条件下的稳定性能；2) 对风电变流器的低频振荡抑制控制提供新思路，可集成到现有控制算法中增强系统动态特性；3) 开环增益扰动界分析方法可用于评估产品在...
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...
惯性和阻尼的逆向分布以抑制电力系统低频振荡
Inverse Distribution of Inertia and Damping for Mitigating Low-Frequency Oscillations in Power Systems
Huisheng Gao · Huanhai Xin · Linbin Huang · Fuyilong Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
低惯性换流器接口发电设备（CIGs）的大规模接入降低了电力系统的频率鲁棒性，增加了频率失稳的风险。因此，必须在电力系统中配置额外的（虚拟）惯量和阻尼，以维持和增强频率响应。然而，目前该领域的研究通常依赖复杂的数值算法，导致优化结果难以解释，且仅适用于特定情况。鉴于此，本文建立了一个更具通用性和易理解性的惯量和阻尼配置原则。首先，证明了当额外惯量和阻尼的总量固定时，它们在系统内的分布主要影响母线频率的差异，这种差异表现为发电设备之间的低频振荡（LFOs）。其次，揭示了对于涉及两组相对振荡设备的弱阻...
解读: 该逆向惯性阻尼分布技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的弱区域附加阻尼控制与虚拟惯性配置策略，可直接应用于阳光电源构网型GFM控制和虚拟同步机VSG技术优化。通过结合iSolarCloud云平台的广域测量数据，实现储能系统惯性和阻尼参数的自适应...
配备新型功率振荡阻尼控制策略的132-Mvar 35-kV静止同步补偿器
132-Mvar 35-kV STATCOM Equipped With a Novel Power Oscillation Damping Control Strategy
Claudio Finotti · Samuele Granata · Giovanni Borghetti · Giacomo Corsi 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
本文提出一种配备新型功率振荡阻尼（POD）控制器的132-Mvar 35-kV静止同步补偿器（STATCOM），可有效抑制电网区域间低频振荡。通过三节点等效模型结合小信号分析方法，推导系统传递函数，发现上游网络在扰动下呈现无阻尼振荡特性。为此，所提控制策略引入阻尼作用，并采用基于公共耦合点电压相角的比例-微分（PD）调节以改善暂态性能，同时设计算法提取并滤波关键上游变量。仿真验证了POD策略的有效性，且现场实验表明该控制器在感性和容性运行模式下均能可靠工作。
解读: 该STATCOM功率振荡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。文中提出的基于PCC电压相角的PD调节策略可直接应用于构网型GFM控制，增强储能系统在弱电网下的阻尼特性，抑制0.1-2Hz低频振荡。三节点等效模型与小信号分析方法为阳光电源储能系统的...
基于相位补偿直流链电压同步的构网型STATCOM低频振荡阻尼
Low-Frequency Oscillation Damping of Grid-Forming STATCOMs With Phase-Compensated DC-Link Voltage Synchronization
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
直流母线电压同步（DCVS）可应用于构网型静止同步补偿器（STATCOM），以同时实现直流母线电压调节和与电网同步。然而，直流母线电压同步可能会导致构网型静止同步补偿器出现低频振荡（LFO）。为分析和解决构网型静止同步补偿器的低频振荡问题，本文建立了考虑直流母线电压同步、交流电压电流双闭环控制（VCDC）和无功功率控制（RPC）的构网型静止同步补偿器小信号模型。研究表明，低频振荡主要由直流母线电压同步的 -180° 相位特性以及交流电压电流双闭环控制引入的相位滞后引起。此外，无功功率控制可能会使...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于直流母线电压同步（DCVS）的构网型STATCOM低频振荡抑制技术具有重要的战略价值。随着公司在储能系统和电网侧解决方案领域的深入布局，构网型技术已成为新能源并网设备的核心发展方向，该研究针对的技术痛点与我司产品线高度相关。 该论文揭示的低频振荡机理对阳光电源现有...
构网型逆变器中电压控制器影响下的低频振荡机理与抑制方法
Low-Frequency Oscillation Mechanism and Mitigation in Grid-Forming Inverters with Voltage Controller Effects
Yi Xiao · Hao Luo · Yongheng Yang · Hao Ruan 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
随着可再生能源大规模接入电网，构网型（GFM）控制在电网稳定性方面发挥着重要作用。在大多数构网型策略中，内部电压和电流控制对于阻抗重塑和限流至关重要。然而，电压控制器是一个潜在的限制因素，可能会引发低频振荡，如同步振荡（SO）和次同步振荡（SSO）。为了分析电压控制器（VCs）的影响，本文建立了一个统一的有功功率传输模型，为不同的电压控制器提供了一个直观的建模框架。然后，全面探究了矢量电压控制（VVC）和虚拟导纳控制（VAC）的动态特性。研究证实，由于其等效阻抗具有高通滤波器特性，矢量电压控制在...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型逆变器低频振荡机理的研究具有重要的战略价值。随着我国"双碳"目标的推进和新能源渗透率的快速提升，构网型（GFM）逆变器正成为新一代光伏和储能系统的核心技术方向，直接关系到阳光电源在高比例新能源并网场景下的产品竞争力。 该论文揭示的电压控制器引发的同步振荡和次...
基于转矩分量量化的构网型光伏系统同步稳定性分析与增强
Analysis and Enhancement of Synchronization Stability in Grid-forming PV Systems Using Torque Component Quantification
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...
基于小信号模型的构网型变流器并网系统虚拟参数稳定平衡点分析
Analysis of Stability Stationary Point for Virtual Parameters of Grid-Forming Converter Integrated Power Systems Based on Small-Signal Model
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...