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系统并网技术 构网型GFM ★ 5.0

构网型变流器:控制与稳定特性 (Grid-Forming Converters: Control and Stability Characteristics)

构网型变流器:控制与稳定特性

迟永宁 · 江炳蔚 · 范译文 · 胡家兵 等8人 · 高电压技术 · 2025年4月 · Vol.51

随着新能源渗透率提高,电网强度减弱、惯量阻尼降低,具备惯量支撑能力的构网型变流器优势显著,成为最具前景的并网变流器类型。作为新能源接入电网的关键接口,其控制稳定性直接影响系统整体稳定性。本文从扰动模型构建与分析方法出发,揭示控制环节与动态特性的关联,围绕惯量动态、故障电流及宽频振荡三方面剖析其动态响应与稳定特性,明确大电网条件下稳定控制的关键问题,并展望未来研究方向,为构网型变流器的深入研究与工程应用提供参考。

解读: 该研究对阳光电源储能与光伏产品的GFM控制技术升级具有重要指导意义。研究成果可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的惯量支撑功能优化,提升其在弱电网条件下的稳定性能。同时对SG系列光伏逆变器的高穿越控制和振荡抑制也有重要参考价值。特别是扰动模型分析方法可用于完善公司VSG控...

功率器件技术 SiC器件 ★ 5.0

考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型

A Data-Sheet-Driven SiC MOSFET Model Considering Layered Depletion of Miller Capacitance

王乐衡孙凯郑泽东李驰巫以凡毕大强 · 高电压技术 · 2025年2月 · Vol.51

随着碳化硅MOSFET功率器件的广泛应用,亟需高精度、高收敛性的电路仿真模型。针对现有模型在米勒电容低电压区域建模误差大、电流-电压特性准确性不足的问题,提出一种考虑米勒电容分层耗尽特性的数据手册驱动型SiC MOSFET模型。通过修正电流源表达式提升静态特性精度,结合物理机制建立全偏压范围电容模型,并实现参数全源自数据手册提取。基于C3M0021120D器件在LTspice中验证,静态与双脉冲测试结果表明模型预测误差低于10%,有效兼顾准确性与实用性,适用于碳化硅电力电子变换器的设计与评估。

解读: 该SiC MOSFET建模技术对阳光电源高频化产品设计具有重要价值。精确的米勒电容建模可提升SG系列1500V组串式逆变器、ST系列储能变流器和充电桩等产品的开关损耗预测精度。模型在低电压区的高精度特性有助于优化三电平拓扑的死区时间设计,提升系统效率。数据手册驱动的特点便于工程实践,可用于Power...

电动汽车驱动 并网逆变器 下垂控制 ★ 5.0

一种级联混合同步控制策略用于并网逆变器

A Cascaded Hybrid Synchronization Control for Grid-Connected Inverters

Feifan Chen · Xiongfei Wang · Haowen Wang · Liang Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月

本文重新探讨了矢量电压控制(VVC),发现通过在 $q$ 轴电压参考中引入 $P\text{--}E_{q}$ 下垂控制,传统的锁相环(PLL)可以有效替代功率同步控制,以复现构网型(GFM)逆变器的功率 - 频率(角度)动态特性。因此,本文提出了一种保留传统 PLL 和 VVC 的简单 GFM 控制策略。与近期报道的基于 PLL 的 GFM 方法相比,该方法无需虚拟导纳控制,并且在较宽的电网短路比范围内具有更高的稳定性鲁棒性。

解读: 从阳光电源的业务角度看,这篇论文提出的级联混合同步控制策略对我们的并网逆变器产品线具有重要的技术参考价值。该技术通过在传统矢量电压控制(VVC)中引入P-Eq下垂控制,实现了用常规锁相环(PLL)替代功率同步控制来复现构网型(GFM)逆变器的功率-频率动态特性,这为简化控制架构提供了新思路。 对于...

储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

源网荷储一体化基地中基于动态特性的AA-CAES与电池混合储能系统容量优化策略

Dynamic Characteristics-Based Capacity Optimization Strategy for Hybrid AA-CAES and Battery Storage Systems in Source-Grid-Load-Storage Integrated Base

Jiahua Ni · Yuwei Chen · Arman Goudarzi · Tong Wang 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

先进绝热压缩空气储能AA-CAES响应速度慢,难以应对风光快速波动。本文提出将AA-CAES与电池混合配置的容量优化策略,将AA-CAES动态特性纳入成本最小化模型。案例研究表明,CAES-锂电混合储能系统相比传统锂电配置实现30-45%的年化成本降低,通过提高效率和降低技术成本可进一步优化。该策略适用于新能源基地大规模长时储能配置。

解读: 该混合储能容量优化策略与阳光电源储能系统解决方案高度契合。阳光ST系列储能变流器可与压缩空气储能等长时储能技术联合运行,实现快慢储能互补。阳光iSolarCloud平台具备混合储能优化调度能力,可根据新能源出力和负荷需求动态分配不同储能系统出力,实现成本最优和性能最优的平衡,提升源网荷储一体化项目经...

系统并网技术 ★ 5.0

调制器注入零序信号对三相电压源变换器系统稳定性的影响

Effects of Modulator-Injected Zero-Sequence Signals on System Stability in Three-Phase Voltage Source Converters

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

调制器注入零序信号(MI - ZSS)技术在三相功率变换器调制中得到了广泛应用,有助于提高效率、扩大调制范围和提升电能质量。然而,该技术对系统稳定性的影响却很少受到关注,这主要是因为传统平均模型忽略了调制器动态特性。本文弥补了这一空白,研究了基于载波的脉宽调制(CB - PWM)下 MI - ZSS 对三相电压源型变换器(VSC)稳定性的影响。本文建立了三相 VSC 的统一多频小信号模型,考虑了各种 MI - ZSS 条件下的 CB - PWM 动态特性。该模型便于分析 MI - ZSS 对系统...

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于调制器注入零序信号(MI-ZSS)对三相电压源变换器系统稳定性影响的研究具有重要的工程应用价值。MI-ZSS技术在我司光伏逆变器和储能变流器产品中已有广泛应用,主要用于提升效率、扩展调制范围和改善电能质量,但该论文首次系统性地揭示了其对系统稳定性的深层影响机制。 ...

功率器件技术 GaN器件 ★ 4.0

具有分段延伸p型GaN栅极结构的常关型AlGaN/GaN HEMT的电学与光学表征

Electrical and Optical Characterization of a Normally-Off AlGaN/GaN HEMT With a Segmented-Extended p-GaN Gate Structure

Xinyue Dai · Qimeng Jiang · Baikui Li · Haiyang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文提出了一种分段扩展 p - GaN(SEP)栅极结构,并将其应用于 p - GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)中。与传统的 p - GaN HEMT 相比,SEP - HEMT 具有以下特点:1)关态泄漏电流降低,击穿电压提高,这归因于扩展 p - GaN(EP)区域实现了电场分布的优化;2)分段架构抑制了寄生效应,从而改善了动态特性。通过脉冲 I - V 测量研究了器件的动态行为,结果表明,在评估的结构中,SEP - HEMT 的动态退化最小。电致发光(EL)表征显...

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项分段延伸p-GaN栅极结构的GaN HEMT技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件,常关型(Normally-Off)GaN器件是实现高效率、高功率密度系统的关键突破点。 该技术的核心价值体现在三个维度:首先,降低的关态漏电流和提升的击穿电压...

功率器件技术 SiC器件 GaN器件 ★ 5.0

采用双栅结构的单片式双向GaN-on-AlN/SiC功率晶体管特性与操作

Characteristics and Operation of a Monolithic Bidirectional GaN-on-AlN/SiC Power Transistor Employing Dual-Gate

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

我们展示了一种新型的 650 V/110 mΩ 单片双向氮化镓(GaN)-氮化铝(AlN)/碳化硅(SiC)开关,该开关具有两个肖特基型栅极,表现出背栅免疫特性,从而能够在不降低性能的情况下实现直接的片上集成。基于氮化镓的单片双向开关(MBDS)作为一种有前景的选择,越来越多地被报道应用于需要具有双向电压阻断和电流传导功能器件的转换器拓扑中,这得益于其快速开关、降低传导损耗和减小芯片面积等优势。与分立单向晶体管不同,两个栅极沉积在一个芯片上,两个子开关共享一个公共衬底。然而,考虑到两个栅极的相互...

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于GaN-on-AlN/SiC衬底的双栅极单片双向开关技术具有重要的战略价值。该器件实现了650V耐压和110mΩ导通电阻的优异性能,在T型三电平逆变器原型中验证了400V直流母线、5A交流电流和2MHz开关频率的应用潜力,这与我们光伏逆变器和储能变流器的核心工作场景...

电动汽车驱动 GaN器件 多物理场耦合 ★ 4.0

基于衬底电容耦合模型的浮空衬底p-GaN HEMT动态性能分析

Dynamic Performance Analysis of p-GaN HEMTs With Floating Substrates by Substrate Capacitance Coupling Model

Wenyao Feng · Lingyan Shen · Xuetong Zhou · Yufei Tian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

对具有浮动衬底的 p - 氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)组件的动态特性进行了全面而深入的评估,并与传统应用中具有源极连接衬底的器件进行了对比。深入分析表明,两种器件具有相似的退化模式,但在瞬态应力下动态性能的恶化程度不同。实验结果显示,在 200 V 的 <inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于浮置衬底p-GaN HEMT器件动态特性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心开关元件,直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该研究揭示了浮置衬底与源极连接衬底两种封装方案在动态性能上的显著差异。实验数据表明,在20...