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光伏发电技术 构网型GFM 虚拟同步机VSG ★ 5.0

基于电力电子变换器虚拟同步构网控制的电力系统暂态稳定极限提升方法

A Method for Enhancing Transient Stability Limit of Power Systems Based on Grid-Forming Control of Power Electronic Converters with Virtual Synchronization

梁帅姚良忠徐箭程帆喻恒凝邓靖雷潘尚智 · 中国电机工程学报 · 2025年4月 · Vol.45

风电、光伏等可再生能源通过电力电子变换器并网,其动态特性与同步机差异显著,高比例接入将严重影响系统暂态稳定性。本文利用变换器的虚拟同步构网特性及其控制模式灵活切换能力,提出一种提升系统暂态稳定极限的控制方法。建立变换器与同步机并联系统的暂态稳定分析模型,分析虚拟同步控制下有功输出占比对稳定性的影响机理,进而设计以电压跌落深度为判据的自适应反馈模式切换策略,实现有功输出的灵活调控。仿真结果验证了所提方法的有效性。

解读: 该虚拟同步构网控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GFM功能升级具有重要价值。文章提出的基于电压跌落深度判据的自适应模式切换策略,可直接应用于PowerTitan大型储能系统,在电网故障时通过灵活调控有功输出提升系统暂态稳定性。该方法为阳光电源构网型产品在高比例新能源场景下的并...

控制与算法 虚拟同步机VSG ★ 5.0

面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法

A Transient Stability Enhancement Method for VSG Targeting Frequency Stability Improvement

杨万里涂春鸣肖凡郭祺 · 中国电机工程学报 · 2025年1月 · Vol.45

电网故障期间维持虚拟同步发电机(VSG)的暂态稳定性对系统安全至关重要,而频率稳定性是其实现的前提。现有方法较少兼顾二者,为此提出一种面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强控制策略。通过分析惯性和阻尼在不同故障下对系统动态特性的影响,引入角频率偏差反馈的有功控制环,并结合小信号与大信号模型综合研究暂态响应。进一步提出考虑最优阻尼比的参数设计方法,实验结果验证了理论分析与所提方法的有效性。

解读: 该VSG暂态稳定性增强方法对阳光电源构网型储能系统具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统,该方法通过角频率偏差反馈优化有功控制环,可显著提升电网故障期间的频率稳定性和暂态响应性能。基于最优阻尼比的参数设计方法可直接应用于VSG控制算法优化,增强构网型GFM控制策略...

风电变流技术 多物理场耦合 ★ 5.0

直驱风电并网系统强交互作用下的暂态稳定机理研究

Transient Stability Mechanism of Direct-Driven Wind Power Grid-Connected Systems under Strong Interactions

马静徐宏璐李翔宇 · 中国电机工程学报 · 2025年6月 · Vol.45

针对直驱风电并网系统的暂态稳定性问题,考虑风机间及机网间的强交互作用,构建系统动态能量模型。将总动态能量分解为机组感应、机间耦合和机网耦合三部分,分别表征不同交互对稳定性的影响。定量分析接入距离、电压跌落幅度与锁相环参数的影响规律,克服传统等值模型难以刻画交互作用的局限。基于RT-LAB平台的硬件在环试验表明:机间耦合能量受锁相环参数差异影响,机网耦合能量是稳定性下降主因;各因素对感应与耦合能量的影响趋势相反,其中接入距离影响最为显著。

解读: 该研究对阳光电源的大型储能和风光储一体化系统具有重要参考价值。研究揭示的机组间及机网间强交互作用机理,可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的并网稳定性优化。特别是在多机组协同控制方面,研究提出的动态能量分解方法有助于提升阳光储能产品在弱电网条件下的暂态响应性能。该成果可用于优化G...

系统并网技术 ★ 5.0

多逆变器并联系统暂态稳定性分析及其暂态电流注入策略

Transient Stability Analysis and Transient Current Injection Strategy for Multi-Inverter Parallel Systems

王继磊张兴 · 高电压技术 · 2025年1月 · Vol.51

电网故障期间,多逆变器并联系统因逆变器间及逆变器与电网间的交互作用易出现暂态稳定性问题。现有研究多集中于单逆变器系统,难以适用于多机场景。为此,本文建立多逆变器暂态同步模型,揭示多机交互对系统平衡点存在性与暂态特征的影响规律,并结合等面积准则与相平面法分析不同故障初始条件下的稳定性特性。进而提出一种使故障前后平衡点近似不变的暂态电流注入策略,以提升系统暂态稳定裕度。仿真与实验结果验证了所提模型的准确性与策略的有效性。

解读: 该研究对阳光电源的大型储能和光伏电站产品具有重要参考价值。研究成果可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列集中式逆变器的并联运行控制,特别是在PowerTitan等MW级储能系统中多机并联场景。提出的暂态电流注入策略有助于提升产品在电网故障期间的稳定性表现,可优化GFM/GFL控制算法。这对完善阳光...

控制与算法 构网型GFM ★ 5.0

考虑电流限幅的构网型变流器暂态稳定分析与自适应限幅方法

Transient Stability Analysis and Adaptive Current Limiting Method for Grid-Forming Converters Considering Current Limitation

何宏亮 · 肖晃庆 · 张利东 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49

电流限幅环节显著影响构网型变流器的暂态同步机制与动态特性。本文基于功角特性曲线,分析传统d轴优先限幅策略在大扰动下的动态行为,指出在电压暂降且故障未及时切除时,变流器可能“锁死”于限幅模式。为此提出一种自适应限幅方法,通过引入自适应系数调节限幅状态下的功角特性。确定系数范围以确保系统可恢复,并利用等面积法则选取最优值,提升极限切除角与切除时间。PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析与所提控制策略的有效性。

解读: 该自适应电流限幅技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制具有重要应用价值。针对电网电压暂降故障场景,传统d轴优先限幅易导致变流器锁死问题,影响系统暂态稳定性。所提自适应限幅方法通过动态调节功角特性,可显著提升ST储能系统在弱电网和微电网场景下的故障穿越能力...

控制与算法 功率模块 构网型GFM 弱电网并网 ★ 5.0

基于混合同步控制的构网型变流器不对称故障下暂态稳定分析

Transient Stability Analysis of Grid-Forming Converters with Hybrid Synchronous Control under Asymmetric Faults

王龙悦 · 胡鹏飞 · 于彦雪 · 杨锐良 等5人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49

构网型变流器因具备主动支撑能力和弱电网适应性而受到广泛关注,但其在电网故障下的暂态稳定问题仍制约着实际应用。现有研究多集中于对称故障场景,针对不对称故障的研究尚不充分。本文针对混合同步型构网控制,引入正负序解耦机制,构建适用于不对称故障的控制框架;建立系统详细动态模型,结合相图法定量揭示正负序电流与暂态失稳边界的数学关系;并通过电磁暂态仿真与硬件在环实验验证了所提方法的有效性与分析准确性。

解读: 该混合同步控制下不对称故障暂态稳定分析技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的构网型GFM控制具有重要应用价值。研究提出的正负序解耦机制可直接应用于PowerTitan大型储能系统,提升单相接地等不对称故障下的暂态稳定裕度。相图法揭示的失稳边界数学关系为阳光电源弱电网并网场景下的电流限...

系统并网技术 构网型GFM ★ 5.0

经二极管整流并网的构网型风机大扰动建模与稳定性分析

Large-Signal Modeling and Stability Analysis of Grid-Forming Wind Turbines Integrated via Diode Rectifier-Based HVDC

俞露杰 · 付子玉 · 朱介北 · 李霞林 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)系统因经济性优势在新能源外送中前景广阔。现有构网型换流器大扰动研究多依赖同步机或大电网支撑频率与相位,且故障电流参考值查表设定,难以适用于换流器主导频率控制并动态调节电流参考的场景。为此,本文建立计及电流限幅与频率控制的高阶非线性模型,推导故障后平衡点解析表达式,证明q轴优先限幅与频率控制对平衡点存在性的保障作用;基于Takagi-Sugeno方法构造Lyapunov函数,估计系统吸引域,分析关键参数对暂态稳定性的影响,并通过PSCAD/EMTDC仿真...

解读: 该研究对阳光电源构网型产品线具有重要参考价值。文中提出的大扰动建模方法和稳定性分析框架,可直接应用于ST系列储能变流器和大型PowerTitan系统的GFM控制优化。特别是q轴优先限幅策略和频率控制机制,有助于提升储能变流器在弱电网和离网场景下的暂态稳定性。研究成果可用于完善SG系列光伏逆变器的故障...

系统并网技术 虚拟同步机VSG 微电网 ★ 5.0

多虚拟同步发电机主导系统稳定性分析方法及提高措施综述

A Review on Stability Analysis Methods and Enhancement Measures for Multi-Virtual Synchronous Generator Dominated Systems

胡秦然 · 巫绍辉 · 韩汝帅 · 张旺 等8人 · 电力系统自动化 · 2025年6月 · Vol.49

随着电网中电力电子设备比例上升,系统惯量下降,微电网等全电力电子化系统面临严峻频率稳定挑战。虚拟同步发电机(VSG)技术通过模拟同步机外特性提供虚拟惯量,未来将广泛应用于多机协同支撑场景。本文综述主配电网中VSG的稳定性研究进展,介绍其原理与电流源、电压源型拓扑特性,系统梳理从单机到多机系统的小信号与暂态稳定性分析方法及提升措施,并针对微电网全时序运行阶段,多层次剖析VSG面临的稳定性难题,最后提出后续研究方向与建议。

解读: 该研究对阳光电源储能与光伏产品的高比例并网应用具有重要指导意义。VSG技术可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的构网控制,提升系统惯量支撑能力;同时可优化SG系列光伏逆变器的并网特性,实现多机协同。研究成果有助于提升阳光电源在微电网场景下的产品竞争力,特别是在储能变流器的...

风电变流技术 构网型GFM 多物理场耦合 ★ 5.0

计及功角偏差和阻尼效应的构网型双馈风机暂态稳定性分析

Transient Stability Analysis of Grid-Forming Doubly Fed Induction Generator Considering Power Angle Deviation and Damping Effects

颜湘武 · 蔡光 · 李锐博 · 贾焦心 等6人 · 中国电机工程学报 · 2025年4月 · Vol.45

构网型双馈风机(GFM-DFIG)具备类似同步发电机的主动支撑能力,但亦面临暂态稳定性挑战。针对其转子电流限幅及强耦合特性导致建模困难的问题,本文建立计及虚拟功角与机端功角偏差的二阶降阶模型,推导限幅下的虚拟功角特性方程,并提出计及阻尼效应的改进暂态能量函数法,计算稳定极限电压、极限切除角及时问等指标,揭示并网阻抗与控制参数对稳定性的影响规律,指导参数优化设计,仿真结果验证了理论分析的正确性。

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。文中提出的功角偏差建模方法和阻尼效应分析可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化,特别是在电网扰动工况下的暂态稳定性提升。研究成果可用于PowerTitan储能系统的并网控制参数优化,提高系统在弱电网条件下的稳定运行能力。同时...

控制与算法 构网型GFM 跟网型GFL 多物理场耦合 ★ 5.0

考虑暂态模式切换的构网型变换器并联跟网型变换器系统暂态稳定性分析

Transient Stability Analysis of Grid-Forming and Grid-Following VSC Parallel System Considering Transient Mode Switching

陈祯怡杨黎晖史金柱韩晓静 · 中国电机工程学报 · 2025年8月 · Vol.45

针对构网型(GFM-VSC)与跟网型(GFL-VSC)变换器混联系统中复杂的暂态交互问题,建立考虑GFM-VSC电流限幅环节的暂态耦合模型,揭示其模式切换与GFL-VSC间的动态耦合机理。分析故障期间及切除后GFL-VSC参数对GFM-VSC模式切换的影响,给出GFM-VSC恢复至正常模式的临界条件,并通过仿真验证理论分析的准确性。

解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器混联场景具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中,GFM型储能变流器与GFL型光伏逆变器并联运行时,电流限幅导致的模式切换会引发暂态交互问题。研究揭示的动态耦合机理可优化ST储能系统的电流限幅策略与模式切换逻辑,提出的临界恢复条件可...

系统并网技术 并网逆变器 弱电网并网 构网型GFM ★ 5.0

负序阻抗仿真:一种新的视角与控制

Negative Sequence Impedance Emulation: A New Perspective and Control

Jianan Yan · Xiaojie Shi · Tao Liu · Zhiqiang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

针对电压源变换器在负序有功和无功分量解耦控制中面临的挑战,本文提出了一种负序阻抗仿真控制策略。该方法旨在解决传统双锁相环(PLL)控制带来的瞬态不稳定及计算负担问题,提升变换器在不平衡电网条件下的控制性能与保护可靠性。

解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan系列储能变流器(PCS)具有重要意义。在弱电网或复杂电网环境下,逆变器常面临不平衡故障导致保护误动作或控制失稳的风险。通过引入负序阻抗仿真,阳光电源可优化逆变器在不平衡工况下的动态响应,无需依赖复杂的双PLL结构,从而降低计算资源占用,...

系统并网技术 并网逆变器 跟网型GFL 弱电网并网 ★ 5.0

面向设计的锁相环同步电压源变换器暂态稳定性分析

Design-Oriented Transient Stability Analysis of PLL-Synchronized Voltage-Source Converters

Heng Wu · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月

本文针对电压源变换器(VSC)缺乏同步物理定律的问题,研究了锁相环(PLL)在电流控制型VSC同步中的关键作用。分析了VSC与电网功率交换对同步动态的影响,并提出了一种面向设计的暂态稳定性分析方法,旨在提升变换器在复杂电网环境下的运行稳定性。

解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品——组串式逆变器及集中式逆变器在弱电网环境下的并网稳定性。随着全球光伏渗透率提升,电网强度降低,基于PLL的跟网型(GFL)控制策略面临暂态失稳风险。本文提出的设计导向分析方法,可指导阳光电源研发团队优化逆变器在电网电压跌落或功率剧烈波动下的控制参数,提升产品对弱电网...

系统并网技术 跟网型GFL 微电网 并网逆变器 ★ 5.0

考虑跟网型变换器电流控制器影响的微电网暂态稳定性分析

Transient Stability Analysis of Microgrid Considering Impact of Grid-Following Converter's Current Controller

Yawen Ding · Fei Gao · Muhammad Mansoor Khan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

在评估微电网暂态稳定性时,电流控制器动态常被简化忽略。本文利用Takagi-Sugeno方法深入研究了电流控制器对暂态稳定性评估的影响,揭示了完全忽略其动态会导致对暂态稳定性的高估。研究结果强调了在微电网控制设计中考虑电流控制环动态的重要性。

解读: 该研究直接关联阳光电源的核心业务——光伏逆变器(组串式/集中式)及储能变流器(PCS)。目前主流产品多采用跟网型(GFL)控制策略,在弱电网或微电网场景下,电流环的动态特性对系统稳定性至关重要。若忽略电流环动态,可能导致在极端工况下对系统稳定性评估过于乐观,从而引发并网脱网风险。建议研发团队在iSo...

系统并网技术 构网型GFM 并网逆变器 微电网 ★ 5.0

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...

系统并网技术 构网型GFM 并网逆变器 下垂控制 ★ 5.0

大扰动下混合同步控制构网型逆变器的物理洞察

Physical Insight Into Hybrid-Synchronization-Controlled Grid-Forming Inverters Under Large Disturbances

Teng Liu · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月

本文分析了混合电压与功率同步控制对构网型(GFM)逆变器暂态稳定性的影响。研究发现,引入的电压同步环路利用相位差来抑制频率偏差,其作用类似于同步发电机的阻尼绕组。通过构建大信号模型,揭示了该控制策略在提升系统抗扰动能力方面的物理机制。

解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan系列储能系统及大型组串式逆变器的构网型(GFM)功能开发。随着高比例可再生能源接入,弱电网下的暂态稳定性是核心痛点。文中提出的混合同步控制策略,通过模拟同步发电机阻尼特性,能显著提升阳光电源设备在电网故障及大扰动下的支撑能力。建议研发团队在iSolarCl...

系统并网技术 构网型GFM 低电压穿越LVRT 并网逆变器 ★ 5.0

构网型电力变换器的故障穿越能力:一种抗饱和方案

FRT Capability of Grid-Forming Power Converters: An Antiwindup Scheme

Yousef Khayat · Peiyuan Chen · Massimo Bongiorno · Bengt Johansson 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本文针对构网型(GFM)变换器在电网电压跌落、相位跳变及频率剧烈波动等故障期间的稳定性问题,提出了一种抗饱和控制策略。旨在解决变换器过流能力受限导致的暂态同步失稳问题,提升其在弱电网或故障工况下的故障穿越(FRT)能力。

解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型技术领域的战略布局。随着高比例可再生能源接入,PowerTitan等储能系统及大型光伏逆变器对构网型控制的需求日益迫切。本文提出的抗饱和方案能有效解决故障期间电流限幅导致的同步失稳,对提升阳光电源产品在弱电网环境下的电网支撑能力(如黑启动、惯量支撑)具有重要参考价值。建...

系统并网技术 风电变流技术 低电压穿越LVRT 构网型GFM ★ 4.0

考虑严重故障下暂态切换控制的永磁同步发电机

PMSG)并网系统暂态同步稳定性分析

Yayao Zhang · Meng Zhan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月

本文研究了可再生能源设备在严重故障下的暂态切换控制(TSC)对新型电力系统暂态特性的影响。文章突破了传统仅关注低电压穿越(LVRT)期间的局限,对永磁同步发电机(PMSG)并网系统在故障全过程的暂态同步稳定性进行了深入分析,揭示了复杂控制策略下的系统稳定性机理。

解读: 该研究对阳光电源的风电变流器及大型光伏/储能并网系统具有重要参考价值。随着电网故障工况日益复杂,变流器在故障期间的暂态切换控制(TSC)直接决定了系统能否维持同步稳定性。阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统在应对弱电网及严重故障时,需优化其控制策略以提升暂态响应能力。建议研发团队借鉴...

系统并网技术 构网型GFM 并网逆变器 弱电网并网 ★ 5.0

基于耗散性的网络化黑盒构网型逆变器暂态稳定性分析动态感知学习方案

Dissipation-Based Dynamics-Aware Learning Scheme for Transient Stability Analysis of Networked Black-Box Grid-Forming Inverters

Zhong Liu · Jialin Zheng · Xiaonan Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月

针对逆变器控制策略的黑盒特性,本文提出了一种基于耗散性理论的暂态稳定性分析框架。该方法利用Lyapunov函数评估构网型逆变器在电网中的稳定性,无需深入了解内部控制细节,为黑盒逆变器的通用稳定性评估提供了有效手段。

解读: 该研究直接契合阳光电源PowerTitan、PowerStack等储能变流器(PCS)及构网型光伏逆变器的核心技术需求。随着高比例新能源接入,构网型(GFM)技术已成为阳光电源提升电网支撑能力的关键。该方案通过黑盒建模与耗散性分析,能有效解决在复杂弱电网环境下,产品并网稳定性评估难的问题。建议研发团...

系统并网技术 构网型GFM 并网逆变器 下垂控制 ★ 5.0

构网型电压源变换器的同宿分岔

Homoclinic Bifurcation of a Grid-Forming Voltage Source Converter

Jingxi Yang · Chi K. Tse · Meng Huang · Xikun Fu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月

本文研究了构网型电压源变换器(GFM)在暂态扰动下的失步现象。研究发现,系统在失去同步后会产生功率、电流和相位角的持续低频振荡,其物理本质是系统发生了同宿分岔。文章分析了稳定平衡点在分岔发生前的演变规律,为提升GFM并网稳定性提供了理论支撑。

解读: 随着阳光电源PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏电站中构网型(GFM)技术的广泛应用,系统在弱电网或极端扰动下的稳定性成为核心竞争力。本文揭示的同宿分岔机制,直接解释了GFM在特定工况下失步振荡的深层原因。建议研发团队在iSolarCloud智能运维平台中引入该稳定性判据,并在PowerT...

系统并网技术 虚拟同步机VSG 构网型GFM 下垂控制 ★ 5.0

限流策略对虚拟同步机暂态稳定性的影响

Impacts of Current Limiting on the Transient Stability of the Virtual Synchronous Generator

Kourosh Gharouni Saffar · Sina Driss · Firouz Badrkhani Ajaei · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月

本文研究了不同限流策略对虚拟同步机(VSG)暂态稳定性的影响。通过理论分析构建了VSG在不同工况下的功率-功角曲线,并利用硬件在环实验进行了验证。研究表明,参考电流饱和策略对系统的暂态稳定性具有显著影响,为提升VSG在故障条件下的运行稳定性提供了理论依据。

解读: 该研究直接关联阳光电源构网型(Grid-forming)技术路线。随着PowerTitan系列储能系统及大型组串式逆变器在弱电网场景下的应用增多,VSG控制策略的暂态稳定性至关重要。本文提出的限流策略分析有助于优化阳光电源iSolarCloud平台下的并网控制算法,提升产品在电网故障下的抗扰动能力,...

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