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构网型变流器控制技术及原理综述
A Review of Grid-Forming Converter Control Technologies and Principles
刘辉于思奇孙大卫吴林林李蕴红王潇 · 中国电机工程学报 · 2025年1月 · Vol.45
近年来,新能源机组多采用跟网型控制,削弱了系统的同步机制,引发多次稳定问题。构网型控制可使变流器作为电压源并网,提供电压、频率支撑并增强系统惯量与阻尼。本文综述了四种典型构网型技术的发展历程,深入解析下垂控制、虚拟同步机与匹配控制的原理及其与跟网型控制的本质差异,并通过电磁暂态仿真对比各类控制策略的暂态响应特性,凸显构网型在主动支撑方面的优势,最后探讨了关键技术难点与未来研究方向。
解读: 该综述对阳光电源构网型控制技术发展具有重要指导价值。文中对比的下垂控制、虚拟同步机VSG与匹配控制原理,可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的控制策略优化,增强电网支撑能力。四种典型GFM技术的暂态响应特性对比,为SG系列光伏逆变器在弱电网场景下的稳定运行提供算法改进方向...
基于虚拟同步相角补偿的构网型双馈风电机组轴系扭振阻尼控制
Grid-forming Control of DFIG-based Wind Turbines with Virtual Synchronous Phase Angle Compensation for Shaft Torsional Vibration Damping
郭子腾张宇张琛宗皓翔蔡旭 · 高电压技术 · 2025年3月 · Vol.51
构网型风电控制有助于缓解高比例新能源电力系统的频率与电压稳定性问题。现有研究多关注机组网侧动态特性,而对机电耦合下的轴系扭振特性分析不足。构网型控制增强了电网与风机前端的动态交互,易引发轴系扭振。本文建立计及机电耦合的构网型风电机组状态空间模型,通过特征值分析揭示引入额外阻尼的必要性,阐明经典阻尼策略在构网模式下的局限性,并提出基于虚拟同步相角补偿的新型阻尼控制方法,在不削弱惯量响应的前提下有效抑制轴系欠阻尼甚至发散振荡。联合Bladed与NovaCor的实时仿真验证了理论分析与所提策略的有效性...
解读: 该研究对阳光电源构网型产品的机电耦合稳定性控制具有重要参考价值。虚拟同步相角补偿技术可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统的GFM控制,优化其轴系扭振特性。同时该方法也可迁移至SG系列光伏逆变器的VSG控制,提升高比例新能源并网稳定性。特别是在PowerTitan等大型储能系统中,该技术有助于...
构网型储能变流器自适应低电压穿越控制策略
Grid-forming Energy Storage Converter Adaptive Low Voltage Ride-through Control Strategy
李建林 · 邹菲 · 游洪灏 · 袁晓冬 · 电工技术学报 · 2025年5月 · Vol.40
构网型储能变流器虽具备主动支撑能力,可有效降低新型电力系统风险,但在系统扰动导致电压跌落时易出现失稳与过电流问题。本文分析其暂态特性及扰动电流主导因素,揭示系统稳定性取决于功角曲线与有功参考值的交点存在性,扰动电流大小与无功输出相关。据此提出一种自适应低电压穿越控制策略,通过动态调节有功、无功功率参考值,在不改变控制结构的前提下实现电压源特性维持与主动支撑能力,兼顾系统稳定与电流限幅。仿真与半实物实验验证了该策略的有效性。
解读: 该自适应低电压穿越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。研究提出的动态功率参考值调节方法可直接应用于构网型GFM控制架构优化,解决电压跌落时的失稳与过电流问题。通过功角曲线分析实现稳定性判据,结合无功输出调节扰动电流的技术路线,可增强ST储能变流器在...
构网型技术:演进历程、功能定位与应用展望
Grid-Forming Technology: Evolution, Functional Positioning and Application Prospects
王伟 · 周少泽 · 黄萌 · 艾诚 等7人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
为支撑新能源高效利用与电力可靠供应,构网型技术已在多种电力系统场景中开展初步实践。本文梳理其演进历程及国内外标准规范,分析技术发展的内在驱动,明确其在不同电网形态下的功能定位;从稳态、动态与暂态稳定性等角度剖析当前面临的技术挑战,并对未来规模化应用所需解决的关键问题进行展望,以推动其在新型电力系统中的广泛应用。
解读: 该研究对阳光电源储能与光伏产品的构网型技术升级具有重要指导意义。ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan可基于构网型控制实现独立供电能力;SG系列光伏逆变器通过引入VSG控制可提升弱电网适应性。研究成果有助于优化产品在稳态、动态和暂态工况下的性能表现,对提升阳光电源在新型电力系统中的技术...
不平衡弱电网下构网型双馈风电机组转子侧变流器优化策略
Optimal Control Strategy for Rotor-side Converter of Grid-forming DFIG Wind Turbines under Unbalanced Weak Grid Conditions
徐上 · 谢震 · 杨曙昕 · 李梦杰 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年4月 · Vol.49
在不平衡弱电网条件下,双馈风电机组存在正负序耦合通路,机网交互增强,导致系统稳定性恶化。本文建立了构网型双馈风电机组的小信号状态空间模型,分析了正负序转子电流控制的稳定性和不平衡度影响。提出基于自适应虚拟阻抗的优化控制策略,实现对不平衡定子电压与电流的协同补偿。理论分析与硬件在环实验结果表明,该策略显著提升了机组在不平衡弱电网下的运行稳定性。
解读: 该研究的构网型控制策略对阳光电源的储能变流器和大功率风光储系统具有重要参考价值。自适应虚拟阻抗控制方法可优化ST系列储能变流器在弱电网下的并网性能,提升PowerTitan储能系统的电网支撑能力。研究中的正负序解耦控制思路可应用于SG系列逆变器的不平衡电网适应性改进。该技术与阳光电源现有的GFM控制...
基于缓冲函数和阻尼切换的构网型储能参数自适应调整方法
Adaptive Parameter Adjustment Method for Grid-Forming Energy Storage Based on Buffer Function and Damping Switching
崔杨 · 马搏余 · 戴汉扬 · 马鑫 等5人 · 电力系统自动化 · 2025年5月 · Vol.49
在新型电力系统高比例新能源与电力电子设备背景下,构网型控制虽提升系统惯量与阻尼支撑能力,但可能削弱动态调节性能。为此,本文提出一种基于缓冲函数与稳态/暂态阻尼切换的储能参数自适应调整方法。通过引入缓冲函数提高惯量调节平滑度,结合阻尼切换机制减小频率变化过程中的有功功率稳态误差,并采用模糊控制对惯量与阻尼进行修正,确保系统稳定性。仿真结果表明,该方法可有效提升系统小干扰稳定性和功率响应动态性能。
解读: 该自适应参数调整方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的缓冲函数与阻尼切换机制可直接优化现有构网型GFM控制策略:在虚拟同步机VSG算法中引入平滑惯量调节,避免功率突变对储能系统的冲击;通过稳态/暂态阻尼自适应切换,提升ST变流器在弱电网并网时的...
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...
基于直流电压同步的构网型直驱风电机组暂态控制方法
Transient Control Method for Grid-Forming Direct-Driven Wind Turbines Based on DC Voltage Synchronization
邓桢彦 · 王晗 · 周少泽 · 曹云峰 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年4月 · Vol.49
“双高”电力系统具有弱惯量、低短路比特点,跟网型新能源难以提供有效的暂态支撑,构网型控制成为关键解决方案。构网型变流器虽呈电压源特性,但受限于器件过流能力,故障下暂态电流控制困难。全功率直驱风机可通过直流电压同步实现构网,并辅以电流环抑制故障电流,但故障瞬时仍存在冲击电流,易引发保护动作。本文分析其短路电流机理与功率响应特性,提出改进暂态控制策略:采用电压矢量限幅器实现内电势与电网电压快速匹配,抑制稳态短路电流;引入自适应虚拟电阻抑制暂态电流分量;故障期间闭锁同步与无功环路,维持电压源特性,实现...
解读: 该研究的直流电压同步构网控制方法对阳光电源的储能变流器和大功率光伏逆变器产品具有重要参考价值。特别是其提出的电压矢量限幅和自适应虚拟电阻技术,可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化,提升系统在弱电网下的暂态响应性能。对于SG系列大功率光伏逆变器,该方案的故障电流抑制策略可提高产品在低短路比电...
基于虚拟调速控制的大型孤岛新能源基地LCC直流送出方案
A Virtual Speed Control-Based LCC-HVDC Transmission Scheme for Large-Scale Islanded Renewable Energy Bases
王凯伦宋强赵彪刘文华余占清曾嵘 · 电力系统自动化 · 2025年4月 · Vol.49
基于构网型新能源的电网换相换流器(LCC)高压直流输电为无常规电源支撑的大型新能源基地提供了一种高效外送方案。针对构网型新能源与LCC的功能定位及系统惯量与强度支撑问题,提出一种LCC-HVDC虚拟同步系统方案。通过LCC触发角控制实现有功功率与交流电压解耦,使风机变流器运行于P/f下垂型虚拟同步机(VSG)模式。采用负向功率流等价方法,将风机等效为负向虚拟负荷,LCC等效为负向虚拟原动机,并设计LCC虚拟调速控制以实现孤岛有功平衡与频率调节。从反馈控制角度分析系统稳定性对VSG虚拟惯量的要求及...
解读: 该研究提出的LCC-HVDC虚拟同步系统方案对阳光电源的构网型产品具有重要参考价值。其虚拟调速控制技术可优化ST系列储能变流器和大功率SG系列光伏逆变器的VSG控制策略,提升系统惯量支撑能力。特别是在大型新能源基地应用场景中,该方案的P/f下垂控制和故障穿越技术可增强PowerTitan储能系统的并...
海上风电柔性直流外送系统主动支撑技术综述
A Review of Active Support Technologies for Offshore Wind Power Flexible DC Transmission Systems
阳岳希 · 贺之渊 · 彭程 · 张汉斌 等6人 · 高电压技术 · 2025年6月 · Vol.51
随着近海风电开发趋于饱和,远海风电日益受到重视。基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)因其灵活可控、孤岛运行和远距离输电优势,成为远海风电外送的首选方案。然而,大规模风电接入导致电网弱系统、低惯量与电压支撑不足等稳定性问题,提升系统主动支撑能力成为研究热点。本文首先介绍系统拓扑与传统控制策略,继而从有功与无功角度分析跟网型控制下附加控制方法及其局限性,探讨构网型控制的技术需求与标准,梳理不同技术路线的特点,最后展望发展趋势并指出关键技术挑战。
解读: 该研究对阳光电源在海上风电并网和储能领域具有重要参考价值。VSC-HVDC主动支撑技术可直接应用于ST系列储能变流器的构网型控制,提升PowerTitan储能系统的电网支撑能力。研究中的跟网型GFL和构网型GFM控制策略,与阳光电源现有的SG系列逆变器控制技术高度契合,可优化产品在弱电网条件下的并网...
面向限流的约束感知构网型控制
Constraint-Aware Grid-Forming Control for Current Limiting
Dominic Groß · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文提出了一种约束感知构网型(GFM)控制策略,在生成电压参考值(相位和幅值)的振荡器动力学中,显式考虑了电流限制和调制限制。该方法在满足约束条件的同时,最大限度地减小了与传统无约束GFM下垂控制的偏差,有效提升了逆变器在弱电网或故障工况下的运行稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan系列液冷储能系统及大型组串式逆变器具有重要意义。随着高比例可再生能源接入,电网强度下降,构网型(GFM)技术已成为核心竞争力。该研究通过在振荡器层面引入约束感知,解决了GFM在过流保护时的非线性切换难题,能显著提升阳光电源产品在弱电网下的黑启动能力和电压支撑稳定...
并联虚拟同步机(VSG)系统中有功功率振荡的建模、分析与抑制
Modeling, Analysis, and Mitigation of Active Power Oscillation in Parallel VSGs System
Jiadong Sun · Xiangyang Xing · Chenghui Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
虚拟同步机(VSG)因能模拟传统同步发电机特性而被广泛应用。然而,在并联VSG系统中,负载变化时易产生有功功率振荡,导致过载及频率稳定性下降。本文针对该问题进行建模分析,并提出相应的抑制策略,以提升多机并联系统的运行稳定性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型(Grid-forming)技术布局。随着PowerTitan系列储能系统及大型光伏电站对弱电网支撑能力的提升,VSG技术已成为核心竞争力。本文提出的有功振荡抑制策略,可直接优化阳光电源PCS(储能变流器)及大型组串式逆变器的并联控制算法,有效解决多机并联下的功率环流...
构网型矢量电流控制
Grid-Forming Vector Current Control
Mario Schweizer · Stefan Almer · Sami Pettersson · Arvid Merkert 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文提出了一种基于电流控制电力电子变换器的构网型控制新视角。该方案通过模拟虚拟同步调相机与并联虚拟电流源的综合效应,结合了虚拟同步机(VSG)提供惯量等优势,实现了在弱电网环境下的稳定并网控制。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan液冷储能系统及大型组串式逆变器至关重要。随着全球电网比例中可再生能源占比提升,电网强度下降,传统的跟网型(GFL)控制已难以满足稳定性要求。本文提出的构网型(GFM)矢量电流控制方案,能有效增强系统在弱电网下的惯量支撑与黑启动能力。建议研发团队将其集成至iSol...
从负序角度识别构网型控制代数虚拟阻抗引起的谐振与不稳定性
Identification of Resonance and Instability From Algebraic Virtual Impedance of Grid-Forming Control in the Perspective of Negative Sequence
Jaekeun Lee · Junyeol Maeng · Jae-Jung Jung · Shenghui Cui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文探讨了构网型控制中代数虚拟阻抗(AVI)的基本问题,重点分析了其负序阻抗特性。研究发现,AVI在负序阻抗中表现出容性行为,这会导致显著的谐波问题及系统不稳定性,对弱电网下的并网性能产生影响。
解读: 该研究直接针对阳光电源PowerTitan系列储能PCS及大型地面光伏逆变器在构网型(GFM)模式下的核心控制算法。随着电网弱化,构网型逆变器在负序阻抗下的稳定性至关重要。本文揭示的AVI容性特征为优化阳光电源的虚拟阻抗设计提供了理论支撑,有助于提升PowerTitan在复杂电网环境下的谐波抑制能力...
基于虚拟阻抗的电压源与电流源变换器控制
Virtual-Impedance-Based Control for Voltage-Source and Current-Source Converters
Xiongfei Wang · Yun Wei Li · Frede Blaabjerg · Poh Chiang Loh · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年12月
虚拟阻抗概念在电力电子系统控制中应用日益广泛。虚拟阻抗环既可作为主动稳定和抗扰的额外自由度,也可作为变换器提供辅助服务的指令参考生成器。本文综述了虚拟阻抗控制在电压源与电流源变换器中的应用现状与技术演进。
解读: 该技术对阳光电源的构网型(Grid-forming)储能系统(如PowerTitan系列)及组串式逆变器至关重要。在弱电网环境下,通过引入虚拟阻抗,可有效提升逆变器与储能PCS的并网稳定性,增强系统对电网扰动的抗扰能力。建议研发团队将虚拟阻抗策略集成至iSolarCloud智能运维平台下的控制算法库...
基于通用锁相环的构网型控制
Generic PLL-Based Grid-Forming Control
Lennart Harnefors · Mario Schweizer · Jarno Kukkola · Mikko Routimo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
在构网型控制中,通过功率控制器模拟同步发电机的转子运动方程,从而实现频率下垂、功率振荡阻尼和虚拟惯性。本文提出了一种创新的设计方法,即通过改进通常用于跟网型控制的锁相环(PLL),使其能够模拟通用的功率控制器,从而实现构网型功能。
解读: 该研究对阳光电源的构网型(Grid-Forming)技术路线具有重要参考价值。目前阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型组串式逆变器正向构网型技术演进,以应对弱电网环境下的稳定性挑战。该文提出的基于PLL的构网控制方法,为现有跟网型控制架构向构网型平滑过渡提供了理论支撑,有助于优化Powe...
基于有源电纳的鲁棒构网型控制
Robust Grid-Forming Control With Active Susceptance
Fangzhou Zhao · Xiongfei Wang · Zichao Zhou · Yin Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种针对宽范围短路比(SCR)具有鲁棒性的构网型控制方案。通过在传统功率同步控制中引入有源电纳环,增强了系统阻尼,实现了高稳定性,并支持使用标准的电压定向矢量电流控制,避免了复杂控制带来的局限性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有极高应用价值。随着全球电网SCR水平不断降低,弱电网下的稳定性成为核心痛点。该方案通过有源电纳环增强阻尼,能够显著提升阳光电源构网型(GFM)产品的并网适应性,特别是在高比例可再生能源接入的弱电网场景下。建议研发团...
基于双馈风电机组混合同步控制的传动链机电振荡分析与抑制
Analysis and Mitigation of Electromechanical Oscillations in Drivetrain for Hybrid Synchronization Control of DFIG-Based Wind Turbines
Xiang Gao · Zhen Xie · Mengjie Li · Shuying Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
针对弱电网下功率同步控制(PSC)动态响应慢导致双馈风电机组(DFIG-WT)传动链产生机电振荡的问题,本文提出了一种混合同步控制(HSC)策略。该方法通过优化控制架构,提升了构网型控制与风电机组传动系统的兼容性,有效抑制了机电振荡,提升了系统在弱电网下的稳定性。
解读: 该研究针对风电变流器在弱电网下的构网型控制(GFM)稳定性问题,对阳光电源风电变流器产品线具有重要参考价值。随着风电场接入环境日益复杂,弱电网下的振荡抑制是提升设备并网性能的关键。建议研发团队将该混合同步控制策略引入风电变流器控制算法库,优化构网型控制逻辑,以提升产品在复杂电网环境下的电能质量与运行...
构网型控制下电池储能系统的次同步阻尼
Subsynchronous Damping by Battery Storage System in Grid-Forming Control
Ziqi Zhou · Sante Pugliese · Marius Langwasser · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
风电场因网侧变流器与弱电网阻抗交互易产生次同步振荡(SSO)。本文探讨了利用电池储能系统(BESS)通过构网型(GFM)控制技术来抑制SSO,并兼顾电网辅助服务功能。研究分析了BESS在公共连接点(PCC)或直流侧接入对系统稳定性的影响。
解读: 该研究直接契合阳光电源PowerTitan及PowerStack系列储能系统的核心技术演进。随着新能源渗透率提升,弱电网下的次同步振荡问题日益突出,阳光电源的构网型(GFM)储能变流器(PCS)可通过主动阻尼控制策略,有效提升系统在弱电网环境下的稳定性。建议研发团队将该阻尼算法集成至iSolarCl...
增强多变换器系统稳定性的构网型变换器配置方法
Configuration Method of Grid-Forming Converters to Enhance Multiconverter System Stability
Peng Wang · Junpeng Ma · Rui Zhang · Shunliang Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对弱电网条件下跟网型逆变器(GFL-VSI)引发的不稳定性问题,提出了构网型控制(GFM)作为解决方案。文章重点研究了GFM逆变器的选址及容量配置策略,填补了该领域理论研究的空白,为提升电力电子化电力系统的稳定性提供了理论支撑。
解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型技术(Grid-forming)领域的战略布局。随着高比例新能源接入,弱电网下的稳定性成为行业痛点。此配置方法可优化阳光电源PowerTitan系列液冷储能系统及大型组串式逆变器的并网控制策略,指导项目现场的容量选型与参数优化。建议研发团队将该理论应用于iSolarCl...
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