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构网型与跟网型逆变器并联系统精确频域建模及简化稳定判据
Accurate Frequency-Domain Modeling and Simplified Stability Criterion for Grid-Forming and Grid-Following Inverter Parallel Systems
尚佳宇 · 虞家骏 · 刘增 · 王施珂 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
构网型与跟网型逆变器并联系统广泛应用于孤岛交流微网。两类逆变器的功率环与锁相环均引入基波频率小信号动态,导致显著的频率耦合交互,影响系统稳定性。本文基于端口阻抗与频率-电流端口特性,建立包含主电路、内环、功率环及锁相环动态及其相互作用的精确小信号频域模型。进一步分析频率动态特性,结合盖尔圆定理,在典型工况下推导出基于回率矩阵主对角元素的简化稳定判据。仿真与实验验证了所提模型与判据的有效性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的混合并网系统具有重要应用价值。在PowerTitan储能系统中,构网型储能变流器与跟网型光伏逆变器并联运行时,功率环与锁相环的频率耦合交互是影响微网稳定性的关键因素。所提精确频域建模方法可用于优化阳光电源GFM/GFL混合控制策略,简化稳定判据...
含构网型与跟网型逆变器的多变流器系统小干扰稳定性分析方法
Small-Signal Stability Analysis Method for Multi-Converter Systems with Grid-Forming and Grid-Following Inverters
刘欣邓昊贾焦心王利桐孙海峰 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
高比例新能源通过电力电子变换器并网易引发系统失稳,多变流器系统的小干扰稳定性分析备受关注。本文将构网型与跟网型逆变器统一建模为诺顿等效电路,推导适用于任意网络结构且计及序阻抗频率耦合效应的小干扰稳定性判据。提出系统稳定性分析步骤,便于评估各变流器对稳定性的贡献;通过分析虚拟同步发电机输出序导纳矩阵行列式的Nyquist曲线在50 Hz处的补线原则,准确判定其右半平面极点数。算例结合时域仿真、硬件在环实验与理论分析对比,验证了所提方法的准确性。
解读: 该多变流器小干扰稳定性分析方法对阳光电源具有重要工程价值。在PowerTitan大型储能系统中,多台ST系列储能变流器并联运行时,该统一建模方法可准确评估GFM与GFL混合组网的稳定裕度,优化控制参数配置。针对VSG控制的构网型逆变器,文中提出的序导纳Nyquist判据可精确判定右半平面极点,直接应...
构网型逆变器内部动态的扩展阻抗模态分析
Extended Impedance Modal Analysis of Internal Dynamics in Grid-Forming Inverters
郑乐郑佳杰 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
随着构网型逆变器(GFM)在电力系统中渗透率的提升,系统动态特性发生显著变化。传统的阻抗模态分析(MAI)方法难以揭示GFM内部控制回路间的耦合机制。本文提出扩展阻抗模态分析(EMAI)方法,将GFM动态分解为同步动态与电磁动态,分别计算其等效阻抗参与因子与参与比,识别系统主导动态,并引入显式参数参与因子定位关键控制参数。通过改造的14节点和68节点系统仿真验证了该方法的有效性。EMAI无需构建全系统状态空间模型,即可有效辨识影响稳定性的关键控制回路,具有良好的工程应用前景。
解读: 该扩展阻抗模态分析(EMAI)方法对阳光电源的储能与光伏产品线具有重要应用价值。特别是对ST系列储能变流器和大型PowerTitan系统的GFM控制优化,可通过分解同步与电磁动态,精准识别控制回路间的耦合机制。这有助于提升产品在弱电网条件下的稳定性能,优化VSG控制参数设计。该方法无需建立复杂模型即...
考虑电流限制的逆变器型微电网暂态稳定性分析与增强
Transient Stability Analysis and Enhancement of Inverter-Based Microgrid Considering Current Limitation
Dashuang Li · Qiuye Sun · Rui Wang · Zhengqi Sui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
受当前限流限制的影响,构网型逆变器(GFM)在电网故障时会转变为电流源,这会使基于逆变器的微电网失去电压支撑,进而转变为电流源互联微电网(CSIM),这可能会恶化系统的暂态同步稳定性(TSS)。此前尚未对该问题进行过研究。为此,本文提出了一种 CSIM 暂态同步稳定性的分析与增强方法。首先,推导了 CSIM 的大信号同步模型,该模型考虑了 GFM 限流策略的影响以及 GFM 与跟网型逆变器(GFL)之间的动态交互。其次,通过构建李雅普诺夫能量函数,得到了暂态同步稳定性判据,并研究了参数对稳定性的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于逆变器微电网暂态稳定性的研究具有重要的战略意义。随着公司在分布式光伏、储能系统和微电网领域的深度布局,构网型逆变器(GFM)技术已成为新一代产品的核心竞争力。该论文揭示的电流限幅导致的稳定性问题,正是我们在实际工程中面临的关键挑战。 论文的核心价值在于系统性地分析...
带电流限制器的构网型逆变器电力系统动态状态估计
Power System Dynamic State Estimation of Grid-Forming Inverters With Current Limiter
Xingyu Zhao · Bendong Tan · Junbo Zhao · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年9月
当限流器在大扰动期间启动时,构网型逆变器(GFM)会从电压源切换为电流源。这一情况可能会降低动态状态估计(DSE)的准确性。为解决该问题,本文将限流器建模为随时间变化的阻抗,从而为动态状态估计提供了一种统一的状态空间表示方法。这使得在存在和不存在电流限制的情况下都能捕捉构网型逆变器的动态特性。在连接到修改后的 IEEE 39 节点系统的构网型逆变器上进行的数值计算结果证明了所提方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和大功率光伏逆变器的GFM控制具有重要参考价值。电流限制器状态估计技术可直接应用于PowerTitan储能系统的故障穿越控制,提升系统在大扰动下的运行稳定性。对于SG系列高功率密度逆变器,该方法有助于优化虚拟同步机VSG控制策略,实现更精准的限流保护。通过将该状态估...
基于同步失稳状态下内在线性动态响应的构网型逆变器电网阻抗在线估计
Grid Impedance Online Estimation Based on Intrinsic Dynamic Response for Grid-Forming Inverter Under State of Synchronization Instability
作者未知 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
构网型逆变器(GFM)能够独立产生频率和电压,是新能源高渗透率电网中必不可少的并网设备。然而,在电网故障引发大扰动的情况下,它存在偏离稳态运行点并因此失去同步的风险。在大扰动下主动、精确地配置新的稳定点需要对电网阻抗进行在线估计。但以往的电网阻抗估计方法依赖于小信号系统,无法在大扰动情况下进行实时估计。为填补这一空白,本文根据大扰动激发的自然响应,在α - β坐标系下建立了公共耦合点(PCC)电压和电流的动态方程,并基于该模型提出了一种非侵入式在线估计方法,利用递推最小二乘法(RLS)拟合大信号...
解读: 该电网阻抗在线估计技术对阳光电源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。当前阳光电源储能系统在弱电网并网场景下面临同步失稳风险,该方法无需额外注入扰动信号即可实时辨识电网阻抗参数,可直接集成到现有GFM控制架构中。建议应用于ST系列产品的自适应控制策略...
一种基于两阶段自适应虚拟阻抗的限流方法以提升构网型逆变器的电网支撑能力
A Current-Limiting Method Based on Two-Stage Adaptive Virtual Impedance for Improved Grid-Supporting Capability of Grid-Forming Inverters
Hanting Peng · Xiaoping Zhou · Lei Zhang · Lerong Hong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
在电网故障期间,构网型逆变器(GFMI)需要抑制过电流并提供电网支撑。然而,在设计限电流方法时,电网支撑能力通常被忽视。因此,本文提出一种基于两级自适应虚拟阻抗的限电流方法,以提高电网支撑能力。理论分析表明,通过设置较大的阻抗比($n = ωL_v/R_v$)可以实现更好的无功功率响应性能,但这会增加故障电流的峰值。因此,在故障暂态阶段,所提方法利用故障电压跌落快速计算出较大的虚拟阻抗,以抑制故障电流的峰值。然而,在故障稳态阶段,较大的虚拟阻抗会限制容量利用率,因此利用故障电流幅值构建状态机,进...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于两阶段自适应虚拟阻抗的构网型逆变器限流技术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演进,该方法有效解决了电网故障时限流与电网支撑能力之间的矛盾,这正是当前大规模新能源并网面临的核心技术瓶颈。 该技术的创新在于分阶段处理故障响应:在故障暂态...
一种无缝增强电网刚度的控制策略用于并网型虚拟同步发电机系统中的谐波补偿与功率波动抑制
A Seamless Enhancing Grid Stiffness Control Strategy for Harmonic Compensation and Power Ripple Mitigation in Grid-Tied Virtual Synchronous Generator System
Sameer Kumar Behera · Anup Kumar Panda · Venkata Ramana Naik N. · Satyabrata Behera · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年4月
摘要:对于光伏发电渗透率较高的电网而言,构网型逆变器(GFMIs)至关重要。公用电网中的不确定性会使 GFMI 系统不稳定。因此,采用虚拟同步发电机(VSG)可通过降低频率变化率(RoCoF)来增强系统稳定性和电网刚度。为应对系统中各种不确定性引发的谐波和振荡问题,本文针对三相并网 VSG(TPGTVSG)系统提出了一种增强型自适应综合控制策略(EAICS),该策略将改进的比例谐振电流(MPRC)控制器与相位校正参考电流(PCRC)发生器相结合,以进一步提升系统整体性能。MPRC 控制器还包含针...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的虚拟同步发电机(VSG)增强型自适应集成控制策略具有重要的技术参考价值。随着光伏渗透率的提升,电网对构网型逆变器(GFMI)的需求日益迫切,这与我司在光储一体化系统和电网支撑技术方面的战略方向高度契合。 该技术的核心价值在于三个方面:首先,通过VSG技术增强电...