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沙戈荒大规模可再生能源基地经构网柔直送出系统中交流继电保护面临的挑战与对策
Challenges and Countermeasures of AC Relay Protection in Large-Scale Renewable Energy Transmission Systems via Grid-Forming VSC-HVDC in Desert, Gobi and Barren Areas
李岩 · 周博昊 · 何佳伟 · 曹润彬 等5人 · 高电压技术 · 2025年2月 · Vol.51
推进沙漠、戈壁、荒漠地区大型风光基地建设是国家重大战略。新能源经构网柔直外送成为偏远地区大规模可再生能源远距离输送的优选方案，但其故障特征显著变化，继电保护难度增加，威胁系统安全恢复。本文聚焦该场景下的交流继电保护问题，梳理系统面临的风险与挑战，围绕故障特性精确建模、故障区域精准识别及系统快速安全恢复三个关键问题，总结当前研究进展，并从模型融合迭代、电源特性融合统一、主动支撑型控保协同策略三方面探讨解决路径，为沙戈荒可再生能源外送系统的控制保护提供参考。
解读: 该研究聚焦沙戈荒新能源基地经构网型柔直送出的继电保护问题，对阳光电源PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器的GFM控制技术具有重要指导意义。文中提出的故障特性精确建模和控保协同策略，可直接应用于ST系列储能变流器的构网型控制算法优化，提升大规模新能源汇集场景下的故障穿越能力和电网支撑性能。...
二极管钳位模块化多电平变换器的无传感器电压估计补偿状态空间模型
Compensated State-Space Model of Diode-Clamped MMCs for Sensorless Voltage Estimation
Nima Tashakor · Yi Zhang · Shady Banana · Frede Blaabjerg 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
模块化多电平变换器（MMC）在能源领域应用广泛，但其稳定运行通常依赖大量传感器，导致通信负担和计算成本高昂。本文提出了一种针对二极管钳位MMC的无传感器电压平衡策略，旨在通过简化控制器设计，降低系统成本，提升其在成本敏感型应用中的竞争力。
解读: 该研究针对MMC拓扑的无传感器控制，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大功率集中式光伏逆变器具有重要参考价值。通过减少电压传感器数量，不仅能降低硬件成本和故障率，还能简化复杂的控制逻辑，提升系统可靠性。建议研发团队关注该状态空间模型在多电平储能变流器（PCS）中的应用潜力，特别是在...
双频旋转坐标系下模块化多电平变换器环流抑制
Circulating Current Suppression of the Modular Multilevel Converter in a Double-Frequency Rotating Reference Frame
Behrooz Bahrani · Suman Debnath · Maryam Saeedifard · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
模块化多电平变换器（MMC）因其模块化、可扩展性及优异的谐波性能，在中高压能量转换领域备受关注。MMC运行中的主要挑战之一是相腿内存在的二倍频环流。本文提出了一种基于双频旋转坐标系的环流抑制控制策略，旨在有效降低环流，提升系统运行效率与稳定性。
解读: MMC技术是阳光电源在大型地面光伏电站及高压大功率储能系统（如PowerTitan系列）中实现高压直流接入的关键技术方向。环流抑制直接影响变换器的损耗水平、电容电压波动及输出电能质量。该文献提出的双频旋转坐标系控制方法，有助于优化阳光电源大功率储能变流器（PCS）的控制算法，提升系统在复杂电网环境下...
用于模块化多电平串并联变换器导通损耗优化的低频调度器
Low-Frequency Scheduler for Optimal Conduction Loss in Series/Parallel Modular Multilevel Converters
Nima Tashakor · Farzad Iraji · Stefan M. Goetz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
模块化多电平变换器（MMC）因其优势备受关注，但模块电压平衡仍是难点。模块化多电平串并联变换器（MMSPC）提供了一种高效解决方案。本文提出了一种低频调度器，旨在通过优化的控制策略实现MMSPC接近最优的运行效率，重点解决导通损耗优化问题。
解读: 该研究针对MMSPC拓扑的损耗优化与电压平衡控制，对阳光电源的集中式逆变器及大功率储能变流器（如PowerTitan系列）具有参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级和更大功率密度发展，多电平拓扑的效率优化是提升产品竞争力的关键。建议研发团队关注该低频调度策略在降低开关损耗和提升系统整体转换效率方...
模块化多电平变换器能量平衡控制的能量谐波稳定性分析
Energy Harmonic Stability Analysis of Energy-Balancing Control for Modular Multilevel Converter
Canfeng Chen · Mengwei Li · Jiancheng Jiao · Kai Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
能量平衡控制（EBC）对模块化多电平变换器（MMC）的正常运行至关重要。本文针对MMC内部能量平衡稳定性进行分析，指出电容能量谐波会影响系统稳定性，并探讨了相关控制策略对系统稳定性的影响。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压大容量储能系统（如PowerTitan系列）中具有潜在应用价值。随着储能系统向高压化、大功率化发展，MMC技术能有效降低器件应力并提升电能质量。本文提出的能量谐波稳定性分析方法，对于优化阳光电源大型储能变流器（PCS）的控制算法、抑制内部环流及电容电压...
考虑控制输入约束的模块化多电平变换器模型预测控制
Model Predictive Control of a Modular Multilevel Converter Considering Control Input Constraints
Xiaonan Gao · Wei Tian · Qifan Yang · Na Chai 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
针对模块化多电平变换器（MMC）中模型预测控制（MPC）计算复杂度高的问题，现有调制方法虽能降低负担，但往往忽略了实际物理约束。本文提出一种考虑控制输入约束的MPC策略，旨在提升MMC在实际运行中的控制性能与稳定性。
解读: MMC技术是阳光电源大功率集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）的核心拓扑演进方向。该研究提出的考虑物理约束的MPC算法，能够有效优化大功率变换器的动态响应，并在复杂电网环境下提升控制精度。对于阳光电源而言，该技术可应用于提升大型地面电站及电网侧储能系统的并网电能质量，特别是在...
模块化多电平变换器电容健康监测技术综述
Review of Health Monitoring Techniques for Capacitors in Modular Multilevel Converters
Qiang Yu · Fujin Deng · Yi Tang · Xu Cai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
模块化多电平变换器（MMC）在中高压应用中极具前景，但其子模块中大量使用的电容易发生故障，严重威胁系统可靠性。本文综述了MMC电容的健康监测技术，旨在解决其脆弱性带来的运维挑战。
解读: MMC拓扑在阳光电源的大型集中式光伏逆变器及高压储能系统（如PowerTitan系列）中具有潜在应用价值。电容作为电力电子变换器的核心薄弱环节，其健康状态直接影响设备寿命与运维成本。该研究提出的电容监测技术可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现故障预警与全生命周期管理。建议研发团队关注基于...
一种改进的模块化多电平变换器间接脉宽调制技术
An Improved Indirect Pulsewidth Modulation Technique for Modular Multilevel Converters
Jiapeng Yin · NingYi Dai · Sergio Vazquez · Abraham Marquez 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
针对中压范围运行的模块化多电平变换器（MMC），载波PWM调制是优化相电压/电流谐波分布的有效方案。本文针对现有文献中子模块（SM）电容电压归一化处理的局限性，提出了一种改进的间接脉宽调制技术，旨在提升MMC在复杂工况下的输出波形质量与控制精度。
解读: MMC拓扑在中高压大功率光伏发电及大型储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。该文提出的改进型间接PWM技术能够有效优化谐波特性，有助于提升阳光电源大型集中式逆变器及高压储能PCS的电能质量，降低滤波器体积与损耗。建议研发团队关注该调制策略在降低开关损耗及提升系统动态响应方面的表现...
用于大功率风力发电机组的模块化多电平中压变流器及分布式储能集成方案
Medium-Voltage Converter Solution With Modular Multilevel Structure and Decentralized Energy Storage Integration for High-Power Wind Turbines
Gustavo F. Gontijo · Tamas Kerekes · Dezso Sera · Mattia Ricco 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
随着可再生能源渗透率提升，储能系统对电网稳定性的贡献日益凸显。风电场通过集成储能可增加收益。针对大功率风电机组，本文提出了一种基于模块化多电平结构的中压变流器方案，通过分布式储能集成，有效提升了系统功率等级与电网支撑能力。
解读: 该研究提出的模块化多电平（MMC）中压变流器与分布式储能集成技术，与阳光电源的风电变流器及PowerTitan/PowerStack储能产品线高度契合。随着风电机组向大功率化发展，中压变流技术是提升效率与降低损耗的关键。建议研发团队关注MMC拓扑在风电变流器中的应用，并探索将储能单元直接集成于变流器...
一种用于变输出电压和频率的模块化多电平变换器两步连续控制集模型预测控制
A Two-Step Continuous-Control-Set MPC for Modular Multilevel Converters Operating With Variable Output Voltage and Frequency
Yeiner Arias-Esquivel · Roberto Cárdenas · Luca Tarisciotti · Matías Díaz 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文提出了一种增强型单级两步连续控制集模型预测控制（CCS-MPC）算法，适用于交流侧输出频率可变的模块化多电平变换器（MMC）。该算法通过引入基于Moore伪逆的前馈补偿机制，实现了对交流侧扰动的一步超前预测与补偿，有效提升了MMC在变频运行工况下的动态响应性能与控制精度。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光储电站对电网支撑能力要求的提升，MMC拓扑在超高压直流输电及大型储能并网中应用潜力巨大。两步CCS-MPC算法能显著优化MMC在弱电网或复杂工况下的动态性能，减少谐波畸变。建议研发团队关注该算法在提升系...
考虑最大功率点跟踪与剩余功率分配的全直流海上风电系统串并联直流汇集拓扑及控制
Series-Parallel DC Collection Topology and Control for All-DC Offshore Wind Power System Considering MPPT and Surplus Power Distribution
Peiqi Zhao · Yongqing Meng · Mengwei Ge · Shuhao Yan 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
全直流海上风电系统是远距离大功率输电的可行方案。本文提出一种适用于该系统的串并联直流汇集拓扑。针对中压大功率风电机组，设计了一种新型串并联模块化多电平变换器，通过串并联结构提升机组电压等级，并利用多绕组变压器消除二次功率波动，降低直流侧电容需求。同时，为解决串联机组间的风功率差异问题，配置功率平衡系统以实现各机组的最大功率点跟踪。相比传统系统，该拓扑省去昂贵的海上平台，缓解弃风问题。通过数字仿真与实时硬件在环实验验证了所提拓扑及其控制策略的有效性与优越性。
解读: 该串并联直流汇集拓扑技术对阳光电源储能与风电产品线具有重要参考价值。其模块化多电平变换器设计思路可用于优化ST系列储能变流器的高压直流架构,提升PowerTitan储能系统的功率密度。文中的功率平衡控制策略与MPPT算法对风光储一体化系统的协调控制具有启发意义。特别是多绕组变压器消除二次功率波动的方...
一种降低电流总谐波畸变的模块化多电平变换器-电池储能系统扩展电平模型预测控制方法
An Extended-Level Model Predictive Control Method With Reduced Current THD for Modular Multilevel Converter-Battery Energy Storage System
Zhan Liu · Quangen Li · Jiawei Fu · Hua Zhou 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
模块化多电平变换器-电池储能系统（MMC-BESS）有助于提升电网可靠性，但其模型预测控制（MPC）面临计算量大、输出电流质量不佳及权重因子选取困难等问题。本文提出一种扩展电平MPC方法，在负载MPC阶段直接计算输出电压参考值，并通过逐步优化确定输出电平，采用优化电流误差面积的代价函数以降低电流总谐波畸变（THD）。每控制周期计算复杂度恒为5，与子模块数量无关。针对环流控制设计两种策略，并采用独立代价函数避免权重因子整定，将荷电状态（SoC）平衡反馈引入环流参考实现相间与桥臂间SoC均衡。仿真与...
解读: 该扩展电平MPC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。其核心优势在于：1）计算复杂度恒定为5且与子模块数量无关，可显著降低控制器成本，适合大规模MMC-BESS部署；2）通过优化电流误差面积降低THD，可提升ST储能变流器并网电能质量，满足严格的电网谐波...