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本地负荷对电压源换流器直流电压控制时间尺度振荡的影响
Local Load Effect on the DC Voltage Control Timescale Oscillation of Voltage Source Converters
Yanjun Liu · Jiabing Hu · Wei He · Yunpeng Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年8月
摘要：电压源换流器（VSC）接入的可再生能源发电厂通常远离负荷中心，弱电网条件会带来显著的稳定性风险。目前已有大量研究对直流电压控制（DVC）时间尺度内的振荡进行分析。然而，大多数研究聚焦于发电机通过长输电线路接入电网的场景。更普遍的情况，即负荷沿这些输电线路分布的场景，尚未得到足够关注，这可能导致一些振荡机制未被发现。本文发现了一个小信号稳定性问题，即当本地负荷连接在基于VSC的发电厂附近时，可能会出现意外的振荡。为全面分析这一现象，本文以锁相环（PLL）为主要研究对象，分析了端电压控制（TV...
解读: 该研究对阳光电源的弱电网并网产品具有重要指导意义。研究发现的本地负荷影响机理可直接应用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的控制策略优化，特别是在偏远地区大型光储电站中。通过合理配置本地辅助负载和改进直流电压控制算法，可以提升产品在弱电网条件下的稳定性。这对完善阳光电源的GFL/GFM控制技术、...
混合交流/直流配电网故障下分布式电源的新型电压支撑策略
Novel Voltage Support Strategies for DGs in Hybrid AC/DC Distribution Networks Under Faults
Yuze Li · Peng Guo · Qianming Xu · Zhikang Shuai 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
根据并网规范，公共耦合点（PCC）电压越高，电压源换流器（VSC）可保持并网的时间越长。在混合交流/直流配电网（HADN）中，由于容量较小，靠近故障点的VSC型分布式电源（DG）难以通过电流注入有效支撑PCC电压，需借助大容量换流器如柔性交流/直流换流器（FAC）协同提供支持。然而，在阻感性HADN中，电压支撑效果与换流器电流相位及故障条件密切相关。本文分析了DG上游与下游两类故障位置下的双线接地与三相短路故障，提出了相应的HADN互联序网模型，并基于该模型推导出DG与FAC实现PCC电压最大支...
解读: 该混合AC/DC配电网电压支撑策略对阳光电源ST储能变流器和SG光伏逆变器的故障穿越能力提升具有重要价值。研究提出的序网模型和最优电流相角计算方法，可直接应用于阳光电源构网型GFM控制策略优化，特别是在PowerTitan大型储能系统与光伏电站协同支撑电网电压场景。针对小容量DG难以独立支撑PCC电...
基于双轴同步电机视角的构网型与跟网型变流器互联小信号同步稳定性分析
Small Signal Synchronization Stability Analysis of Interconnected System Containing Grid-Forming and Grid-Following Converters From the Perspective of Dual-Axis Synchronous Generator
Huanhai Xin · Kehao Zhuang · Pengfei Hu · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
随着大规模可再生能源接入电网，构网型（GFM）电压源换流器（VSC）与跟网型（GFL）VSC的互联已成为电力系统的一个显著发展趋势。然而，GFM VSC和GFL VSC在同步机制上存在显著差异，导致互联系统的小信号同步稳定特性尚不明确。为填补这一空白，本文引入同步发电机同时控制dq轴内电势分量的概念以增进物理理解，构建了一种能够统一GFM - VSC和GFL - VSC的等效结构。在数学层面，建立了基于电流源的互联系统同步稳定性分析模型。此外，基于广义奈奎斯特判据，提出了互联系统小信号同步稳定裕...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文针对构网型（GFM）与跟网型（GFL）变流器互联系统的同步稳定性分析具有重要的工程应用价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在大型新能源电站中的广泛部署，GFM与GFL混合组网已成为实际工程的典型场景。该研究通过双轴同步发电机的统一建模视角，为解决两类变流器同步机理差异...
具有构网与振荡抑制能力的并联电压源型变换器集中控制
Centralized Control for Paralleled VSCs With Grid-Forming and Oscillation Suppression Capability
Yangjian Ling · Meng Huang · Pan Feng · Zhen Tian 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
光伏或储能系统中采用的多台并联电压源型变换器（VSC）在不同电网条件下可能面临振荡及故障扰动问题。本文提出一种集中式控制架构，通过构网型（GFM）控制抑制有功功率振荡并支撑电网电压与频率。以虚拟同步发电机（VSG）作为集中控制器，与本地控制器通信，并在本地控制器中引入互阻尼和功角反馈，实现精确的有功功率均分。分析了通信延迟、互阻尼等关键参数的影响。最后通过仿真及分层控制器硬件在环（CHIL）实验验证了所提控制策略的有效性。
解读: 该并联VSC集中式构网控制技术对阳光电源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VSG集中控制架构结合互阻尼和功角反馈，可直接应用于多台ST2236UX/ST2500UX-MV并联场景，解决弱电网下有功振荡和功率均分难题。通信延迟补偿策略可优化阳光电源现有分层...
稀疏数据驱动建模与MTDC系统最优直流电压控制
Sparse Data-Driven Modeling and Optimal DC Voltage Control of MTDC System
Jun-Soo Kim · Young-Jin Kim · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年3月
本文提出一种基于数据驱动的模型预测控制（MPC）策略，用于电压源换流器（VSC）构成的多端高压直流（MTDC）系统中的最优直流电压调节。该方法采用稀疏非线性动力学识别（SINDYc）技术构建精确描述VSC电网侧非线性动态特性的数据驱动模型，并利用伪随机二进制信号（PRBS）采集训练数据。在多种训练条件下验证了SINDYc模型的准确性与鲁棒性，并与传统方法进行了对比。基于该模型设计的MPC算法可有效抑制直流电压偏差并恢复至额定运行点。仿真结果表明，在时变风电输入条件下，所提MPC策略显著提升了MT...
解读: 该研究提出的数据驱动MPC控制策略对阳光电源的储能与光伏产品线具有重要参考价值。SINDYc建模方法可优化ST系列储能变流器和PowerTitan系统的电压控制性能,提升大规模储能系统的并网稳定性。其稀疏建模思路可用于改进SG系列逆变器的电网侧控制算法,增强产品在弱电网条件下的适应性。特别是在高渗透...
基于模型预测控制的多端直流输电连接海上风电场协调控制策略
Coordination Control Strategy of MTDC Connected Offshore Wind Farms Based on Model Predictive Control
Mingcheng Lyu · Sheng Huang · Guan Bai · Luobin Wang 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
本文提出一种基于模型预测控制（MPC）的电压源换流器多端直流（VSC-MTDC）连接海上风电场的协调控制策略。首先，设计MPC-based风电机组控制策略，优化有功与无功功率控制，抑制疲劳载荷并维持机端电压。其次，提出MPC-based自适应下垂控制，用于跟踪风电场侧换流器功率，降低直流网络损耗或实现电网侧换流器功率分配，并通过降阶处理高阶项分析其稳定性。最后，基于包含多个风电场及换流器的系统模型实现多目标优化。在MATLAB/Simulink中搭建含3个风电场、3个风电场侧换流器和2个电网侧换...
解读: 该研究提出的MPC协调控制策略对阳光电源的储能和光伏产品线具有重要参考价值。MPC-based自适应下垂控制可优化应用于ST系列储能变流器的功率分配和电压调节,提升PowerTitan大型储能系统的并网性能。其多目标优化方法可用于SG系列光伏逆变器的MPPT和电网支撑功能优化,特别是在大型光储项目中...
一种提高含高比例电压源型换流器电力系统静态电压稳定性的方法
A Static Voltage Stability Enhancement Method for Power Systems With a High Proportion of Voltage Source Converters
Yunxin Liu · Liangzhong Yao · Siyang Liao · Jian Xu 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年3月
高比例可再生能源电力系统的主要特征之一是其正逐渐演变为高比例电压源换流器（VSCs）电力系统。由于电压源换流器存在电流限制，其无功调节范围受限，从而大幅削弱了有效无功备用，降低了静态电压稳定性。本文首先考虑电流限制，分析了电压源换流器的有功 - 无功（PQ）调节特性。通过建立单台电压源换流器并网系统的PQ特性解析模型，分析了不同电压源换流器渗透率下系统无功备用的变化以及系统静态电压稳定的演化规律。在此基础上，根据所提出的各电源母线无功支撑灵敏度，提出了优化确定各电源母线电压和有效无功备用的方法，...
解读: 该研究对阳光电源的VSC类产品静态电压稳定性优化具有重要指导意义。基于Q-V灵敏度的控制策略可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的电压支撑功能优化，特别是在大规模新能源电站中。研究成果可用于完善阳光电源构网型GFM控制算法，提升PowerTitan等大型储能系统的电网支撑能力。通过优化...
电压源变换器与电网间低频动态交互的现场特征值稳定性评估方法
An In-Field Eigenvalue-Based Stability Assessment Method for Low-Frequency Dynamic Interaction Between Voltage Source Converters and the Grid
Yuguo Li · Hao Yi · Fang Zhuo · Xin Jiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
电压源变换器VSC对可再生能源至关重要。然而由于交互复杂性和未知系统细节，VSC与电网间动态交互产生的振荡行为是一个挑战性问题。将VSC引入电力系统后通常需要稳定性评估。扰动阻抗测量+Middlebrook准则是众所周知的方法，但由于需要扰动设备PD而很少采用。本文提出一种稳定性评估方法以获取系统特征值图谱。该方法不需要PD因此具有现场自适应性。特征值图谱通过矢量拟合VF从闭环频率响应FR评估，FR由VSC自身测量。为在理论上支持该方法，推导了VSC-电网系统的模块化模型。该模型指示VSC的每个...
解读: 该VSC-电网稳定性评估研究对阳光电源并网逆变器技术优化有重要参考价值。无需扰动设备的现场自适应特征值评估方法可应用于阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的并网稳定性在线监测。利用VSC自身测量FR获取特征值图谱的技术为阳光iSolarCloud平台的智能诊断功能提供了算法支持。多FR加权组合...
光伏逆变器与直流互联低压配电网中VSCs的协调功率控制策略
Coordinated Power Control Strategy of PV Inverters and VSCs in DC-Interconnected Low-Voltage Distribution Networks
Bo Zhang · Kaibo Kong · Lu Zhang · Qiming Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
高比例光伏发电（PV）的接入给低压配电网（LVDN）带来了诸多挑战，包括过电压、欠电压、高功率损耗和反向潮流等问题。由于灵活设备和直流互联技术具有传输容量大、功率调节灵活等优势，利用它们来解决这些问题已成为一种趋势。本文针对直流互联低压配电网中的光伏逆变器（PVI）和电压源换流器（VSC）提出了一种协调控制策略和参数设计方法。文中引入了一种改进的VSC功率控制策略，该策略借助弱通信信号实现互联VSC之间控制模式的切换，并通过本地下垂控制确定调节功率。此外，还开发了一种针对PVI和VSC的系统参数...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文所提出的光伏逆变器与电压源变换器协调控制策略具有重要的技术参考价值和商业应用前景。 **技术价值分析**：论文针对高比例光伏接入低压配电网带来的过电压、欠电压和功率倒送等问题，提出了基于直流互联技术的协调控制方案。这与阳光电源在分布式光伏逆变器和储能变流器领域的核...
基于电网跟随型双馈感应发电机风电机组与电网形成型变流器在机电时间尺度下的暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis Between Grid-Following DFIG-WT and Grid-Forming Converter in Electromechanical Timescale
Wangqianyun Tang · Waisheng Zheng · Baorong Zhou · Ziqian Yang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年12月
由于暂态控制切换，基于电网跟随的双馈感应发电机型风力发电机组（GFL - DFIG）的机电动态特性会被激发，并与基于电网形成的电压源换流器（GFM - VSC）发生显著的相互作用。因此，在日益电力电子化的系统中会出现新的机电同步问题。机械相位与电气相位之间的耦合特性反映了装置的有功功率不平衡与内部电压相位之间的关系，这对于理解同步过程至关重要。本文揭示了GFL - DFIG与GFM - VSC之间的非线性机电耦合特性，并分析了它们之间的暂态同步稳定性。首先，从功率不平衡激励和内部电压响应的角度建...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的跟网型双馈风机（GFL-DFIG）与构网型变流器（GFM-VSC）之间的机电暂态稳定性问题，对我们储能系统和新能源并网解决方案具有重要指导意义。 随着新能源渗透率提升，电网正从传统同步机主导向电力电子化系统转变。论文指出的"机电耦合特性"本质上反映了不平衡功...
考虑非光滑约束的数据-物理混合驱动配电网线性潮流
Data-Physical Hybrid Driven Distribution Network Linear Power Flow Considering Non-Smooth Constraints
Yuntao Ju · Tianlei Zhang · Lei Wang · Yan Huang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月
摘要：现有线性潮流（LPF）模型未考虑电压源换流器（VSC）和有载调压变压器（OLTC）包含运行限值和死区的非光滑约束特性，这限制了其应用。为此，提出一种考虑非光滑约束特性的配电网三相 LPF 模型。首先，利用光滑函数对非光滑约束特性进行有效拟合，得到连续可微的控制函数。然后，基于一阶泰勒级数展开对三相潮流方程进行物理线性化，并通过偏最小二乘法（PLS）得到误差补偿项。与未考虑非光滑约束的模型相比，考虑非光滑约束的三相 LPF 模型能够准确表征实际配电网中 VSC 和 OLTC 的运行特性，从而...
解读: 该研究对阳光电源的VSC型产品（如SG系列逆变器、ST系列储能变流器）具有重要参考价值。通过数据-物理混合建模方法，可优化产品在配电网中的电压调节性能，提升系统稳定性。特别是对于大型储能电站的PowerTitan系统，该方法有助于提高VSC的无功补偿精度和OLTC变压器的调压效果。研究成果可用于改进...
基于补偿锁相环动态的阻抗重塑方法以提升弱电网下电压源换流器的有功功率传输能力
Impedance Reshaping Method Based on Compensating PLL Dynamic to Improve Active Power Transfer Capability of VSC Under Weak Grid
Xiaoling Xiong · Bochen Luo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
基于锁相环（PLL）的矢量电流控制方案在并网电压源变流器（VSC）中得到了广泛应用。然而，VSC的功率传输能力首先会受到动态功率限制（DPL）的约束，然后受到静态功率限制（SPL）的约束。SPL由系统的稳态运行情况决定，如稳态代数方程。同时，DPL主要取决于控制策略和控制器参数，它也被称为小信号稳定边界，且不会超过SPL。本文研究了具有不同外环控制回路（即有功功率和无功功率（PQ）外环控制回路，或有功功率和交流电压（PV）外环控制回路）的VSC的SPL和DPL。研究发现，向电网注入额外的无功功率...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于补偿锁相环动态的阻抗重塑技术对提升弱电网下的并网性能具有重要战略价值。随着全球光伏和储能系统向电网薄弱地区渗透，系统功率传输能力受限已成为制约业务拓展的关键瓶颈。 该研究深入剖析了电压源型变流器（VSC）的静态功率极限（SPL）和动态功率极限（DPL）机理，这与阳...