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宽禁带功率半导体器件封装集成技术与可靠性优化研究
Guest Editor's Message on the Special Issue on Packaging Integration Technology and Reliability Optimization of Wide Bandgap Power Semiconductor Devices
王来利 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
随着“双碳”目标推进和能源结构转型,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体器件因其高频、高压、高效及耐高温特性,在电力电子装备中应用前景广阔。然而,传统硅基器件的封装技术难以满足其性能与可靠性需求,已成为产业发展的瓶颈。为突破宽禁带器件大规模应用的技术难题,亟需研究其失效机理、新型封装结构、互连技术、驱动保护设计、多芯片并联建模及应用场景下的可靠性优化方法。《电工技术学报》推出该专题,收录10篇高水平论文,涵盖上述五个研究方向,旨在促进学术交流、技术进步与成果转化。
解读: 该研究对阳光电源的SiC/GaN功率器件应用具有重要指导意义。封装集成与可靠性优化技术可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和电动汽车充电设备的功率模块设计。特别是在高频高压应用场景下,新型封装结构和互连技术有助于提升产品功率密度,多芯片并联建模可优化大功率产品的并联均流性能。失效机理研...
含静止同步补偿器的光伏并网系统静态同步稳定分析
Static Synchronous Stability Analysis of Photovoltaic Grid-Connected Systems with STATCOM
马睿聪 · 曹永吉 · 张恒旭 · 李常刚 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
光伏电站并网需具备无功支撑能力,常配置静止同步补偿器(STATCOM),但二者交互作用加剧了静态同步稳定分析复杂性。本文提出一种含STATCOM的光伏并网系统静态同步稳定分析方法,考虑多变换器dq坐标系间的变换,建立等效小信号模型;在阻抗分析基础上改进稳定判据,引入衰减系数量化系统稳定性能,构建静态同步稳定量化评估体系;结合改进判据与指标,深入分析STATCOM对系统稳定性的影响,并总结关键控制参数对系统零极点分布的作用规律。
解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器与STATCOM协同运行具有重要指导意义。文中提出的多变换器dq坐标系变换建模方法可直接应用于大型光伏电站的无功补偿配置优化,特别是在弱电网并网场景下。改进的阻抗稳定判据与衰减系数量化评估体系,可集成到iSolarCloud智能运维平台,实现光伏-STATCOM系统...
基于暂态电动势控制的双馈风机鲁棒自同步控制策略
Robust Self-Synchronization Control Strategy for Doubly-Fed Wind Turbines Based on Transient EMF Control
黄达 · 柯德平 · 杨欢欢 · 徐光虎 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
针对自同步控制在双馈风机中应用受限的问题,提出一种基于暂态电动势控制的鲁棒自同步控制策略。通过转子侧变换器调控定子暂态电动势,有效计及机械与励磁动态,提升闭环稳定性。进一步提出鲁棒PI参数设计方法,增强系统对参数不确定性的适应能力。仿真验证了该策略可有效支撑电网,并显著提高不确定性环境下系统的稳定性。
解读: 该研究的暂态电动势控制思路对阳光电源的储能变流器和光伏逆变器产品线具有重要参考价值。其鲁棒自同步控制策略可优化ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的并网控制性能,特别是在电网扰动工况下的稳定性。通过将该技术与阳光现有的GFM/VSG控制相结合,可进一步提升PowerTitan大型储能系统的电网支撑...
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1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...
基于虚拟阻抗的车网耦合系统低频振荡抑制
Low-Frequency Oscillation Suppression in Train-Grid Coupled Systems Based on Virtual Impedance
逯华王喜莲周锦晗何婷婷 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
高速铁路车网耦合系统在多台动车组轻载同时启动时易发生电压低频振荡,严重时可触发牵引闭锁,威胁运行安全。以CRH3型动车组为对象,建立车网耦合系统阻抗模型,分析系统稳定性并得出临界稳定条件。提出基于虚拟阻抗的低频振荡抑制方法,通过在四象限变流器控制中引入并联虚拟阻抗,优化负载子系统阻抗特性,提升系统稳定性。设计虚拟阻抗自适应控制策略,实现不同工况下参数的动态调节,增强方法适应性。仿真与实验结果验证了该方法的有效性。
解读: 该研究提出的虚拟阻抗自适应控制技术对阳光电源的储能变流器和充电桩产品线具有重要借鉴价值。首先,ST系列储能变流器可借鉴该技术优化并网稳定性,特别是在大规模储能电站中多机并联运行时的低频振荡抑制。其次,该技术可应用于电动汽车充电桩产品,通过虚拟阻抗控制提升充电过程中的电网互动质量。此外,文中提出的阻抗...
基于可用调频能量的风电机组综合虚拟惯性控制参数整定
Integrated Virtual Inertia Control Parameter Tuning of Wind Turbines Based on Available Frequency Regulation Energy
李可心 · 安军 · 石岩 · 周毅博 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
准确评估并合理利用风电机组的调频能力是当前研究的关键问题。本文提出一种基于可用调频能量的综合虚拟惯性控制参数整定方法。首先建立风电机组机械能损失与可用转子动能的风速相关模型,揭示风速对调频能力的影响;其次构建调频能量与控制参数的关系表达式,结合系统频率偏差、变化率及不同场景下的调频优先级,设计模糊控制规则并采用模糊逻辑获取最优参数整定值;最后通过算例验证了该方法的有效性。
解读: 该风电虚拟惯性控制技术对阳光电源储能系统产品线具有重要借鉴价值。文章提出的可用调频能量评估模型和模糊逻辑参数整定方法,可直接应用于ST系列储能变流器的频率响应控制优化。具体而言:1)可用能量评估模型可移植到PowerTitan储能系统的SOC管理策略中,根据电池可用容量动态调整调频参数;2)基于频率...
一种基于并网电流反馈的构网型变流器次同步振荡抑制策略
A Grid-Current-Feedback-Based Subsynchronous Oscillation Mitigation Strategy for Grid-Forming Converters
张琦 · 刘俊良 · 陈兵 · 杜雄 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
构网型变流器因具备类似同步发电机的外特性,在串联电容补偿线路下易引发次同步振荡。本文建立其复变量阻抗模型,计及频率耦合效应,推导单输入单输出等效阻抗模型,分析串补度与耦合效应对系统稳定性的影响;提出基于并网电流反馈的阻抗重塑策略,引入反馈系数k构建二元阻抗模型,利用幅相等值线设计k以抑制振荡;仿真与实验验证了分析结论与控制策略的有效性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和大型储能系统的稳定性控制具有重要应用价值。构网型变流器在串补线路中的次同步振荡问题,直接影响储能电站的并网可靠性。文中提出的并网电流反馈抑制策略,可优化ST系列储能变流器的构网型控制算法,提升PowerTitan等大型储能系统在弱电网条件下的运行稳定性。该方法通过...
计及功率指令和积分周期优化的风电机组转子动能功率平滑控制
Power Smoothing Control of Wind Turbines Based on Rotor Kinetic Energy with Optimized Power Reference and Integration Period
朱瑛李斌孔旻昊卫志农 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
对风电功率进行平滑可有效缓解其波动对电网的不利影响。利用转子动能实现功率平滑具有成本低、响应快的优点。本文提出一种考虑功率指令与积分周期协同优化的新型转子动能功率平滑方法。基于风电机组传递函数,构建可解耦调节平滑程度与波动均值的参考功率指令;通过转速闭环控制间接精确跟踪功率指令,分析积分周期Δt对跟踪性能的影响机理,并给出其优化整定方法。以永磁直驱风电机组为对象,经仿真与实验验证了所提策略的有效性与可行性。
解读: 该风电功率平滑控制技术对阳光电源储能变流器和光伏逆变器产品线具有重要借鉴价值。其中功率指令与积分周期的协同优化思路可用于优化ST系列储能变流器的功率调节性能,提升系统对波动性可再生能源的平滑效果。转速闭环控制方法也可应用于SG系列光伏逆变器的MPPT控制优化,实现更精确的功率跟踪。特别是文中提出的可...
新型电力系统下的先进构网技术及应用
Special Editor's Message on Advanced Grid-Forming Technologies and Applications under New Power Systems
张兴陈燕东黄萌 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
随着我国新型电力系统建设加速,新能源与电力电子装备渗透率持续提升。在大型新能源基地、海上风电输送、柔性直流联网及微电网等场景中,电力系统呈现显著的电力电子化特征,运行特性由同步机主导转向变流器控制主导。为保障高比例电力电子化系统的稳定运行,亟需发展构网型技术,构建先进的技术架构,支撑电网规划、系统协同运行与装备性能优化,充分释放电力电子系统灵活调控潜力。
解读: 该研究对阳光电源的构网型产品技术升级具有重要指导意义。首先,构网型GFM技术可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统,提升其电网支撑能力;其次,该技术可优化SG系列光伏逆变器的并网性能,特别是在大型新能源基地场景中的稳定运行。通过构网型控制技术的应用,可显著提升阳光电源产品在高比例电...
计及电压动态的构网型变流器多机并联系统暂态建模与稳定域估计
Transient Modeling and Stability Region Estimation of Grid-Forming Converter Multi-Parallel Systems Considering Voltage Dynamics
罗聪陈燕东谢志为高铭琨谢佳伟 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
构网型变流器接口的新能源具备频率与电压支撑能力,但面临暂态同步失稳风险。现有研究局限于单机系统,难以推广至多机并联场景且缺乏稳定域定量分析。本文建立考虑机组外交互与功率内耦合的多机大信号等值模型,构造包含电压动态、阻尼耗散及机组暂态交互的李雅普诺夫函数集,实现最大稳定域的非路径依赖估计,并预判故障清除后的同步稳定性;通过稳定域比较,量化控制与电网参数对稳定边界的影响,揭示关键动态因素的作用机制,硬件在环实验验证了所提方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源构网型储能变流器的稳定性设计具有重要指导意义。研究成果可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的多机并联控制,优化系统暂态响应性能。通过李雅普诺夫稳定域估计方法,可提升产品在电网故障工况下的同步稳定性,为储能电站群控系统的稳定裕度设计提供定量依据。该技术对完善...
含构网型双馈风电的电力系统低频振荡能量结构分析方法
Low Frequency Oscillation Energy Structure Analysis Method for Power Systems with Grid-Forming DFIG-Based Wind Farms
孙正龙郝舒宇李明达潘超蔡国伟 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
构网型双馈风电机组具备主动支撑电网的能力,其接入对系统区间振荡特性产生显著影响。针对此类系统的低频振荡问题,提出一种基于能量结构的分析方法。通过推导同步机与构网型双馈风机的能量模型,分析元件动能与端口能量的动态交互关系;在时域中分解实际动能,获得动能增量与模式动能,并结合特征值分析阐明二者反映机组参与振荡程度与模态的理论依据;进一步构建基于两者的复合指标,用于评估区间振荡强度。仿真结果验证了该方法的有效性与可行性。
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。文中提出的能量结构分析方法可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化,特别是在大规模新能源电站中的低频振荡抑制。通过动能增量与模式动能的分解方法,可提升PowerTitan等大型储能系统的并网稳定性,优化虚拟同步机VSG控制策略...
多组件分数阶元件的实现方法及其应用
Implementation Methods and Applications of Multi-Component Fractional-Order Elements
王佳豪丘东元张波陈艳峰 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
分数阶元件是分数阶电路的基本单元,其实现方法对系统研究至关重要。由于单组件分数阶元件尚未商业化,目前主要采用多组件集成方式。相比单组件,多组件实现方法在元件类型、数量及参数选择上更灵活,且可调谐阶数与阻抗系数,实用性更强。本文在综述现有构造方法基础上,按器件类型将其分为基于无源元件、运算放大器和电力电子变换器三类,重点阐述典型结构的工作原理,并进行分析比较。最后探讨其在电网功率补偿中的应用,为拓展实际应用提供参考。
解读: 分数阶元件技术对阳光电源储能与电网侧产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中,基于电力电子变换器的分数阶元件可实现可调谐的无功补偿与谐波抑制,提升电网功率因数校正性能。对于PowerTitan大型储能系统,分数阶控制器可优化LCL滤波器设计,在更宽频段实现更平滑的幅频特性,减小滤波器体积。在构网...
风储并网发电系统的虚拟多段协同调速与频率安全支撑技术
Virtual Multi-stage Coordinated Speed Regulation and Frequency Security Support Technology for Wind-Storage Grid-connected Power Generation Systems
张祥宇邵孜建付媛 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
基于频率安全指标约束,挖掘风电机组与储能的功率协同支撑潜力,是保障高比例新能源电网安全运行的关键。本文建立风储并网系统的虚拟转速动态响应模型,提出涵盖频率偏离、风储转换与频率恢复三阶段的虚拟转速多段协同调节方法;分析系统转速响应极值时间及其影响因素,进而提出满足惯量支撑与一次调频需求的虚拟多段协同控制策略;通过仿真验证该策略可有效提升频率调节性能,明晰风储协同机制,保障系统频率安全。
解读: 该虚拟多段协同调速技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的三阶段协同控制策略(频率偏离-风储转换-频率恢复)可直接应用于阳光电源构网型GFM控制和虚拟同步机VSG技术优化,提升储能系统在高比例新能源电网中的惯量支撑和一次调频能力。虚拟转速动态响应...
计及切换补偿的新能源电力系统暂态电压稳定评估
Transient Voltage Stability Assessment of Renewable Energy Power Systems Considering Switching Compensation
王长江 · 尹浩帆 · 姜涛 · 刘先超 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
针对新能源电力系统中电力电子设备控制切换导致暂态电压稳定评估困难的问题,提出基于切换补偿李雅普诺夫指数(SCMLE)的评估方法。通过构建扰动前后电压轨线变分方程,将稳定性判断转化为积分终值矩阵特征值分析,并引入切换补偿矩阵修正非光滑点处的计算误差,有效克服传统MLE指标对符号观测窗口的依赖及切换动态影响下的误判问题。仿真验证表明,该方法能快速准确评估系统暂态电压稳定状态。
解读: 该切换补偿暂态电压稳定评估技术对阳光电源ST储能系统和SG光伏逆变器具有重要应用价值。针对电力电子设备控制模式切换(如GFL/GFM切换、LVRT低电压穿越切换)导致的稳定性评估难题,SCMLE方法可精准评估PowerTitan储能系统在电网扰动下的暂态响应特性,优化控制参数整定。该技术可集成至iS...
低电网阻抗下构网型直挂式储能系统稳定性提升控制
Grid-forming Direct-connected Energy Storage System Stability Enhancement Control under Low Grid Impedance
朱冠南 · 陈敏 · 王鹏程 · 梁钊培 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
构网型直挂式储能系统因高效、模块化等优势成为大容量储能的重要方案,但接入中高压电网导致电气距离缩短,面临低电网阻抗带来的稳定性挑战。本文提出基于阻抗增强的稳定性提升控制策略,通过等效内电压控制复用滤波电感作为耦合阻抗,物理层面增强系统耦合阻抗;结合自适应虚拟阻抗提升阻尼比,抑制功率振荡,并实现限流功能。二者协同显著提升系统在低电网阻抗下的稳定性,零电网阻抗实验验证了该方法的有效性。
解读: 该阻抗增强稳定性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。直挂式储能系统直接接入中高压电网,电气距离缩短导致的低电网阻抗问题正是阳光电源构网型储能产品面临的实际挑战。文中提出的等效内电压控制复用滤波电感作为耦合阻抗的方案,无需增加硬件成本即可物理层面增强...
基于数学形态学和Pearson相关系数的风电变流器开路故障识别方法
An Open-Circuit Fault Identification Method for Wind Power Converters Based on Mathematical Morphology and Pearson Correlation Coefficient
卢奥煊季天瑶李梦诗莫春郑欣 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
针对风电机组变流器开路故障检测中存在的鲁棒性差与计算复杂问题,提出一种结合直流母线电压与转子电流的故障识别方法。利用数学形态学提取直流母线电压特征实现故障检测,采用Pearson相关系数分析转子三相电流波形以定位故障相,并结合电流平均值确定故障桥臂。该方法计算简便,可准确识别单管与双管开路故障。理论分析与仿真结果表明,在风速、负载波动及噪声干扰下,该方法仍具有高准确率与强鲁棒性。
解读: 该故障诊断方法对阳光电源的变流器产品线具有重要参考价值。通过数学形态学和Pearson相关系数的创新组合,可提升SG系列光伏逆变器、ST系列储能变流器的开路故障诊断能力。特别是在复杂工况下的高鲁棒性特点,契合iSolarCloud平台的智能运维需求。该方法计算简单,易于工程实现,可优化现有产品的故障...
基于E类逆变器的机器人直流电机无线供电系统软开关
Soft-Switching of Wireless Power Transfer System for Robotic DC Motor Based on Class-E Inverter
毛玲 · 左孝磊 · 尹伊凡 · 赵晋斌 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
针对E类逆变器在机器人直流电机起动过程中因负载动态变化导致的持续硬开关问题,提出一种副边电容动态匹配方法,实现全时域零电压导通。通过分析电机起动至稳态运行等效负载特性,研究副边电容调节对负载的影响,确定E类逆变器软开关的工作区间,并提出动态匹配策略以维持起动全过程软开关状态。实验搭建50 W样机,结果验证了该方法在系统启动至稳定运行期间均能有效实现软开关,提升了系统效率与可靠性。
解读: 该研究的软开关技术对阳光电源的车载OBC和充电桩产品线具有重要参考价值。E类逆变器的副边电容动态匹配方法可优化车载充电机的无线充电模块,提升充电效率和可靠性。研究中的全时域零电压导通技术可应用于高频隔离DC-DC变换环节,有助于降低OBC和充电桩的开关损耗。此外,该负载动态匹配策略对SG系列光伏逆变...
基于风储一体化的构网型直驱风电机组暂态支撑能力提升策略研究
Research on Transient Support Capability Enhancement Strategy of Grid-Forming Direct-Drive Wind Turbines Based on Wind-Storage Integration
蔡光颜湘武李锐博贾焦心张书瑞 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
针对构网型直驱风机因最大功率跟踪运行模式及有限旋转动能导致的暂态支撑能力受限问题,本文建立其与风储一体机的动态模型。通过分析频率、电压跌落下的暂态响应,揭示风机动态特性对支撑能力的约束;结合风储系统能量流动特征,分解虚拟同步控制的暂态响应功率,提出基于功率分解的储能驱动控制策略,实现转子动能与储能的协同调用。最终形成风储一体化的暂态支撑能力提升策略。仿真结果表明,该策略可有效提升风储系统的主动支撑性能,为高比例风电并网提供技术支撑。
解读: 该研究对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。文中提出的基于功率分解的储能驱动控制策略,可直接应用于ST系列储能变流器的VSG控制优化,提升系统暂态支撑性能。特别是对PowerTitan大型储能系统,该技术有助于提高其在风储联合应用场景下的协同控制能力。研究成果也可迁移应用到公司的构网型光伏逆...
基于特征子系统的跟网/构网设备混合外送系统小干扰稳定性分析
Small-Signal Stability Analysis of Grid-Following/Grid-Forming Equipment Hybrid Transmission Systems Based on Characteristic Subsystems
唐宇 · 胡光 · 刘永江 · 付强 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
新能源外送系统呈现跟网与构网设备混合并网趋势,其高阶动态及异构设备集群与网络间的复杂交互给小干扰稳定分析带来挑战。本文提出一种基于特征子系统的分析方法,通过模式等效将高维系统降阶为两机互联特征子系统,保留关键动态交互,实现高效准确的小干扰稳定性分析。构建全阶模型,结合矩阵块对角化与节点分裂技术,解决设备数量不平衡问题,并通过时域仿真验证了方法的有效性与结论的正确性。
解读: 该混合外送系统小干扰稳定性分析技术对阳光电源PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器的集群并网具有重要应用价值。研究提出的特征子系统降阶方法可直接应用于ST储能变流器的GFM/GFL混合控制策略优化,解决大规模新能源基地中构网型储能与跟网型光伏混合并网的稳定性评估难题。该方法能高效分析异构设...
面向全场景安全的储能投资高效规划方法
An Efficient Planning Method for Energy Storage Investment towards Full-Scenario Security
程曹阳 · 杨知方 · 余娟 · 王新刚 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
随着新能源渗透率提升,储能规划对电力系统安全与灵活性至关重要。现有方法因仅考虑少量场景而难以保障全场景安全性,且全场景校核计算成本高昂。为此,本文提出一种兼顾安全性与计算效率的闭环规划框架,引入基于全场景排序的场景更新策略,并结合自组织映射神经网络与关键指标排序生成初始关键场景集,无需预设聚类数,有效保留场景特征。算例验证表明,该方法在确保全场景安全与最优的前提下显著减少场景数量,提升求解效率。
解读: 该储能规划方法对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ESS集成方案具有重要应用价值。通过全场景安全校核与高效场景筛选技术,可优化ST系列储能变流器在电网侧的容量配置与选址决策,确保在高比例新能源接入下的系统安全性。自组织映射神经网络的场景识别方法可集成至iSolarCloud云平台,实现储能投...
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