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基于等效电路模型的构网型逆变器大信号稳定性分析
Large-Signal Stability Analysis of Grid-Forming Inverters With Equivalent-Circuit Models
Nathan Baeckeland · Diptak Pal · Gab-Su Seo · Brian Johnson 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月
本文提出了一种基于能量函数的直接方法，用于评估构网型（GFM）逆变器的大信号稳定性，该方法利用了所有相关控制层和物理层动态的等效电路表示。建模与分析框架涵盖了三种不同的一次控制、标准的电流内环 - 电压外环级联控制架构、输出 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$LCL...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于能量函数的构网型逆变器大信号稳定性分析技术具有重要的战略价值。随着新能源渗透率不断提升，电网对逆变器的构网能力提出更高要求，阳光电源作为全球领先的逆变器供应商，亟需突破传统小信号分析的局限性，应对电网大扰动场景下的稳定性挑战。 该论文提出的等效电路模型方法具有显著...
基于能量函数嵌入的准稳态模型实现连锁故障高效仿真
Efficient Simulation of Cascading Outages Using an Energy Function-Embedded Quasi-Steady-State Model
Zhenping Guo · Xiaowen Su · Kaiyang Huang · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
本文提出一种嵌入能量函数的准稳态模型，用于在考虑暂态稳定性的同时高效模拟电网连锁故障。与传统准稳态模型相比，该模型结合短期动态仿真与能量函数法，无需完整暂态稳定仿真即可评估系统暂态稳定性及故障传播过程。每次扰动后，模型首先进行短时域仿真获取扰动后轨迹，继而搜索势能局部最大点并利用牛顿法求解相关不稳定平衡点，最后基于此点估算暂态能量裕度以预测发电机失步。该模型在NPCC 140节点系统上验证了其精度与计算效率，并与嵌入暂态稳定仿真的准稳态模型进行了对比。
解读: 该连锁故障高效仿真技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统及ST系列储能变流器的电网支撑功能具有重要价值。文中提出的能量函数嵌入准稳态模型可应用于储能系统的构网型GFM控制策略优化：通过快速评估暂态稳定裕度，储能系统可在电网扰动时动态调整有功/无功输出，预防连锁故障扩散。该方法的计算高效性使其...
基于阻尼反射能量函数构建的构网型逆变器稳定性区域估计
Estimation of Stability Region for Grid-Forming Inverters Considering Switching Characteristics via Constructing Damping-Reflected Energy Functions
Cong Luo · Shuhan Liao · Yajun Liu · Yandong Chen · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
构网型（GFM）逆变器广泛应用于可再生能源与电网的接口。在低电压穿越期间，为限制故障电流，GFM逆变器会切换控制策略，导致其暂态稳定性特性与同步机不同。本文考虑虚拟阻抗引起的切换特性，从能量角度建立故障期间及故障清除后GFM逆变器暂态稳定性的分析框架。为降低稳定性区域的保守性，构造了统一的能量函数，计及阻尼损耗和无功功率控制环动态。相比现有方法，所提能量函数能直观反映阻尼作用，有效降低暂态稳定预测的保守程度。仿真与硬件在环实验验证了该方法在具有切换特性的GFM逆变器暂态稳定预测中的有效性与准确性...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统的构网型控制具有重要应用价值。针对GFM逆变器在低电压穿越期间的虚拟阻抗切换特性，所提阻尼反射能量函数方法可直接应用于优化阳光电源储能产品的暂态稳定性评估体系。相比传统保守估计，该方法能更精确预测故障穿越能力边界，指导虚拟阻抗参数整定，...
考虑多个稳定平衡点的含变流器并网发电的电力系统暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of the CIG-Embedded Power Systems Considering Multiple Stable Equilibrium Points
Yiming Wang · Shiyun Xu · Huadong Sun · Chen Shen 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年8月
本研究聚焦于高比例换流器接口发电（CIG）接入的电力系统暂态稳定性。研究发现，在大扰动下，含CIG的电力系统可能呈现多稳定平衡点（SEP）特性。这一特性及其相关的稳定潜力在传统电力系统中尚未得到深入研究，主要原因在于传统上受大容量同步发电机物理限制的影响，普遍假设系统只有单一SEP。由于临界清除时间（CCT）在存在多SEP的情况下无法再用于判定系统暂态稳定性，因此提出了绝对失稳边界（AIB）条件。研究发现，如果系统轨迹越过AIB，电力系统在大扰动后将无法保持稳定。随后，引入能量函数来评估考虑多S...
解读: 该研究对阳光电源的大型储能和光伏逆变器产品具有重要指导意义。多平衡点分析方法可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的稳定性控制优化，特别是在大规模新能源电站中的GFM控制设计。研究成果有助于提升PowerTitan储能系统在弱电网条件下的稳定运行能力，优化VSG控制策略，完善iSolar...