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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...
基于复转矩系数的无内环构网变流器低频振荡分析与抑制策略
Low-frequency Oscillation Analysis and Suppression Strategy of Grid-forming Converters without Inner Loop Based on Complex Torque Coefficient
陈雪韬 · 吴超 · 王简 · 王勇 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49
在高电力电子化系统中，无内环构网变流器因控制简单、电压源特性优良而广泛应用，但在弱阻尼系统中易引发低频振荡。本文采用复转矩系数法，揭示其失稳机理在于常值虚拟阻抗在低频段缺乏相位滞后，难以提供有效阻尼转矩，且增大虚拟阻抗会加剧无功环路负阻尼。为此，提出基于低通滤波器的虚拟阻抗策略，增强系统低频阻尼转矩。仿真与StarSim半实物实验结果验证了该策略对低频振荡的有效抑制能力。
解读: 该研究对阳光电源的储能和大型光伏产品线具有重要参考价值。无内环GFM控制在ST系列储能变流器和大功率SG系列逆变器中可简化控制结构,提升系统稳定性。提出的低通滤波型虚拟阻抗策略可有效解决PowerTitan等大型储能系统在弱电网下的低频振荡问题。这对提升阳光储能产品在高渗透率新能源场景下的并网性能具...
构网型下垂控制本质及虚拟阻抗对其源端特性的影响分析
Grid-Forming Droop Control Nature and Analysis of Virtual Impedance Impact on Its Source-Side Characteristics
秦晓辉 · 范宸珲 · 齐磊 · 丁保迪 等7人 · 中国电机工程学报 · 2025年15月 · Vol.45
在双碳目标背景下，新型电力系统呈现“双高”特征，电网强度趋弱，构网型控制迎来发展机遇。下垂控制及其优化技术虚拟阻抗因静态特性简洁而广受关注，但其深层机理、动态因果关系及虚拟阻抗对无功-电压特性的影响尚不明确。本文深入探讨下垂控制的本质与适应性，分析虚拟阻抗对源端输出特性的影响，结合仿真验证，并与戴维南等效系统对比，提出网侧电压参考设计方法及双向虚拟阻抗策略，兼顾正常运行时的电压支撑与故障下过电流抑制。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制策略具有直接应用价值。文章揭示的下垂控制深层机理和虚拟阻抗对无功-电压特性的影响分析，可优化阳光电源GFM控制算法中的电压支撑能力。提出的双向虚拟阻抗策略能同时解决正常运行时的电压调节与故障时的过流抑制问题，这对弱电网场...
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...
基于抗饱和方法的可调虚拟阻抗以增强限流条件下的暂态稳定性和构网能力
Adjustable Virtual Impedance via Anti-windup Method for Enhancing Transient Stability and Grid-Forming Capability Under Current Limiting Conditions
Seongyeon Kim · Ki-Hyun Kim · Shenghui Cui · Jae-Jung Jung · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种在电流限制条件下增强暂态稳定性和电网形成（GFM）能力的新方法。该方法采用具有反计算抗积分饱和策略的双环矢量电压控制，利用可调增益来调整等效虚拟阻抗的电抗与电阻之比。该方法确保了在电网正常和异常状态转换期间的无缝运行，同时显著提高了暂态稳定性和 GFM 能力。理论分析已通过 2 千伏安规模的实验得到验证，证明了所提方法的有效性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的限流条件下虚拟阻抗自适应调节技术对我司构网型逆变器产品具有重要的工程应用价值。当前，随着新能源渗透率不断提高，电网对逆变器的构网能力提出了更高要求，特别是在故障穿越和弱电网接入场景下，如何在满足电流限幅保护的同时维持系统稳定性，是行业面临的核心技术挑战。 该技...
一种符合新兴电网规程的跟网型双馈感应发电机时序故障电流限制方法
A Time-Sequential Fault Current Limiting Method for Grid-Forming DFIGs in Compliance With Emerging Grid Codes
Jiakang Wang · Xu Li · Jiyong Zhang · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月
尽管构网型（GFM）控制已在基于逆变器的资源（IBR）中广泛应用，但其在双馈感应发电机（DFIG）中的应用，尤其是在兼顾现代电网规程（GC）与故障电流限制（FCL）要求方面仍鲜有研究。本文指出，针对GFM-IBR设计的两种典型基于虚拟阻抗（VI）的FCL方法在对称故障下不适用于GFM-DFIG，不仅无法避免暂态过流，且违背了GC对有功与无功电流分配及动态响应速度的要求。为此，提出一种新型时序FCL策略，通过在不同故障阶段自适应调节VI，并同步调整GFM-DFIG内部虚拟电势以满足GC要求。基于I...
解读: 该时序故障电流限制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制具有重要应用价值。当前阳光电源储能产品已广泛应用GFM控制技术，但在对称故障下的电流限制与电网规程合规性仍面临挑战。文章提出的自适应虚拟阻抗调节方法可直接应用于ST系列产品的故障穿越策略优化，通过时序化调...
一种基于神经网络虚拟阻抗的双向电网逆变器控制新方法以改善微电网动态性能
A Novel Bi-Directional Grid Inverter Control Based on Virtual Impedance Using Neural Network for Dynamics Improvement in Microgrids
Mohamad Alzayed · Michel Lemaire · Hicham Chaoui · Daniel Massicotte · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
在微电网中，电压源逆变器通常采用下垂控制技术，并结合电压和内部电流控制回路，以实现可靠的电力供应。由于线路阻抗不匹配，标准下垂控制技术难以实现功率的均匀分配，并限制并联连接之间的环流，尤其是在高度非线性系统中。本研究旨在引入一种基于神经网络的虚拟阻抗，并将其与双向电网逆变器控制技术相结合，以提高微电网动态运行期间的稳定性。为了在各种运行场景下以较小的偏差和更好的稳定性准确跟踪需求和参考功率，所提出的技术采用前馈神经网络（FFNN）来学习逆变器暂态过程中的非线性模型。该技术无需额外的调节步骤，仅需...
解读: 该神经网络自适应虚拟阻抗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。当前阳光电源储能系统采用下垂控制实现多机并联功率分配，但线路阻抗不匹配和负载突变会影响动态响应。该研究提出的神经网络在线调节虚拟阻抗方案，可直接应用于ST储能变流器的控制算法优化，提升多台...
基于虚拟阻抗电流限制的构网型变流器无功特性及故障穿越策略
Reactive Power Characteristics and FRT Strategy for Grid-Forming Converters With Virtual Impedance-Based Current Limiting
Kailun Wang · Qiang Song · Wenhua Liu · Biao Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
摘要：构网型（GFM）变流器是一种很有前景的可再生能源接入接口。在电网故障期间，GFM 变流器本质上能提供无功功率支撑，而电流限制会显著影响其无功特性，给满足电网规范带来挑战。本研究探讨了基于虚拟阻抗（VI）的电流限制对 GFM 控制无功特性的影响。研究发现，虚拟阻抗可能会导致相位偏移，降低自然和瞬时无功支撑能力，并且由于电流幅值限制，后续的无功响应会与有功功率控制产生耦合。基于这些特性，本文提出了一种改进的故障穿越（FRT）策略。首先，建议使虚拟阻抗角与等效连接阻抗相匹配，这样可继承 GFM ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型（Grid-Forming）变流器的研究具有重要的战略意义。随着高比例新能源接入电网，构网型控制技术已成为光伏逆变器和储能系统的关键发展方向，而该论文针对虚拟阻抗限流策略下的无功特性和故障穿越能力进行深入分析，直击当前技术痛点。 该研究揭示了虚拟阻抗限流会导...
对称与不对称故障下跟网型逆变器故障穿越性能的改进
Improved Fault Ride-Through Response of Grid Forming Inverters Under Symmetrical and Asymmetrical Faults
Imran Khan · Suryanarayana Doolla · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年6月
由于电网形成逆变器能对电网扰动做出瞬时响应，因此对其电压源特性有需求。然而，这可能会导致在故障期间出现大电流。因此，需要先进的方法来辅助实现成功的故障穿越（FRT），同时不影响半导体开关的电流限制。本文提出了一种基于虚拟阻抗的方案来控制稳态电流，同时利用有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）的直接调制方案来限制瞬态电流峰值。所提出的方法能在对称和不对称故障期间限制逆变器电流。所提出的电网形成控制在正常电压和电压骤降水平下均表现出高带宽特性。此外，还可以控制不对称故障期间的负序电流注入。在电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型逆变器故障穿越技术的研究具有重要的战略价值。随着新能源装机容量不断提升，电网对逆变器的构网能力和故障穿越性能提出了更高要求，这与我们在光伏逆变器和储能系统领域的核心竞争力直接相关。 该论文提出的虚拟阻抗结合有限集模型预测控制（FCS-MPC）的方案，有效解决...