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控制与算法 构网型GFM 跟网型GFL ★ 5.0

柔直构网新能源送端系统故障响应特性计算方法

Calculation Method for Fault Response Characteristics of MMC-based Grid-Forming Renewable Energy Sending-end Systems

何佳伟 · 周博昊 · 李斌 · 闫旭 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49

故障等值建模是系统级响应特性分析的基础,但现有研究对构网型换流器的故障建模关注较少。传统跟网型设备短路电流计算方法在柔直构网系统中易出现收敛问题。本文结合构网型柔直换流器的电压-频率控制、主动降压策略及跟网型新能源的低压穿越控制,建立多类型电力电子设备的故障等值模型,提出一种考虑源模型动态切换的全网链式迭代计算方法,实现短路电流快速可靠收敛。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真验证了该方法的可行性、精确性与优越性。

解读: 该柔直构网故障响应计算方法对阳光电源构网型储能系统(ST系列)和大型新能源送出项目具有重要应用价值。文章提出的构网型换流器故障等值模型和链式迭代算法,可直接应用于PowerTitan储能系统的GFM控制策略优化,特别是主动降压策略与短路电流限制的协调设计。该方法解决了构网-跟网混合系统(ST储能+S...

风电变流技术 构网型GFM 虚拟同步机VSG ★ 5.0

基于虚拟调速控制的大型孤岛新能源基地LCC直流送出方案

A Virtual Speed Control-Based LCC-HVDC Transmission Scheme for Large-Scale Islanded Renewable Energy Bases

王凯伦宋强赵彪刘文华余占清曾嵘 · 电力系统自动化 · 2025年1月 · Vol.49

基于构网型新能源的电网换相换流器(LCC)高压直流输电为无常规电源支撑的大型新能源基地提供了一种高效外送方案。针对构网型新能源与LCC的功能定位及系统惯量与强度支撑问题,提出一种LCC-HVDC虚拟同步系统方案。通过LCC触发角控制实现有功功率与交流电压解耦,使风机变流器运行于P/f下垂型虚拟同步机(VSG)模式。采用负向功率流等价方法,将风机等效为负向虚拟负荷,LCC等效为负向虚拟原动机,并设计LCC虚拟调速控制以实现孤岛有功平衡与频率调节。从反馈控制角度分析系统稳定性对VSG虚拟惯量的要求及...

解读: 该研究提出的LCC-HVDC虚拟同步系统方案对阳光电源的构网型产品具有重要参考价值。其虚拟调速控制技术可优化ST系列储能变流器和大功率SG系列光伏逆变器的VSG控制策略,提升系统惯量支撑能力。特别是在大型新能源基地应用场景中,该方案的P/f下垂控制和故障穿越技术可增强PowerTitan储能系统的并...

储能系统技术 储能系统 多物理场耦合 ★ 5.0

用于耦合变化大的感应式电池充电系统全范围高效运行的协调电压-频率控制

Coordinated Voltage-Frequency Control for High-Efficiency Full-Range Operation of Inductive Battery Charging Systems With Large Coupling Variations

Jiayu Zhou · Giuseppe Guidi · Jon Are Suul · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

本文提出一种协调电压-频率控制方法,可在耦合条件大幅变化时实现感应式电池充电系统的全范围输出功率调节与高效率运行。该方法根据耦合状态和功率流自动切换亚谐振频率控制与谐振频率下的电压控制,无需依赖耦合系数估计。通过合理选择标称耦合参数,可最小化谐振电容电压并保持高系统效率。结合脉冲密度调制技术,确保电压控制模式下的软开关。实验验证表明,所提方法在宽耦合变化范围内兼具高效率与宽功率调控能力,峰值效率超过96.9%,大部分工况下效率高于95.5%。

解读: 该协调电压-频率控制技术对阳光电源车载充电(OBC)和无线充电桩产品线具有重要应用价值。文中提出的亚谐振与谐振频率自适应切换策略,可直接应用于电动汽车无线充电系统,解决车辆停放位置偏移导致的耦合系数大幅波动问题。结合脉冲密度调制实现全范围软开关的方法,可优化阳光电源SiC/GaN功率器件应用方案,降...

储能系统技术 储能系统 SiC器件 构网型GFM ★ 5.0

客座编辑社论:基于构网型变换器的可再生能源主导电力系统动态性能与灵活性提升专题

Guest Editorial: Special Section on Dynamic Performance and Flexibility Enhancement of RES-dominated Power Systems with Grid-forming Converters

Hassan Bevrani1Federico Milano2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1

基于逆变器的分布式发电(DG)和可再生能源(RES)被视为在经济高效获取能源的同时实现净零目标的关键手段。然而,逆变器型电源降低了系统的物理惯量并增加了不确定性。近期研究表明,DG/RES的较高渗透率可能对电网动态特性、电能质量、频率控制、电压调节及其他控制与运行问题产生负面影响,严重制约了其进一步渗透。

解读: 该专题聚焦构网型变换器在高比例可再生能源系统中的动态性能提升,与阳光电源核心技术方向高度契合。对ST系列储能变流器,GFM控制技术可增强电网支撑能力,解决低惯量问题;对SG系列光伏逆变器,可提升弱电网适应性和电压频率调节能力;对PowerTitan大型储能系统,GFM技术能实现黑启动和孤岛运行功能。...

储能系统技术 储能系统 构网型GFM 虚拟同步机VSG ★ 5.0

基于SOGI功率计算建模的单相构网型变换器功率环精确设计

Accurate Power Loop Design of a Single-Phase Grid-Forming Power Converter via Modeling of SOGI-Based Power Calculation

Jia Liu · Jinyi Su · Yadan Hou · Jingyu Guo 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

针对单相构网型(GFM)变换器设计,研究二阶广义积分器(SOGI)功率计算方法引入的周期时变性。采用功率的相量域表示建立小信号线性化模型,获得功率计算部分的线性化传递函数。将线性化传递函数用于单相虚拟同步发电机(VSG)的精确闭环极点配置设计。提出自适应状态反馈(ASF)极点分配设计方案处理周期时变性。仿真和实验验证了线性化模型在精确设计单相GFM变换器闭环中的有效性。

解读: 该单相构网型功率环精确设计技术对阳光电源单相储能和光伏逆变器的VSG功能开发有重要指导价值。SOGI功率计算线性化建模方法可应用于户用储能系统的单相构网控制器设计,提高闭环性能和稳定性。ASF极点配置方案对阳光电源SG系列单相光伏逆变器的构网型升级有借鉴意义,可实现精确的功率-频率控制。该技术对分布...

光伏发电技术 ★ 5.0

光伏发电对电弧炉钢厂频率稳定性的影响

Effect of Photovoltaic Generation on Frequency Stability in Steelworks With Electric Arc Furnaces

V. Fajardo Latorre · G. Alonso Orcajo · José M. Cano · Joaquín G. Norniella 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年9月

将可再生能源,尤其是光伏能源,整合到为钢铁厂供电的配电网中,为减少对化石燃料的依赖提供了重要契机。然而,这些能源固有的间歇性,再加上使用电子转换器导致的惯性缺失,给电力系统的稳定性带来了重大挑战。本研究旨在分析电弧炉等电力需求波动较大的大型负载,对高光伏渗透率网络频率控制的影响。分析在具有同步发电系统且光伏渗透率不同的网络上进行。系统响应受关键参数影响,如位移因数、短路阻抗、谐波和间谐波注入、电力需求变化率、等效惯性和调速器增益等。有效管理这些变量对于提高性能和最小化频率偏差至关重要。该分析基于...

解读: 该研究针对电弧炉等强波动负载场景下的光伏并网频率稳定性问题,对阳光电源工商业解决方案具有重要指导意义。研究揭示的高渗透率光伏削弱系统惯性支撑的问题,可直接应用于ST系列储能变流器与SG光伏逆变器的协同控制策略优化。建议在PowerTitan储能系统中集成虚拟同步机VSG控制算法,通过快速功率响应补偿...

储能系统技术 储能系统 多物理场耦合 ★ 5.0

失谐无线电力传输系统前端参数识别用于性能优化和负载电压调节

Front-End Parameter Identification for Performance Optimization and Load Voltage Regulation of Detuned Wireless Power Transfer Systems

Ali Zakerian · Sohrab Abbasian · Prasad Jayathurathnage · Tomi Roinila 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

无线电力传输技术在电池供电设备特别是电动汽车充电中加速应用。发射线圈与接收线圈间的可变耦合系数和可变等效负载电阻是影响系统运行的因素。由于参数变化、额定元件容差和制造不匹配,实践中无法完美匹配发射和接收电路的谐振频率。作者研究了基于非线性拟合的新系统识别方法以改善参数不确定性相关问题。采用频率控制方法调节负载电压增强运行性能。频率控制算法优化系统以实现零电压开关和低导通损耗保持运行效率。文章展示了非常经济简单的发射器电流幅值测量和参数变化检测方法,以在动态运行条件下实现新的最优工作点。

解读: 该失谐WPT系统参数识别研究对阳光电源无线充电产品优化有重要参考价值。基于非线性拟合的系统识别方法应对参数不确定性的能力与阳光新能源汽车OBC无线充电模块在实际应用中面临的耦合系数变化和负载波动场景高度契合。频率控制实现ZVS和低导通损耗的优化策略可直接应用于阳光无线充电系统的效率提升。经济简单的发...

储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

保障稳定性的自适应一、二次频率控制策略优化

Stability-Guaranteed Optimization of Adaptive Primary and Secondary Frequency Control Strategies Considering Flexible Resources

Yuxin Ma · Zechun Hu · Yonghua Song · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年5月

以电池储能为代表的灵活资源已被整合到负荷频率系统中,以缓解可再生能源渗透率不断提高所带来的频率安全风险。这些资源具有高度的灵活性,能够定制控制逻辑以提高频率控制性能。虽然已有大量研究聚焦于利用这些灵活资源对一次调频(PFR)或二次调频(SFR)的控制逻辑和参数进行优化,但对一次调频和二次调频的联合优化尚未得到深入探究。考虑到一次调频和二次调频对系统频率控制稳定性、性能和效率的耦合影响,本文首先提出了一种具有增强控制灵活性和适应性的一次调频和二次调频新框架。在该控制框架内,推导了一种基于模型的<i...

解读: 该自适应频率控制优化技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的联合优化控制器参数与储能调度方法,可直接应用于储能系统的一次调频(快速功率响应)和二次调频(AGC)功能开发。基于特征根分析的稳定性约束设计,能增强阳光电源构网型GFM控制策略在弱电网环...

储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

变惯量电力系统中用于频率控制的在线事件触发切换方法

Online Event-Triggered Switching for Frequency Control in Power Grids With Variable Inertia

Jie Feng · Wenqi Cui · Jorge Cortés · Yuanyuan Shi · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月

可再生能源的高比例接入导致电力系统惯量时变,进而恶化频率动态性能。通过调节电力电子接口资源的功率设定值参与一次调频是一种有效缓解手段,但在时变惯量下控制器设计面临稳定性与最优性挑战。本文将时变惯量下的频率动态建模为非线性切换系统,各模式对应不同惯量水平下的非线性转子运动方程。提出一种神经比例-积分(Neural-PI)控制器结构,可保证各模式下输入-状态指数稳定。进一步设计在线事件触发切换机制,从针对不同惯量优化的Neural-PI控制器集中动态选取最优控制器。IEEE 39节点系统的仿真验证了...

解读: 该变惯量频率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Neural-PI控制器与在线事件触发切换机制,可直接应用于阳光电源构网型GFM控制策略优化:在高比例新能源场景下,系统惯量随光伏SG逆变器出力波动而剧烈变化,传统固定参数VSG难以兼顾稳定...

储能系统技术 储能系统 虚拟同步机VSG ★ 5.0

具有动态虚拟惯性和频率、电流、电压限幅特性的新型虚拟同步发电机设计

Novel Virtual Synchronous Generator design with dynamic virtual inertia and bounded frequency, current and voltage characteristics

Theodoros E. Kavvathas · George C. Konstantopoulos · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年6月

本文提出一种新型虚拟同步发电机(VSG)架构,通过引入动态虚拟惯性以提升传统VSG的动态响应性能,并确保频率、输出电流和电压始终处于预设范围内。所设计的控制律根据频率变化率和频率偏差实时调节虚拟惯性,有效抑制扰动后的频率变化率(RoCoF)与最大频率偏差,同时保证虚拟惯性始终位于限定区间内且不引入非连续动态。基于向量场理论与最终有界性定理,严格证明了系统状态变量的有界性。在连接无穷大母线及含多台VSG与同步机的完整系统中均进行了稳定性分析。通过Typhoon HIL实时仿真平台与实验系统验证了该...

解读: 该动态虚拟惯性VSG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。当前阳光电源构网型GFM控制已采用VSG技术,但传统固定惯性方案在扰动响应与频率稳定间存在矛盾。本文提出的根据频率变化率和偏差实时调节虚拟惯性的方法,可显著提升ST储能系统在负荷突变和短路故障下的...

储能系统技术 储能系统 微电网 ★ 5.0

应用增强型自适应虚拟惯量控制实现电动汽车集成可再生能源微电网系统的高效频率控制

Application of Enhanced Self-Adaptive Virtual Inertia Control for Efficient Frequency Control of Renewable Energy-Based Microgrid System Integrated With Electric Vehicles

Sonalika Mishra · Preeti Ranjan Sahu · Ramesh Chandra Prusty · Sidhartha Panda 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

由于高比例可再生能源渗透导致系统惯量缺乏,孤岛微电网MG频率控制是挑战性任务。本研究提出基于模糊的自适应增强虚拟惯量控制器SAEVIC与电动汽车EV协同,克服频率控制问题。控制器旨在稳定系统频率和平衡接入EV的荷电状态SOC。通过与传统虚拟惯量控制、传统增强虚拟惯量控制和自适应虚拟惯量控制对比验证所提控制器性能。测试EV集成对系统频率动态的影响。在注入随机扰动、高低水平可再生能源、可再生能源拒绝服务攻击和内部参数变化的扰动运行条件下验证。与传统增强VI方法相比,SAEVIC方法在风光和多步负荷扰...

解读: 该虚拟惯量控制技术与阳光电源构网型储能系统高度契合。阳光PowerTitan2.0储能系统支持构网型GFM控制,可为高比例新能源微电网提供虚拟惯量。自适应增强虚拟惯量控制器SAEVIC的模糊自适应思路可应用于阳光储能系统惯量自适应功能开发。EV协同频率控制与阳光V2G技术发展方向一致。该研究验证的显...