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用于E-STATCOM应用的Delta模块化多电平变换器分析
Analysis of a Delta Modular Multilevel Converter for E-STATCOM Applications
Hector Fretes · Daniel Westerman Spier · Eduardo Prieto-Araujo · Oriol Gomis-Bellmunt · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年9月
本文对作为带储能功能的静止同步补偿器（STATCOM）运行的Delta模块化多电平变换器进行了分析，明确了其自由度（DOFs）的作用。自由度指完全确定电路所有电气变量所需的最小参数集，此处为桥臂施加电压。通过建立变换器的动态微分方程并进行对角化处理，得到三个解耦的等效电路，其中两个与交流系统功率交换相关，第三个对应于变换器内部功率平衡。该分析有助于理解其运行机理并指导控制策略设计，最后通过不同工况下的仿真结果验证了数学模型与变换器开环开关模型的一致性。
解读: 该Delta-MMC拓扑及其自由度解耦分析对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的E-STATCOM功能开发具有重要价值。研究揭示的三解耦等效电路模型（两个交流功率通道+一个内部平衡通道）可直接应用于ST储能系统的无功补偿与有功调节协同控制策略优化，提升电网支撑能力。Delt...
跟网型与构网型变流器并存电力系统的混合频域建模与稳定性分析
Hybrid Frequency-domain Modeling and Stability Analysis for Power Systems with Grid-following and Grid-forming Converters
Ni Liu1Hong Wang1Weihua Zhou2Jie Song3Yiting Zhang1Eduardo Prieto-Araujo3Zhe Chen4 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着可再生能源装机容量的增加，电网对并网变流器的控制要求日益多样化，系统稳定性分析复杂度上升。本文通过多种频域模型揭示其差异，阐明将自稳定变流器传递函数假设为无右半平面（RHP）极点的局限性。讨论了跟网型（GFL）与构网型（GFM）变流器频域建模的适用性，建议含理想源的GFM变流器应采用P/Q-θ/V导纳模型而非V-I阻抗模型，并通过两个案例验证其合理性。提出一种适用于多GFL与GFM变流器共存系统的混合频域建模框架及稳定性判据，该判据在应用奈奎斯特判据时无需检查非无源子系统的RHP极点数，简化...
解读: 该混合频域建模方法对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的协同稳定性分析具有重要价值。文章提出的P/Q-θ/V导纳模型可直接应用于PowerTitan储能系统的构网型控制优化，解决传统V-I阻抗模型在含理想源GFM变流器建模中的局限性。所提混合频域稳定性判据无需检查RHP极点，可显著简化光...
资源感知的构网型同步控制：设计、分析与验证
Resource-Aware Grid-Forming Synchronization Control: Design, Analysis and Validation
Jaume Girona-Badia · Vinícius Albernaz Lacerda · Daniel Westerman Spier · Eduardo Prieto-Araujo 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
本文提出了一种适用于并网形成（GFM）模式下可再生能源发电的功率同步环方案，该方案考虑了直流侧连接资源的限制。在资源可能无法提供 GFM 结构所需交流电功率的情况下（例如资源不足），直流电压可能会降至令人担忧的低值，从而导致变流器可能停机。所提出的考虑资源的 GFM（RAGFM）方案能够在维持面向交流电网的 GFM 运行特性的同时调节直流母线电压。针对基于逆变器的电源（IBR）的两种运行模式对该控制方案进行了分析。第一种模式下，电源提供恒定功率；第二种模式则考虑电源以功率备用方式运行。所建议控制...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项资源感知型构网控制技术对我司光伏逆变器和储能系统产品线具有重要战略意义。该技术针对新能源并网的核心痛点——直流侧资源波动与交流侧构网需求的矛盾，提出了兼顾DC母线稳定性与AC侧构网特性的协同控制方案，这与我司在高比例新能源并网场景下的技术需求高度契合。 从产品应用价值...
双端口构网型互联电力变换器在交直流混合电网中的小信号稳定性及硬件验证
Small-Signal Stability and Hardware Validation of Dual-Port Grid-Forming Interconnecting Power Converters in Hybrid AC/DC Grids
Josep Arévalo-Soler · Mehrdad Nahalparvari · Dominic Groß · Eduardo Prieto-Araujo 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
互联电力变换器（IPCs）是实现高压交流（HVac）与高压直流（HVdc）子网互联的关键设备。为确保交直流混合系统稳定运行，传统控制需根据网络结构在各IPC端口分别配置跟网型（GFL）或构网型（GFM）控制。而双端口GFM控制可在所有IPC上统一应用，主动稳定交流与直流端口电压。本文基于交直流混合导纳模型、特征值灵敏度及算例分析，系统比较了交流GFM、交流GFL与双端口GFM的动态特性。结果表明，双端口GFM控制在更宽频率与工况范围内呈现耗散性，对运行点变化的小信号敏感性显著降低，且在严重故障下...
解读: 该双端口构网型控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究验证的双端口GFM控制可统一应用于交直流混合场景，相比传统GFL/GFM混合配置，在宽频域呈现更优耗散特性，对运行点变化的小信号敏感性显著降低。这为阳光电源在交直流混合微网、直流耦合储能系统中的...
基于本地电网感知的最优动态辅助服务提供
Optimal Dynamic Ancillary Services Provision Based on Local Power Grid Perception
Verena Häberle · Xiuqiang He · Linbin Huang · Eduardo Prieto-Araujo 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年8月
在本文中，我们提出了一种基于本地电网感知的系统闭环方法，用于为换流器接口发电系统提供最优动态辅助服务。具体而言，我们以参数化传递函数矩阵的形式对快速频率和电压调节等动态辅助服务进行结构化编码，该矩阵包含多个参数，用于定义一组不同的可行响应行为，我们的目标是从中找到换流器系统要实现的最优行为。我们的方法基于所谓的“感知与优化”（P&O）策略：首先，我们识别换流器系统互联端子处的电网动态等效模型。其次，我们考虑所识别的电网等效模型与参数化传递函数矩阵的闭环互联，并对传递函数参数集进行优化，从而为辅助...
解读: 该研究提出的本地电网感知控制策略对阳光电源的储能和光伏产品线具有重要应用价值。特别适用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的辅助服务功能优化，可实现无需广域通信的自适应控制。通过将该技术集成到现有的GFM/GFL控制架构中，可提升PowerTitan等大型储能系统的电网支撑能力，优化电压/频率调...
我们需要多少台构网型变流器？——从小信号稳定性和电网强度角度的思考
How Many Grid-Forming Converters Do We Need? A Perspective From Small Signal Stability and Power Grid Strength
Huanhai Xin · Chenxi Liu · Xia Chen · Yuxuan Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月
构网型（GFM）控制因其对电网友好的动态特性，特别是交流侧的“电压源特性”，被认为是将大规模电力电子变流器接入现代电网的一种有前景的解决方案。GFM变流器的电压源特性可为电网提供电压支撑，从而增强电网（电压）强度。然而，跟网型（GFL）变流器也可通过合理调节其无功电流来实现交流电压幅值的恒定控制，这使其也可能表现出类似电压源的特性。目前，GFL和GFM变流器的电压源特性之间的本质区别是什么，以及哪种类型的电压源特性能够增强电网强度，仍不明确。本文将证明，就小信号动态特性而言，只有GFM变流器能提...
解读: 该研究为阳光电源构网型产品配置提供重要理论依据。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器，可优化GFM/GFL混合配置策略：在PowerTitan大型储能系统中，无需全部单元采用GFM控制，通过小信号稳定性分析确定最优GFM渗透率，既保证弱电网支撑能力，又降低控制复杂度和成本。研究提出的电网强度量...