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构网型变流器多目标约束下的故障穿越策略
Fault Ride-Through Strategy for Grid-Forming Converters Satisfying Multi-Objective Constraints
Mingkun Gao · Yandong Chen · Cong Luo · Zhiwei Xie 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月 · Vol.17
本文针对构网型变流器（GFMC）在故障穿越（FRT）中需兼顾暂态同步稳定性、电流限幅与无功支撑的耦合难题，提出一种自适应FRT策略，通过协同调节有功/电压参考及虚拟电阻，实现零电压跌落下的多目标满足，并经仿真与实验验证其优越性。
解读: 该研究直接支撑阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及新一代构网型光储一体机在弱电网/故障工况下的高可靠并网能力。其自适应虚拟阻抗与多目标协同控制方法可集成至iSolarCloud智能控制层，提升组串式逆变器（如SG225HX）在构网模式下的LVRT性能与黑启动响应。建议在PowerTitan...
满足多目标约束的构网型变流器低电压穿越策略
Fault Ride-Through Strategy for Grid-Forming Converters Satisfying Multi-Objective Constraints
Mingkun Gao · Yandong Chen · Cong Luo · Zhiwei Xie 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
暂态同步稳定性（TSS）、电流限幅与无功功率支撑（RPS）是构网型变流器（GFMC）故障穿越（FRT）需满足的关键目标。然而，三者间复杂的耦合关系及GFMC作为电压源无法直接控制电流的特性，给FRT带来显著挑战。本文首先分析三目标间的耦合关系，揭示相电流、无功电流与故障涌流的形成机理与控制机制；据此提出一种自适应FRT策略，通过协同调节有功功率、电压参考值及虚拟电阻，实现多目标约束下的可靠穿越，即使电压跌落至零亦可有效运行，且易于实现。仿真与实验验证了该策略在TSS与RPS性能上的优越性。
解读: 该多目标约束FRT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。当前构网型控制面临暂态稳定、电流限幅与无功支撑三重约束的耦合难题，该研究提出的自适应协同调节方案（有功功率-电压参考-虚拟电阻）可直接应用于ST储能变流器的GFM控制算法优化，提升零电压穿越能力。特...
风电机组接入LCC-HVDC系统下的故障穿越期间电压稳定与支撑研究
Voltage Stability and Support in Wind Farm Integrated LCC-HVDC Systems During FRT
Qi Xie · Zixuan Zheng · Yifei Guo · Xianyong Xiao · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年8月 · Vol.41
本文针对风电场接入LCC-HVDC送端系统在故障穿越（FRT）期间的动态电压支撑（DVS）引发的分段响应问题，提出准静态分段模型，揭示新型非光滑FRT诱导分岔（FRTNB），并提出自适应LCC-HVDC控制策略，在无需电网参数下提升电压稳定性。
解读: 该文对阳光电源风电变流器及构网型储能系统（如PowerTitan在新能源基地配套应用）具重要参考价值。其FRT分段建模与非光滑分岔分析方法可迁移至阳光电源ST系列PCS在弱电网/直流外送场景下的暂态电压协同控制优化；建议将文中自适应DVS策略融入iSolarCloud智能平台的风电-储能协同FRT模...
基于统一故障穿越能力的构网型逆变系统弹性评估指标
Unified Fault Ride-Through Capability-Based Resilience-Aware Metrics for Grid-Forming Inverter-Based Systems
Han Zhang · Rui Liu · Xiaoting Wang · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文针对构网型（GFM）逆变器，探讨了故障期间电流限制策略对系统安全与弹性的影响。文章提出了一套基于故障穿越（FRT）能力的弹性评估指标，旨在满足最新IEEE标准及电网规范要求，通过优化电流限制策略，提升逆变器在弱电网及故障工况下的运行稳定性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型技术布局。随着电力系统转动惯量降低，PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏逆变器对GFM控制策略的需求日益迫切。文章提出的FRT弹性评估指标，可指导阳光电源优化逆变器在极端故障下的电流控制逻辑，提升产品在弱电网环境下的支撑能力。建议研发团队将该评估体系集成至i...
负载短路下双有源桥变换器的故障特性与穿越方法
Fault Characteristics and Riding-Through Methods of Dual Active Bridge Converter Under Short-Circuit of the Load
Yangfan Chen · Yu Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文针对直流配电网中的故障穿越（FRT）问题，重点分析了双有源桥（DAB）变换器在负载短路最差工况下的瞬态故障特性。通过对不同短路位置的深入研究，揭示了故障演变机理，为提升变换器在极端工况下的可靠性与故障穿越能力提供了理论支撑。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）中DC-DC模块的核心拓扑。该研究对短路故障特性的分析，直接关系到PCS在极端电网波动或负载侧短路时的硬件保护策略与控制鲁棒性。建议研发团队参考文中的最差工况（WCS）分析方法，优化PCS的故障检测算法与限流控制策略，...
一种基于MMC内部电容储能的新型故障穿越策略
A Novel Fault Ride-Through Strategy Based on Capacitor Energy Storage Inside MMC
Yuntao Xiao · Li Peng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
针对模块化多电平换流器（MMC）直流侧短路故障，传统全桥子模块故障穿越策略虽能快速切断电流，但会导致交流侧有功功率骤降，引发电网电压与频率振荡。本文提出一种利用MMC内部电容储能的新型故障穿越策略，旨在平抑功率波动，提升系统在故障期间的稳定性。
解读: 该研究针对MMC拓扑的故障穿越优化，对阳光电源的大型地面光伏电站及高压直流输电（HVDC）相关业务具有重要参考价值。虽然阳光电源目前主打组串式和集中式逆变器，但随着电网对构网型（GFM）技术及高压大功率并网要求的提升，MMC技术在大型储能电站及风电变流器领域的应用潜力巨大。该策略有助于提升系统在极端...
电网故障期间确保稳定平衡点存在的电压源变换器电流参考控制方案
Current Reference Control Scheme of Voltage Source Converters to Ensure the Existence of Stable Equilibrium Points During Grid Fault
Zhihao Wang · Guofang Zhu · Heng Wu · Xuesong Gao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
在电网故障穿越（FRT）期间，维持与电网的同步对并网电压源变换器（VSC）至关重要。不当的电流参考值可能导致稳定平衡点（SEP）缺失，进而引发失步。本文针对该问题，提出了一种新型电流参考控制方案，旨在确保故障期间稳定平衡点的存在，从而提升变换器在复杂电网环境下的运行稳定性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心业务——光伏逆变器（组串式、集中式）及储能变流器（PCS）。在电网故障（如低电压穿越）期间，逆变器的同步稳定性是保障电站安全的关键。该文献提出的控制策略能有效优化逆变器在弱电网或故障工况下的电流参考控制，提升产品在复杂电网环境下的鲁棒性。建议研发团队将此算法集成至iSol...
双馈风电机组应对严重对称电网故障所需转子电流与电压的机理分析
Mechanism Analysis of the Required Rotor Current and Voltage for DFIG-Based WTs to Ride-Through Severe Symmetrical Grid Faults
Xudong Zou · Donghai Zhu · Jiabing Hu · Shiying Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
基于双馈感应发电机（DFIG）的风电机组在严重电网故障下，因高电动势易产生过流问题。本文旨在从理论层面阐述如何在有限的变流器容量限制下，协调转子电流与电压，以实现故障穿越（FRT），为提升风电系统在极端电网条件下的稳定性提供理论支撑。
解读: 该研究聚焦于双馈风电机组在严重电网故障下的电流与电压协调控制，这对阳光电源风电变流器产品线具有重要参考价值。在电网环境日益复杂、弱电网接入要求提高的背景下，优化变流器的故障穿越控制策略，能够显著提升阳光电源风电变流器在极端工况下的可靠性与稳定性。建议研发团队借鉴文中关于转子侧电流与电压的协调机理，优...
基于自适应虚拟阻抗的构网型新能源电源不对称故障穿越控制
Asymmetric Fault Ride-Through Control of Grid-Forming Renewable Energy Sources Based on Adaptive Virtual Impedance
贾科刘芸毕天姝张旸 · 中国电机工程学报 · 2025年4月 · Vol.45
电网发生不对称故障时，现有控制策略难以有效限制构网型新能源机组在故障及恢复过程中的暂态过电流，影响其对电网的支撑能力。为此，提出一种基于电压曲线的自适应虚拟阻抗限流穿越控制策略。该方法根据电压跌落程度生成序分量虚拟阻抗，并结合变流器电流耐受能力确定正负序自适应阻抗系数，在维持构网型控制电压源特性的前提下，将暂态电流限制在器件安全范围内。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提策略在不对称故障下的有效性与正确性。
解读: 该自适应虚拟阻抗故障穿越技术对阳光电源构网型产品具有重要应用价值。可直接应用于PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器的GFM控制策略，解决电网不对称故障时暂态过电流威胁功率器件安全的核心问题。通过电压跌落程度自适应调节正负序虚拟阻抗，既保持构网型控制的电压源特性和电网支撑能力，又将故障电流...
一种具有直流故障穿越能力的模块化换流器用于架空线VSC-HVDC应用
A Modular Commutated Converter With DC Fault Ride-Through Capability for Overhead-Line-Based VSC-HVDC Application
Ruihang Bai · Biao Zhao · Xueyin Zhang · Lin Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
基于架空线的VSC-HVDC系统常面临直流短路故障，因此具备直流故障穿越（DC-FRT）能力的换流器至关重要。本文提出了一种具有DC-FRT能力的混合模块化换流器（H-MCC）。该拓扑通过混合直流开关隔离故障线路，并采用能量吸收支路实现快速故障清除。
解读: 该研究关注高压直流输电（HVDC）领域的直流故障穿越技术，虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统及风电变流器，但该拓扑中涉及的“故障隔离”与“能量吸收”技术理念，对阳光电源大型储能系统（如PowerTitan系列）在直流侧故障保护及高压直流并网应用具有参考价值。随着阳光电源在大型地面电...
用于海上风电VSC-HVdc系统高容量直流斩波器实现软开关运行的有源缓冲电路
An Active Snubber Circuit for High-Capacity DC Chopper to Achieve Soft-Switching Operation for Offshore Wind VSC-HVdc System
Sihang Wu · Xiangyu Zhang · Bei Zhang · Lei Qi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
直流斩波器（DCC）是实现海上风电VSC-HVdc系统故障穿越（FRT）的关键设备。现有方案中固态开关与金属氧化物压敏电阻直接并联，但在长达数秒的FRT过程中，高频运行会导致严重的开关损耗。本文提出了一种新型有源缓冲电路，旨在实现DCC的高效软开关运行，提升系统可靠性与效率。
解读: 该技术对于阳光电源的风电变流器业务具有重要参考价值。海上风电VSC-HVdc系统对高压、大功率下的故障穿越能力要求极高，该有源缓冲电路方案能有效降低直流斩波器在高频开关下的损耗，提升变流器热管理水平及可靠性。建议研发团队评估该拓扑在阳光电源海上风电变流器产品中的应用潜力，特别是在优化系统体积与提升F...
基于内电压矢量的双馈感应风力发电机故障穿越不对称电网形成控制
Grid-Forming Control of DFIG-Based Wind Turbine Generator by Using Internal Voltage Vectors for Asymmetrical Fault Ride-Through
Xinquan Chen · Yuanzhu Chang · Ilhan Kocar · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
摘要：构网型（GFM）控制使基于逆变器的电源（IBRs）具备强大的频率和电压支撑能力。这对于基于双馈感应发电机的风力发电机组（基于DFIG的WTG）而言也颇具前景。然而，在发生不对称故障时，采用GFM控制的基于DFIG的WTG（GFM - DFIG）可能会出现转子侧变流器（RSC）过流和过调制的问题。因此，本文从正序、负序和暂态分量的角度出发，基于电网电压形成机制，为GFM - DFIG提出了不对称故障穿越（FRT）控制策略。首先，设计了内部电压矢量用于评估不对称FRT能力。然后，提出了正 - ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的基于内部电压矢量的双馈风电机组构网型控制技术具有重要的参考价值和战略意义。虽然研究对象是风电领域的DFIG系统，但其核心的构网型（GFM）控制理念与阳光电源在光伏逆变器和储能系统中推进的技术路线高度契合。 该技术的核心价值在于解决了构网型控制在不对称故障工况...
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...
基于多能量协调控制的全直流风电系统陆上交流故障穿越策略
Multiple Energy Coordinated Control Based Onshore AC Fault Ride-Through Strategy for an All-DC Wind Power System
Bobo Zhang · Jinyu Wang · Chenyu Guo · Ziquan Wang · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
全直流海上风电场因无需大量无功补偿、消除同步稳定性问题且运行效率高，成为传统交流风电场的有力替代方案。然而，其交流故障穿越能力面临拓扑结构特殊、故障传播迅速等挑战，制约了实际应用。本文提出一种基于多能量协调控制（MECC）框架的新型交流故障穿越策略，协同整合高压直流输电系统的电容能量控制与直流风电机组的自适应功率削减控制，根据故障严重程度依次调控电容静电能、转子动能、耗能电阻热能及风能，快速消除功率盈余。该策略有效抑制直流过电压，提升能量利用率并延长连续运行时间。典型交流故障下的仿真结果验证了所...
解读: 该文提出的多能量协调控制(MECC)框架对阳光电源的储能与风电产品线具有重要借鉴价值。其电容能量与功率削减的协同控制思路可优化ST系列储能变流器的故障穿越性能,特别是在PowerTitan大型储能系统中实现更精准的能量管理。文中的自适应功率控制策略也可用于完善风电变流器的低电压穿越(LVRT)能力。...
基于储能边界分析的大规模风电场故障后最优协调电压控制
Optimal Coordinated Post-Event Voltage Control With Energy Storage Boundary Analysis for Large-Scale Wind Farms
Juan Wei · Lai Wei · Sheng Huang · Bozhong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年12月
本文提出了一种结合储能边界分析的最优协调故障后电压控制（OPVC）方案，旨在增强大型风电场（WFs）的故障穿越（FRT）能力，同时降低故障期间的风电损失。通过考虑变流器电流的可行区域，对风力发电机（WT）的动能存储（KES）潜力进行了量化。建立了风电场的分层模型预测控制（MPC）模型，以实现最优的故障穿越性能。在上级控制中，考虑功率指令确定最优功率参考值，并将其作为下级控制器的输入，可使风力发电机的端电压保持在电网规范规定的可行范围内。在下级控制中，对风力发电机的 d 轴和 q 轴电流参考值进行...
解读: 该故障后协调电压控制技术对阳光电源ST系列储能变流器与PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的储能SOC边界约束策略可直接应用于风光储混合电站的ESS集成方案，优化储能系统在电网故障时的动态响应。通过协调控制算法，可提升SG系列光伏逆变器与储能系统的协同低电压穿越能力，加快故障后...
不平衡电网条件下的构网型逆变器并网资源：挑战、解决方案与前景
Grid-Forming IBRs Under Unbalanced Grid Conditions: Challenges, Solutions, and Prospects
Xinquan Chen · Siqi Bu · Ilhan Kocar · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年6月
基于逆变器的资源（IBRs）在电网中的渗透率持续增长，其在不平衡电网条件下的控制行为可能影响系统稳定性与保护性能。本文评估了主流构网型控制IBRs（GFM-IBRs）在不平衡条件下的运行性能，并提出新的分析框架。通过文献综述与基准系统的电磁暂态（EMT）仿真，研究GFM-IBRs对系统动态特性、保护及故障穿越能力的影响。构建适用于全功率变换器GFM-IBRs的通用FRT控制结构，对比分析序分量分解、正序电流限幅、负序控制及电流协调等现有方法，揭示其优缺点。最后探讨关键挑战，展望未来研究方向。
解读: 该研究对阳光电源构网型储能与光伏产品具有重要应用价值。针对不平衡电网条件下的GFM控制挑战，可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的控制策略优化。文中提出的序分量分解、正负序电流协调及FRT控制框架，可增强阳光电源GFM产品在电网故障时的穿越能力和保护性能。特别是负序电流抑...
构网型电力变换器的故障穿越能力：一种抗饱和方案
FRT Capability of Grid-Forming Power Converters: An Antiwindup Scheme
Yousef Khayat · Peiyuan Chen · Massimo Bongiorno · Bengt Johansson 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对构网型（GFM）变换器在电网电压跌落、相位跳变及频率剧烈波动等故障期间的稳定性问题，提出了一种抗饱和控制策略。旨在解决变换器过流能力受限导致的暂态同步失稳问题，提升其在弱电网或故障工况下的故障穿越（FRT）能力。
解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型技术领域的战略布局。随着高比例可再生能源接入，PowerTitan等储能系统及大型光伏逆变器对构网型控制的需求日益迫切。本文提出的抗饱和方案能有效解决故障期间电流限幅导致的同步失稳，对提升阳光电源产品在弱电网环境下的电网支撑能力（如黑启动、惯量支撑）具有重要参考价值。建...
一种用于架空线传输的混合模块化多电平变换器
MMC）直流短路故障穿越策略
Shenghui Cui · Seung-Ki Sul · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
模块化多电平变换器（MMC）是VSC-HVDC输电的核心技术。针对架空线传输中常见的瞬时性直流短路故障，本文提出了一种全面的直流故障穿越（FRT）策略，旨在提升系统在故障期间的可靠性与稳定性，确保电网安全运行。
解读: 该研究聚焦于高压直流输电（HVDC）领域的MMC拓扑及故障穿越技术。虽然阳光电源目前的核心业务集中在光伏逆变器、储能系统（如PowerTitan系列）及风电变流器，但随着公司在大型地面电站及电网侧储能业务的深入，高压电力电子变换器的故障穿越能力对于提升系统并网稳定性至关重要。该策略中关于混合MMC拓...
针对电网阻抗不对称的不平衡故障下逆变器电压支撑控制
Voltage-Support Control of Inverter-Based Resources During Unbalanced Faults Addressing Grid Impedance Asymmetry
Antonio Di Pasquale · Emanuele Fedele · Mario Pagano · Renato Rizzo · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
电压支撑是逆变器资源在故障期间维持电网稳定性的核心要求。短路故障是极具破坏性的扰动，可能导致设备故障或停电。本文针对电网阻抗不对称情况，研究了逆变器在不平衡故障下的故障穿越（FRT）策略，旨在提升现代电力系统在复杂电网环境下的电压支撑能力与运行可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统在弱电网及复杂电网环境下的并网性能。在电网阻抗不对称的极端工况下，传统的控制策略易导致电压支撑失效。通过引入该文提出的不对称故障下的电压支撑控制算法，可显著提升阳光电源逆变器在弱电网环境下的低电压穿越（LVRT）能力及电网适...
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...
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