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预定义时间观测器结合滑模控制通过构网型换流器实现异质电力系统快速频率支撑
Predefined-time Observer-based Sliding Mode Control for Fast Frequency Support in Heterogeneous Power System Through Grid-Forming Converter
Sunhua Huang · Zhao Xu · Linyun Xiong · Yang Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年6月
在可再生能源占比高且广泛使用电力电子设备的低惯量异构电力系统中，系统受到扰动时会面临严重的频率稳定性问题。基于虚拟同步发电机（VSG）控制的构网型（GFM）变流器具有电压源特性，可提供惯量和频率支撑。本文针对基于VSG的GFM变流器提出了一种基于预设时间观测器的滑模控制器（PTOBSMC），以在负载和跟网型（GFL）可再生能源大幅变化的异构电力系统中提供频率支撑。建立了由GFM变流器、GFL可再生能源和同步发电机组成的异构电力系统模型。提出了预设时间观测器，以准确估计GFL风力发电机输出功率和负...
解读: 该预定义时间观测器结合滑模控制技术对阳光电源构网型产品线具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的GFM控制策略优化，提升频率支撑能力；同时适用于新一代SG系列光伏逆变器的虚拟惯量控制。该方法通过固定收敛时间观测器和鲁棒控制设计，可显著提升阳光产品在低惯量电...
仅采用逆变器电流反馈的电容耦合主动阻尼LCL型高速永磁同步电机驱动控制方法
Inverter-Current Feedback-Only Control Method for LCL-Equipped HSPMSM Drives With Capacitively Coupled Active Damper
Jiaxin Zhou · Yunkai Huang · Fei Peng · Yu Yao · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
本文提出一种适用于带电容耦合主动阻尼器的LCL型高速永磁同步电机（HSPMSM）驱动系统的仅逆变器电流反馈控制方法。该方法仅需采样逆变器侧电流，满足现有工业应用中对单一电流反馈的需求。基于LCL型驱动系统的双源模型构建控制策略，并设计具有强参数鲁棒性的系数选取方法。所提方法显著降低了阻尼器的电压应力，从而减少其开关损耗，使其可采用低成本低压MOSFET而非昂贵的SiC-MOSFET实现。3 kW–12 kr/min（1000 Hz）实验平台验证了该方法的有效性。
解读: 该LCL滤波器单电流反馈控制技术对阳光电源储能与电驱产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，LCL滤波器广泛用于并网谐波抑制，该方法仅需逆变器侧电流采样即可实现稳定控制，可简化传感器配置、降低系统成本。电容耦合主动阻尼方案将阻尼器电压应力降低至可用低压MOSFET替代SiC器件，直接降低BO...
基于分类的空间插值法的区域分布式光伏功率预测太阳辐照度插值
Categorical Spatial Interpolation of Solar Irradiance for Regional Distributed Photovoltaic Power Forecasting
Chenglong Ruan · Kangping Li · Zhenghui Li · Chunyi Huang 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
高空间分辨率太阳辐照度预报数据对区域分布式光伏发电预测至关重要。现有插值方法在云量变化等复杂天气下因局部辐照突变易产生较大误差。本文提出一种分类空间插值方法，通过自适应阈值将卫星短波辐射图像转化为二值辐照图，并训练3D U-net模型预测各网格未来辐照类别概率。概率图动态引导两个并行插值过程：分别利用晴空与多云区域站点数据，最终通过概率加权融合确定辐照值。真实数据案例验证了该方法的有效性与优越性。
解读: 该分类空间插值技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台和区域级储能系统调度具有重要应用价值。通过3D U-net模型实现高精度区域辐照预测，可直接应用于：1）PowerTitan大型储能系统的多时间尺度功率预测与充放电策略优化，提升储能参与电网调度的经济性；2）SG系列逆变器集群的区域功率预...
分布式预定义时间控制在时滞与输入饱和电力系统中的应用
Distributed Predefined-Time Control for Power System With Time Delay and Input Saturation
Sunhua Huang · Linyun Xiong · Yang Zhou · Fei Gao 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
本文提出了一种分布式分数阶预定义时间滑模控制器（DFOPTSMC），用于调节外部储能装置，以提高存在时滞和输入饱和的电力系统的暂态稳定性。时滞会恶化电力系统的性能，甚至导致系统不稳定。基于阿斯特恩变换定理，将存在通信时滞的电力系统模型转换为无延迟模型。同时，在实际电力系统中，外部储能装置的输出需要受到限制。为此，提出了饱和补偿系统以弥补外部储能装置输入饱和的影响。因此，提出了一种考虑通信时滞和输入饱和的DFOPTSMC来调节储能装置，该控制器具有快速响应能力和较强的调节能力，可提高电力系统的暂态...
解读: 该分布式预定义时间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。DFOPTSMC方法可直接应用于储能系统的功率调节控制，解决电网通信时滞和功率器件饱和限制问题，提升暂态稳定性。其预定义时间收敛特性可优化现有VSG虚拟同步机控制策略，实现更快速的频率响应和更强...
一种用于光伏系统接入中压直流电网的新型容错拓扑结构
A Novel Fault-Tolerant Topology for MVDC Grids Interface of Photovoltaic Generation Systems
Yizhan Zhuang · Yiming Zhang · Xiaoying Chen · Hongxi Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
独立输入、输出串联型直流 - 直流变换器能够在不借助低压直流（LVDC）母线的情况下，将光伏（PV）能源汇集到中压直流（MVDC）电网中，从而降低一次功率损耗和硬件成本。然而，在这种串联结构中，部分低压端口发生短路故障会导致整个系统失效，而中压端口发生短路故障则容易损坏设备。本文提出一种新的容错结构，可有效解决上述问题。在低压故障期间，连接在相邻子模块（SM）之间的 LC 支路能够传输能量并维持故障模块的电容电压，以确保系统持续稳定运行。当中压故障发生时，容错结构被闭锁，子模块电容反向接入故障电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对中压直流（MVDC）光伏并网系统的容错拓扑技术具有重要的战略价值。该技术通过输入独立、输出串联的DC-DC变换器直接将光伏能量汇集到MVDC电网，省去了传统低压直流母线环节，这与我们在大型光伏电站和工商业储能系统中追求的高效率、低成本目标高度契合。 该技术的核心创...
基于双极限齐次性的分布式二次控制用于受非均匀时延和执行器饱和影响的交流微电网
Distributed Secondary Control Based on Bi-Limit Homogeneity for AC Microgrids Subjected to Non-Uniform Delays and Actuator Saturations
Qingde Wang · Sunhua Huang · Linyun Xiong · Yang Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月
频率与电压是交流微电网中最关键的运行指标。针对存在非均匀通信时延和执行器饱和的交流微电网，本文提出一种基于双极限齐次性的分布式二次控制策略，实现频率恢复、平均电压调节及分布式电源间的有功与无功功率精确分配。通过引入基于历史控制输入的状态变换方法处理非均匀时延，并利用双曲正切函数逼近非光滑饱和特性，设计抗饱和固定时间控制器。结合构造的辅助双极限齐次系统，证明了闭环系统在执行器饱和约束下的固定时间稳定性。仿真结果表明，所提方法在频率/电压恢复及功率均分方面具有优越的鲁棒性与灵活性。
解读: 该双极限齐次性分布式控制技术对阳光电源PowerTitan储能系统和微电网ESS集成方案具有重要应用价值。针对多台ST系列储能变流器并联运行场景，该方法可有效解决通信网络非均匀时延和功率调节饱和问题，提升频率/电压恢复速度和功率均分精度。固定时间收敛特性可优化构网型GFM控制策略的暂态响应，抗饱和设...
VSC-HVDC集成风电场的交直流电压控制耦合建模与自适应故障穿越方法
Modelling of AC-DC Voltage Control Coupling and Adaptive Fault Ride-Through Method for VSC-HVDC Integrated Wind Farms
Jiyu Chen · Jinxin Ouyang · Fei Huang · Baixiang Huangfu · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
电网故障时，基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）集成风电场需在保障系统安全的前提下有效支撑电网电压。现有研究忽略了故障过渡阻抗引起电网复阻抗突变所导致的交直流电压控制耦合效应，可能导致直流侧暂态过电压、电网电压支撑不足或风电场有功功率损失。本文建立基于虚拟故障的故障电网等效模型，揭示了故障电网复阻抗引发的交直流电压控制耦合机理，构建了并网点电压、直流电压最大偏差与风端换流器有功功率的耦合模型，提出了集成系统最大电网电压支撑能力的量化方法，并设计了兼顾交直流电压控制的自适应对称故障穿...
解读: 该研究对阳光电源的大型储能变流器ST系列和光伏逆变器SG系列产品具有重要参考价值。文中提出的交直流电压控制耦合建模方法可优化阳光储能变流器的电网故障穿越(LVRT)控制策略,提升PowerTitan等大型储能系统的电网支撑能力。自适应故障穿越方法对改进SG系列逆变器的电网适应性具有启发意义,有助于提...
基于混合并网变换器的多功能消弧装置
A Multifunctional Arc Suppression Device Based on Hybrid Grid-Connected Converters
Zejun Huang · Qi Guo · Chunming Tu · Kai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
由于消弧装置在正常运行和单相接地故障时的电压幅值不同，导致成本高、模块利用率低的问题较为严重。为此，提出一种具备无功补偿和故障调节能力的集成式并网变流器（IGCC）。首先，本文介绍了IGCC的拓扑结构和运行机制。通过改进传统消弧装置，形成一种结合中性点钳位（NPC）和级联H桥的通用单元。在NPC模块中增加第四桥臂并与消弧电感相连，实现了两种结构的集成。NPC单元的接入不仅减少了传统消弧装置的模块数量，还为消弧装置和无功补偿装置提供了一个集成端口。其次，对IGCC的有源和无源部分参数进行了优化设计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于混合并网变流器的多功能消弧装置技术具有显著的战略价值。该技术通过整合中性点钳位型（NPC）和级联H桥拓扑，实现了无功补偿与故障调节的一体化设计，这与我司在光伏逆变器和储能系统领域追求的高集成度、多功能化发展方向高度契合。 该技术的核心创新在于通过在NPC模块中增加...
基于动态时空注意力图卷积网络与误差修正的光伏功率预测方法
PV power forecasting method using a dynamic spatio-temporal attention graph convolutional network with error correction
Zhao Zhenabd · Yufei Yang · Fei Wangabc · Nanpeng Yue 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300
摘要 优异的短期光伏发电功率预测对于制定光伏发电计划及实现电力系统的经济调度至关重要。然而，现有的短期预测方法并未深入探讨输入特征的可解释性，通常依赖静态相关性分析方法处理数值天气预报（NWP）数据，并且常常忽视对功率预测误差进行修正的关键步骤。针对上述三项研究不足，本文提出一种结合基于分解的误差修正机制的动态时空注意力图卷积网络（STAGCN）短期光伏功率预测方法。首先，采用时空重要性模型解释方法对多源NWP数据进行特征提取，识别出对模型预测具有关键作用的特征变量。其次，引入时空特征变换与融合...
解读: 该动态时空注意力图卷积网络光伏功率预测技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台及储能系统具有重要应用价值。通过多源NWP特征提取和误差修正机制,可显著提升SG系列逆变器的发电功率预测精度,优化PowerTitan储能系统的充放电策略制定。该方法的可解释性增强和动态时空建模思路,可集成至预测性...