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用于并网逆变器的带宽限制PLL设计及其稳定性保证
Design of a Bandwidth Limiting PLL for Grid-Tied Inverters With Guaranteed Stability
Zaint A. Alexakis · Antonio T. Alexandridis · Panos C. Papageorgiou · George C. Konstantopoulos · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年10月
在电力系统中，锁相环（PLL）用于实现电压源型逆变器（VSI）与电网母线电压的相位同步。传统PLL在频率和相位暂态扰动下易引发不稳定问题。为此，本文提出一种新型鲁棒同步机制——带宽限制型PLL（BaLi-PLL），通过小信号分析建立其理论特性，并推导确保系统稳定性的判据。同时，详细设计了可有效补偿滤波器及输电线路参数影响的参数整定方法。该方案能精确限定PLL带宽范围，实现快速、准确的电网同步。实验结果表明，在多种严苛扰动条件下，BaLi-PLL相较现有先进PLL具有显著更优的动态响应与稳定性，验...
解读: 该带宽限制PLL技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的并网同步性能提升具有重要价值。BaLi-PLL通过精确限定带宽范围和稳定性判据设计，可直接应用于PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制策略，增强弱电网下的相位同步鲁棒性。其滤波器参数补偿方法对阳光电源1500V高压系统...
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...
满足能力曲线要求的多同步发电机与分布式能源并网电力系统弹性分布式控制
Resilient Distributed Control for Power Systems With Multiple Synchronous Generators and DERs Satisfying Capability Curve Requirements
Theodoros E. Kavvathas · George C. Konstantopoulos · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年12月
本文针对包含多个同步发电机（SG）和逆变器接口分布式能源（DER）的电力系统提出了一种新型分布式积分控制器，该控制器可确保电网频率恢复、电压调节和精确的功率分配，同时满足各单元能力曲线对有功和无功功率施加的技术/运行约束。考虑到整个电力系统的通用非线性动态模型，并且仅考虑同步发电机和分布式能源之间的邻域通信，所提出的控制器利用不变集理论（纳古莫定理）进行了合理设计，从本质上保证了能力曲线约束，避免了现有文献中常用的可能导致不稳定的饱和单元。此外，还对闭环系统稳定性进行了研究，以证明对于不同的控制...
解读: 该弹性分布式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。研究提出的分布式积分控制器可直接应用于多储能单元协同控制场景，通过分布式协同机制实现功率快速响应，增强系统对通信延迟和量测噪声的鲁棒性，这与阳光电源储能系统在新型电力系统中的应用需求高度契合。能力曲线...