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模块化多电平变换器中自适应电流限制器的设计
Design of Adaptive Current Limiters in Modular Multilevel Converters
Ye Zhu · Shan Jiang · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
功率变换器中的电流限制器可在故障期间限制输出电流并保护电力半导体器件，但会削弱其对系统的短路电流贡献。本文提出一种基于桥臂电流的自适应限流方法，考虑了直流环流的影响，使模块化多电平变换器（MMC）输出电流的幅值限制随公共耦合点电压自适应调整，在电网平衡与不平衡条件下均能充分利用器件的电流额定值。该方法在电压跌落期间允许额外输出无功电流，提升MMC的短路容量。通过构网型并网MMC系统的低电压穿越实验结果验证了所提方法的有效性。
解读: 该自适应电流限制技术对阳光电源ST系列储能变流器和构网型GFM产品具有重要应用价值。研究提出的基于桥臂电流的自适应限流方法可直接应用于PowerTitan大型储能系统，在电网故障时既保护SiC功率模块又最大化短路电流贡献，提升系统低电压穿越能力。该方法考虑直流环流影响，充分利用器件电流额定值，可优化...
基于物理信息学习的风电场双机等效模型用于大规模电力系统稳定性研究
Physics-Informed Learning Based Wind Farm Two-Machine Aggregation Model for Large-Scale Power System Stability Studies
Hongyi Wang · Zhe Yang · Wenfa Kang · Pingyang Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
风电场（WFs）中风力发电机组（WTs）的聚合可以减轻建模和计算负担，但也可能降低精度。此外，在电力系统扰动下，可能难以准确确定风力发电机组的动态行为。本文基于两阶段方法，提出了一种用于电力系统暂态分析的风电场新型聚合建模方法。在第一阶段，树状图算法生成一个简单通用的模型（GM）；在第二阶段，使用针对风电场定制的偏微分方程非线性动力学函数识别（PDE - FIND）算法对通用模型进行细化，以提高初始通用模型的精度。对PDE - FIND算法的动态库进行重新构建，使其包含可能用于表达功率误差方程的...
解读: 该物理信息学习的双机等效建模技术对阳光电源的大型风电场解决方案具有重要参考价值。可直接应用于公司ST系列储能变流器的GFM控制优化,提升其在风电接入场景下的稳定性控制性能。同时该方法的物理约束融合思路可启发SG系列光伏逆变器的群控算法优化,特别是在大规模光储风多能互补电站中的协调控制。建议在Powe...
基于滑模方法的不平衡与弱电网下并网逆变器有限时间鲁棒控制器
Finite-Time Robust Controller Using Sliding Mode Approach for Grid-Connected Inverters Under Unbalanced and Weak Grids
Pooyan Alinaghi Hosseinabadi · Saad Mekhilef · Hemanshu Pota · Mostefa Kermadi 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文提出并通过实验验证了一种用于并网三相逆变器的新型无抖振有限时间滑模控制器，旨在提高注入电网的电流质量。所提出的控制器应用于电流控制环和锁相环（PLL）。该控制器融入了有限时间稳定性概念，确保在特定的调节时间内实现稳定，并且与传统的渐近稳定性相比，响应速度更快。其设计特点是在滑模面和控制律中引入了具有多个可调设计参数的新型非线性项。此外，通过对符号函数进行时间积分来平滑控制信号。这种方法在设计参数选择上提供了更大的灵活性，能够有效平衡快速响应、鲁棒性和抖振消除。针对趋近阶段和滑模阶段，对闭环系...
解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项基于有限时间滑模控制的并网逆变器技术具有显著的应用价值。该技术直接针对弱电网和不平衡电压等非正常工况，这正是我们光伏逆变器和储能系统在实际应用中面临的核心挑战，尤其在电网基础设施薄弱的新兴市场和高比例新能源接入场景。 技术层面，该方案通过在电流控制环和锁相环同时应用有...
基于终端滑模的三相锁相环用于并网逆变器
Three-Phase Phase-Locked Loop Based on Terminal Sliding Mode for Grid-Connected Inverters
Pooyan Alinaghi Hosseinabadi · Hemanshu Pota · Saad Mekhilef · Georgios Konstantinou 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
在三相比例积分（PI）锁相环（PLL）系统中，同时实现最优动态性能和有效滤波是一项重大挑战。为应对这一挑战，本文提出了一种新方法，即在基于同步参考系的锁相环中，用终端滑模（TSM）控制器取代PI控制器。三相锁相环系统采用基于正交信号发生器的二阶广义积分器，以利用其先进的滤波能力。定义了一种新的高级滑模面和控制律，其中包含多个设计参数，并确保控制信号平稳。该方法在不影响控制器鲁棒性和快速动态响应的前提下，有效减少了抖振。利用李雅普诺夫理论证明了TSM - PLL的稳定性，确保其具有有限时间收敛性。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于终端滑模控制的三相锁相环技术具有重要的应用价值。锁相环作为并网逆变器的核心控制模块，其性能直接影响光伏逆变器和储能系统的并网质量与稳定性。 该技术的核心创新在于用终端滑模控制器替代传统PI控制器，并结合二阶广义积分器的滤波能力，实现了动态性能与滤波效果的协同优化。...
用于增强频率响应的复合功率-频率同步控制环
Composite Power-Frequency Synchronization Loop for Enhanced Frequency Response Considering Current and Power Limits of Grid-Forming Converters
Tianyi Xu · Shan Jiang · Ye Zhu · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
构网型（GFM）控制是一种很有前景的解决方案，可在基于逆变器的电源占比不断增加的低惯量电力系统中提供阻尼和频率支撑服务。本文研究了在频率扰动期间，考虑到变流器及其底层电源的物理限制（即电流和功率额定值）影响的情况下，GFM变流器所能提供的频率响应服务。具体而言，用于保护功率半导体的电流限幅器会限制GFM变流器可实现的输出功率范围，并使其在发生大频率扰动时容易失去与电网的同步。加入功率限幅器可确保在扰动期间不超过电流限制的情况下达到稳定平衡点，但会通过降低有效阻尼系数对频率稳定性产生负面影响。为解...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对构网型（GFM）变流器的复合功率-频率同步环路技术具有重要的战略价值。随着全球新能源渗透率持续提升，电网惯量不足带来的频率稳定性问题日益突出，该技术直接回应了阳光电源在光伏逆变器和储能系统产品线面临的核心挑战。 该研究的核心创新在于解决了传统GFM控制中电流限幅器...
构网型变流器的频域惯性设计
Frequency Domain Inertia Design of Grid-Forming Converters
Shan Jiang · Ye Zhu · Tianyi Xu · Xiongfei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
虚拟惯量在构网型（GFM）变流器的频率响应中起着关键作用。较小的惯量系数在电网故障期间提供的惯量功率不足以抵抗频率变化。相比之下，较大的惯量系数可使GFM变流器模拟同步发电机的动态响应，但在极端频率事件（例如，频率从47 Hz扰动到52 Hz或相位跳变高达<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notati...
解读: 从阳光电源构网型逆变器产品线角度分析，该论文提出的频域惯量设计方法具有重要的工程应用价值。随着新能源渗透率提升，构网型（GFM）变流器正成为我司光储一体化系统的核心技术方向，而合成惯量的优化设计直接关系到产品在弱电网和微电网场景下的稳定性表现。 该研究揭示了传统固定惯量设计的本质矛盾：小惯量系数无...