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一种改进构网型虚拟同步发电机同步稳定性的系统化小信号分析方法
A Systematic Small-signal Analysis Procedure for Improving Synchronization Stability of Grid-forming Virtual Synchronous Generators
Francisco Jesús Matas-DíazManuel Barragán-VillarejoJosé María Maza-Ortega · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着电力系统中换流器接口电源（CIGs）逐步取代传统同步机，现代电网亟需采用构网型控制技术以保障供电安全。本文提出一种系统化的小信号分析流程，用于评估考虑电力系统特性的构网型虚拟同步发电机（VSG）的同步稳定性，并指导控制器参数整定以提升系统稳定性。该方法适用于六种不同类型的构网型VSG，并通过实验验证了理论分析的准确性。研究最后总结了关键结论，并讨论了不同构网型VSG在不同电网特性下的适用性。
解读: 该系统化小信号分析方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制优化具有直接应用价值。研究提出的六种VSG拓扑分析流程可指导阳光电源在弱电网场景下优化控制器参数整定策略，提升储能系统同步稳定性和电网支撑能力。该方法论可应用于ST2236UX等构网型储能变流器的控制算法...
客座编辑社论：基于构网型变换器的可再生能源主导电力系统动态性能与灵活性提升专题
Guest Editorial: Special Section on Dynamic Performance and Flexibility Enhancement of RES-dominated Power Systems with Grid-forming Converters
Hassan Bevrani1Federico Milano2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
基于逆变器的分布式发电（DG）和可再生能源（RES）被视为在经济高效获取能源的同时实现净零目标的关键手段。然而，逆变器型电源降低了系统的物理惯量并增加了不确定性。近期研究表明，DG/RES的较高渗透率可能对电网动态特性、电能质量、频率控制、电压调节及其他控制与运行问题产生负面影响，严重制约了其进一步渗透。
解读: 该专题聚焦构网型变换器在高比例可再生能源系统中的动态性能提升，与阳光电源核心技术方向高度契合。对ST系列储能变流器，GFM控制技术可增强电网支撑能力，解决低惯量问题；对SG系列光伏逆变器，可提升弱电网适应性和电压频率调节能力；对PowerTitan大型储能系统，GFM技术能实现黑启动和孤岛运行功能。...
一种适用于不对称故障下永磁直驱风电机组的动态等效方法
A Dynamic Equivalent Method for PMSG Based Wind Farms Under Asymmetrical Faults
Dongsheng Li1Zetian Zheng2Chen Shen1 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
提出了一种适用于不对称故障下直驱永磁同步发电机（PMSG）风电场的动态等效建模方法。首先根据PMSG在不对称故障下的有功功率特性进行聚类，针对不同集群构建单机等效模型，其中对具有斜坡恢复特性的机组引入多段斜率恢复的等效模型。同时，提出适用于对称与不对称故障的集电网络等效方法，并采用迭代仿真获取故障前所需的聚类判据。最后在改进的IEEE 39节点系统上验证了所提方法的有效性。
解读: 该动态等效建模方法对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。特别是对ST系列储能变流器和风电变流器的故障穿越控制策略优化,可借鉴其不对称故障下的有功功率特性聚类方法。通过引入多段斜率恢复模型,可提升PowerTitan等大型储能系统在电网故障期间的动态响应性能。该方法也可用于完善iSolarCl...
基于稳定性保证的构网型逆变器频率调节安全强化学习
Safe Reinforcement Learning for Grid-forming Inverter Based Frequency Regulation with Stability Guarantee
Hang ShuaiBuxin SheJinning WangFangxing Li · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
本研究提出一种面向构网型（GFM）逆变器频率调节的安全强化学习算法。为确保在学习控制策略下基于逆变器的资源（IBR）系统稳定性，将基于模型的强化学习（MBRL）与Lyapunov方法相结合，界定状态与动作的安全区域。通过在吸引域（ROA）内采样数据，利用近似动态规划（ADP）在保障安全的前提下提升控制性能。此外，引入高斯过程（GP）模型以增强控制器对逆变器参数不确定性的鲁棒性。数值仿真验证了所提算法的有效性。
解读: 该安全强化学习算法对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器的构网型控制具有重要应用价值。研究提出的Lyapunov约束下的模型强化学习方法，可直接应用于GFM模式下的频率调节优化，在保证系统稳定性前提下提升调频性能，这与阳光电源储能系统参与电网一次调频的应用场景高度契合。引入的高斯...
基于物理信息神经网络的含非线性频率约束线性交流最优潮流框架的电力系统前瞻调度
Look-ahead Dispatch of Power Systems Based on Linear Alternating Current Optimal Power Flow Framework with Nonlinear Frequency Constraints Using Physics-informed Neural Networks
Guoqiang Sun1Qihui Wang2Sheng Chen3Zhinong Wei4Haixiang Zang5 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
可再生能源渗透率的提高削弱了电力系统的频率稳定性。本文提出一种基于线性交流最优潮流框架并计及非线性频率约束的前瞻调度模型以应对该问题。为提升求解效率，引入物理信息神经网络（PINN）准确预测关键频率控制参数。PINN确保学习结果符合真实物理频率动态模型，所预测参数可加速调度模型求解，使其能高效调用商用求解器完成计算。在改进的IEEE 118节点系统上的数值仿真验证了所提模型的有效性与优势。
解读: 该基于PINN的前瞻调度技术对阳光电源储能系统和光伏产品具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，可通过PINN快速预测频率响应参数，优化ST系列储能变流器的一次调频策略，提升电网频率支撑能力。对于工商业光伏场景，该线性化OPF框架结合非线性频率约束，可集成到iSolarCloud平台...
基于最小特征值对数导数的大型电力系统主导振荡模式计算方法
Smallest Eigenvalues Based Logarithmic Derivative Method for Computing Dominant Oscillation Modes in Large-scale Power Systems
Linguang Wang1Xiaorong Xie2Wenkai Dong3Yong Mei4Aoyu Lei4 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着可再生能源的快速接入，电力电子设备与电网相互作用引发的宽频振荡成为关键稳定性问题。现有方法多适用于百节点级局部系统，难以应对数万节点规模系统的高维传递函数矩阵或高阶特征方程。为此，本文提出一种基于稀疏扩展节点导纳矩阵k个最小特征值曲线对数导数的最小特征值对数导数（SELD）方法，用于提取主导振荡模式，并开发了相应的暂态稳定分析工具。通过局部及大规模电力系统的仿真验证了该方法与工具的有效性。
解读: 该SELD方法对阳光电源大规模新能源并网系统具有重要应用价值。针对PowerTitan储能系统和SG系列逆变器大规模集群并网场景，该方法可快速识别电力电子设备与电网交互引发的宽频振荡模式，突破传统方法在万节点级系统中的计算瓶颈。可直接应用于：1）ST系列储能变流器的GFM/GFL控制参数优化，通过主...
具有构网能力的直流电压控制以增强高压直流系统的稳定性
DC Voltage Control with Grid-forming Capability for Enhancing Stability of HVDC System
Ghazala Shafique1Johan Boukhenfouf2François Gruson2Frédéric Colas2Xavier Guillaud1 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
构网型（GFM）换流器在可再生能源系统中具有良好的稳定作用。将GFM换流器应用于高压直流（HVDC）系统需实现直流电压控制，但二者协同使用时可能存在冲突。本文提出一种严格的GFM换流器控制设计，通过将直流链路电压与换流器功角关联，实现直流电压控制与构网能力的融合。基于模块化多电平换流器（MMC）的点对点GFM-GFM HVDC系统验证了所提控制策略的有效性。小信号与暂态稳定分析表明，该控制显著提升了所连交流系统的稳定性，对电网强度变化不敏感，并能维持孤岛运行。四端电压源换流器系统的仿真进一步验证...
解读: 该GFM-HVDC融合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。研究提出的功角-直流电压关联控制方法，可直接应用于阳光电源构网型储能系统的直流母线稳定控制，解决当前GFM控制与直流电压调节的协同难题。基于MMC的多电平拓扑与阳光电源三电平技术路线高度契合...
基于下垂控制且考虑饱和约束的直流电力系统大信号分析与控制器综合
Large-signal Analysis and Controller Synthesis of Droop-based DC Power System with Saturation Constraints
Jinghan Zhao1Keting Wan2Yongpan Chen3Miao Yu4 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
在以电力电子装置为主的直流电力系统中，恒功率负载和饱和元件显著影响系统的大幅信号稳定性。针对多状态变量与高阶系统带来的分析复杂性，本文提出一种计及完整控制动态的等效单机模型，简化大信号分析过程。在此基础上，结合恒功率负载动态与饱和约束，提出基于平方和规划的吸引域估计方法，有效降低了保守性。进一步，设计了基于平方和规划的控制参数优化算法以扩展吸引域，并实现控制器综合。仿真结果验证了所提模型、估计方法及优化算法的有效性与准确性。
解读: 该研究针对直流电力系统下垂控制的大信号稳定性分析，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。研究提出的等效单机模型和平方和规划方法，可直接应用于多机并联储能系统的控制参数优化，有效解决恒功率负载和饱和约束导致的稳定性问题。该技术可增强阳光电源储能系统在直流微网场...
用于评估跟网型与构网型变流器并网系统小信号同步稳定性的电网强度评估方法
Grid Strength Assessment Method for Evaluating Small-signal Synchronization Stability of Grid-following and Grid-forming Converters Integrated Systems
Qianhong Shi1Wei Dong2Guanzhong Wang1Junchao Ma2Chenxu Wang2Xianye Guo1Vladimir Terzija3 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
跟网型（GFL）与构网型（GFM）变流器并网的交流系统中，小信号失稳引发的振荡问题普遍存在。广义短路比常用于评估GFL变流器在弱交流系统中的接入稳定性。本文提出一种电网强度评估方法，用于分析GFL与GFM变流器并网系统的小信号同步稳定性。首先，通过分析两类变流器的导纳与阻抗矩阵，识别由异质同步控制主导的负阻尼振荡频段；其次，基于短路比与不同振荡模式的相互作用规律，构建等效电路模型，结合交流电网拓扑变换简化电网强度评估。进一步将受GFL与GFM变流器影响的次同步与低频振荡风险建模为包含节点导纳矩阵...
解读: 该电网强度评估方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的GFL/GFM混合并网系统小信号稳定性评估方法，可直接应用于阳光电源构网型储能系统的弱电网接入场景。通过半定规划模型量化次同步与低频振荡风险，能够优化ST储能变流器在不同短路比下的GFL/GF...
多环路构网型变换器的串并联序阻抗模型
Series-parallel Sequence Impedance Models of Multi-loop Grid-forming Converters
Xiaokuan Jin1Jianhua Wang1Han Yan1Xijun Ni2Zhendong Ji3Baojian Ji3Ding Wan2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着构网型（GFM）变换器在含可再生能源的新电力系统中渗透率逐步提高，可能出现小信号稳定性问题。序阻抗模型相比dq域阻抗模型和状态空间模型能提供更直观的物理解释。现有研究主要集中于功率环与内环控制对稳定性的影响，但尚未明确揭示GFM变换器内电压环与电流环在电路中的物理意义。本文推导了多环路GFM变换器的串并联序阻抗模型，表明电压环等效为并联阻抗，电流环等效为串联阻抗，从而可通过序阻抗Bode图或串并联阻抗的物理含义分析其小信号稳定性。结果表明，单功率环GFM变换器因控制参数少、低频性能优，尤其适...
解读: 该串并联序阻抗建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的构网型控制优化具有重要价值。研究揭示电压环等效并联阻抗、电流环等效串联阻抗的物理本质，可直接指导PowerTitan大型储能系统在弱电网场景下的多环路控制参数整定。单功率环GFM方案因参数少、低频性能优的特点，特别适用于阳光电源...
异构逆变器并联系统的谐振特性分析与分频补偿策略
Resonance Characterization and Frequency-divided Compensation Strategy for Heterogeneous Inverters-paralleled System
Hongbin Lin1Pingjuan Ge2Hailiang Xu2Yuhan Duan2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
当前新能源供电系统普遍采用跟网型（GFL）与构网型（GFM）逆变器并联的异构系统（HIPS），其动态特性差异增加了稳定性分析与协调控制的难度。本文建立了HIPS的交互导纳矩阵模型，结合模态分析法，全面考虑逆变器间的交互影响，揭示了系统的多维谐振特性。为实现协同控制与振荡抑制，提出一种分频补偿策略，依据GFL与GFM逆变器的谐振特性划分频率边界，并根据谐波功率比动态调整系统运行模式，分为GFM、GFL及混合模式三类。仿真与实验结果表明，该策略可使HIPS灵活切换运行模式以适应复杂工况，将振荡频率占...
解读: 该异构逆变器并联系统谐振分析技术对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器混合并网场景具有重要应用价值。当前PowerTitan大型储能系统中，构网型GFM储能变流器与跟网型GFL光伏逆变器并联运行时，动态特性差异易引发系统振荡。文章提出的交互导纳矩阵建模方法可精准刻画阳光ST储能与SG逆变器...
考虑扭振振荡与虚拟惯量控制的永磁同步风力发电系统稳定性与动态分析
Stability and Dynamic Analysis of PMSG-based Wind Generation System Considering Torsional Oscillation and Virtual Inertia Control
Yizhuo Ma1Jin Xu2Guojie Li3Keyou Wang2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
当前多数永磁同步发电机（PMSG）风力发电系统采用跟网型控制，依赖锁相环（PLL）实现并网，导致系统惯性支撑不足。虚拟惯量控制（VIC）虽可改善该问题，但可能引发扭振与PLL及低频振荡间的交互失稳，此现象尚未充分研究。本文通过对比降阶模型，验证了在准机电时间尺度（QET）下采用全阶模型研究稳定性的必要性，并开展模态分析，揭示VIC参数、轴系惯性时间常数、PLL参数及扭振阻尼（TOD）控制器增益对两类典型控制策略下QET振荡交互的影响。当扭振、PLL与低频振荡频率相近时，出现模态耦合与模式转换。最...
解读: 该研究对阳光电源的储能变流器和风电变流器产品具有重要参考价值。研究揭示的扭振-PLL-低频振荡交互机理，可直接应用于ST系列储能变流器和风电变流器的虚拟惯量控制优化。特别是在大型储能电站中，PowerTitan系统通过优化虚拟惯量控制参数与PLL设计，可提升系统稳定性。研究成果也启发我们在GFL控制...
基于二极管整流器-MMC枢纽的大型海上风电场交直流混合汇集与高压直流输电系统
DR-MMC Hub Based Hybrid AC/DC Collection and HVDC Transmission System for Large-scale Offshore Wind Farms
Wang XiangMingrui YangJinyu Wen · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
传统海上风电场并网系统通常采用交流电缆将电能汇集至模块化多电平换流器（MMC）平台，再通过高压直流（HVDC）输送到陆上电网。然而，随着风电场规模扩大，交流汇集电缆和海上MMC平台成本显著增加。本文提出一种基于二极管整流器-MMC枢纽的交直流混合汇集与HVDC输电系统，邻近风机采用交流汇集，远距离风机采用直流汇集，电能汇合后送至海上DR-MMC枢纽平台。文中阐述了系统拓扑、运行原理、容量设计方法及控制启动策略，并与传统MMC-HVDC系统进行了经济性对比。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了...
解读: 该DR-MMC枢纽技术对阳光电源的大型储能和海上风电产品线具有重要参考价值。其混合汇集方案可启发ST系列储能变流器的多机并联拓扑优化,特别是在大规模储能电站的交直流混合组网方面。DR-MMC的简化拓扑结构与阳光电源三电平技术相契合,有助于降低海上平台成本。该方案的分级启动控制策略也可用于PowerT...
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...
基于相量与拓扑同调方法的跟网型与构网型电压源变换器一致性与差异性动态分析
Dynamic Analysis of Uniformity and Difference for Grid-following and Grid-forming Voltage Source Converters Using Phasor and Topological Homology Methods
Haiyu ZhaoHongyu ZhouWei YaoQihang ZongJinyu Wen · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
跟网型（GFL-VSC）与构网型（GFM-VSC）电压源变换器在有功功率-频率及无功功率-电压支撑方面具有不同的动态特性。本文通过建立考虑电路约束的相量模型，揭示了在以电网电压相量为参考的相量空间中，电压与有功功率分别与水平轴和垂直轴呈线性对应关系。基于拓扑同调理论，GFL与GFM控制被映射为不同轨迹，其特征曲线的拓扑相似性是二者一致性的本质原因。研究表明，两类变换器在有功响应、耦合类型及相量轨迹上具有一致性，而在同步机制、功率耦合方式、动态特性及准稳态有功-电压运行域方面存在差异。四机两区系统...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过相量空间与拓扑同调方法揭示GFL与GFM控制的一致性与差异性，可指导产品在不同场景下灵活切换控制模式：弱电网环境采用GFM构网控制提供电压频率支撑，强电网环境采用GFL跟网控制优化功率传输。该方法建立的有功-电...
基于二极管整流单元高压直流系统的混合型构网与跟网海上风电场中构网型风电机组比例研究
Proportion of Grid-forming Wind Turbines in Hybrid GFM-GFL Offshore Wind Farms Integrated with Diode Rectifier Unit Based HVDC System
Yanqiu JinZheren ZhangZheng Xu · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
本文研究了包含构网型（GFM）和跟网型（GFL）风电机组并集成二极管整流单元（DRU）型高压直流输电系统的混合海上风电场的稳定性及无功特性。提出了考虑系统稳定性和海上侧无功功率优化约束的GFM风电机组比例确定方法。基于所建立的线性化模型进行小信号稳定性分析，识别影响系统稳定的关键因素，并提出GFM机组的无功-频率补偿控制策略以改善动态性能。分析了海上侧无功功率不平衡对GFM能力有效性的影响，提出了交流滤波器无功容量优化设计及GFL机组无功补偿控制等降低海上无功负荷的方法。最后通过PSCAD/EM...
解读: 该研究对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。研究的GFM-GFL混合控制策略可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统PowerTitan的并网控制优化，特别是在无功功率补偿和系统稳定性方面。文中提出的无功-频率补偿控制方法可用于提升储能变流器的电网支撑能力，对完善阳光电源的构网型控制技术...