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一种适用于多种运行工况的模块化多电平换流器集成电池储能系统电磁暂态仿真模型
An Electromagnetic Transient Simulation Model of MMC-BESS for Various Operating Conditions
Shunliang Wang · Minghao Huang · Hao Tu · Rui Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年8月
现有模块化多电平换流器集成电池储能系统（MMC-BESS）的电磁暂态（EMT）仿真模型常存在计算效率低和故障行为模拟不准确的问题。为此，本文提出一种高效的EMT仿真模型。该模型改进了详细等效模型（DEM），考虑了同一桥臂中两个开关同时关断的复杂工况；通过引入辅助PSCAD开关并利用其内置插值算法模拟换流器闭锁状态，结合补充判据公式模拟电池断开过程，并提出加速计算方法以进一步提升仿真效率。在PSCAD/EMTDC环境下，针对HVDC系统进行了稳态、暂态及故障工况的仿真验证，结果表明所提模型具有较高...
解读: 该MMC-BESS电磁暂态仿真模型对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器的研发具有重要价值。模型通过改进DEM算法和辅助开关插值技术，可精确模拟换流器闭锁、电池断开等复杂故障工况，直接支撑阳光电源多电平储能变流器的拓扑优化设计。高效仿真能力可加速产品在HVDC储能应用场景下的...
基于二维相图的混合并联变流器暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis for Hybrid Parallel-Connected Converters by Two-Dimensional Phase Portrait
Shunliang Wang · Aobo Jiang · Junpeng Ma · Peng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
在进行暂态同步稳定性分析时，由跟网型（GFL）和构网型（GFM）变流器组成的混合并联系统可被表征为高阶非线性动态系统，现有方法无法对其进行清晰分析。现有方法分别对每个变流器的功角进行分析，未能阐明不同变流器之间功角的暂态耦合动态过程。为填补这一空白，本文通过保结构降维映射提出了一种二维相图方法，该方法能有效揭示 GFM 变流器和 GFL 变流器之间的交互动态。所提方法详细阐述了影响暂态稳定的四类因素。此外，通过应用二维相图揭示了限流策略对暂态稳定性的影响。最后，提供了实验结果以验证理论分析。
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于混合并联变流器暂态稳定性分析的研究具有重要的实用价值。当前，我们的光伏逆变器产品线同时涵盖跟网型（GFL）和构网型（GFM）技术路线，而在大型光伏电站和储能电站中，这两类变流器往往需要混合并联运行。该论文提出的二维相位图分析方法，为我们理解和优化这种复杂系统的暂态同...
考虑数字采样过程的构网型逆变器混合导纳模型
Hybrid Admittance Model for Grid-Forming Inverters Considering Digital Sampling Process
Shunliang Wang · Yalong Chen · Hao Tu · Junpeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年9月
针对构网型逆变器，其数字控制中的采样过程将电流电压信号转换为离散域。忽略该过程的连续域导纳模型精度降低，可能导致错误的稳定性判断。为此，本文提出一种考虑数字采样过程的混合导纳建模方法，综合了采样物理特性、控制器的离散性及逆变器被控对象的连续性，提升了模型精度，适用于逆变器-电网系统的稳定性分析。采用零阶保持器的传递函数采样等效于其阶跃不变Z变换，避免了采样引起的无穷级数问题。相比现有模型，所提方法在奈奎斯特频率附近及更高频段仍保持高精度。仿真与硬件在环实验验证了该方法的有效性。
解读: 该混合导纳建模方法对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制具有重要应用价值。当前ST储能系统在弱电网并网时，数字控制采样延迟导致的高频振荡问题影响系统稳定性。该方法通过零阶保持器的阶跃不变Z变换精确建模采样过程，可提升奈奎斯特频率附近的导纳模型精度，优化ST系...
三端混合直流输电系统的精确连续无功功率控制
Accurate and Continuous Reactive Power Control of Three-Terminal Hybrid DC Transmission System
Shunliang Wang · Qinger Cheng · Boyang Shangguan · Junpeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年11月
混合高压直流输电（HVDC）可避免基于电网换相换流器（LCC-HVDC）的换相失败及基于模块化多电平换流器（MMC-HVDC）的高成本问题。然而，LCC无功功率不可控导致混合HVDC控制性能不及MMC-HVDC。为此，本文建立了包含交流与直流侧动态特性的三端混合HVDC系统数学模型，揭示了无功功率、交流母线电压与三站控制变量间的定量关系，提出一种利用换流站自调节能力实现无功功率与交流电压连续精确控制的协调策略。通过电容器组协调运行维持直流电压稳定，并引入误差反馈与gamma-kick提升控制精度...
解读: 该混合HVDC无功功率精确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。研究中的协调控制策略可借鉴至储能系统的并网控制：1）多端协调控制思想可应用于大型储能电站多PCS并联运行的无功功率分配与电压支撑；2）误差反馈与连续控制方法可提升储能变流器GFL模式下的...
弱电网条件下近区构网型变流器的稳定性判据
Stability Criterion for Near-Area Grid-Forming Converters Under the Weak Grid Condition
Peng Wang · Junpeng Ma · Rui Zhang · Shunliang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文引入了一种简化的稳定性判据，以系统地研究构网型风力发电机（GFM - WTG）之间，尤其是同一风电场内的相互作用机制。为了阐明在相同条件和控制器参数下运行的多个GFM - WTG之间的相互作用机制，本文提出了共模和差模电流、电压及阻抗的概念，这极大地简化了稳定性判据。由于忽略了基于GFM的永磁同步发电机机侧变流器的内部动态特性，因此可将GFM - WTG简化为基于GFM的电压源逆变器（GFM - VSI），且不失一般性。该稳定性判据揭示了共模和差模电流的特性，从而能够识别导致系统不稳定的主要...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的构网型变流器稳定性判据具有重要的工程应用价值。随着公司在光伏、储能及风电领域的深度布局，构网型（Grid-Forming）技术已成为弱电网环境下保障系统稳定运行的核心解决方案。 该研究的核心贡献在于通过共模-差模分解方法，将多台构网型设备间复杂的交互机理简化...
基于复数节点导纳模型的多变流器系统简化稳定性分析方法
A Simplified Stability Analysis Method for Multi-Converter System Based on Complex-Valued Node Admittance Model
Peng Wang · Junpeng Ma · Shunliang Wang · Weitao Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年3月
节点导纳模型（NAM）行列式零点已被用于分析高渗透率变流器电力系统的稳定性，但传统NAM依赖各变流器动态相位且忽略频率耦合效应。本文提出统一的αβ坐标系下复数NAM，可集成不同变流器与无源元件，构建复杂系统的s域模型，并从物理角度揭示αβ复数NAM、dq域NAM与序域NAM的内在联系。该模型仅依赖节点电压初相位，准确反映频率耦合特性。考虑频率耦合后，验证了αβ复数NAM行列式零点与状态空间模型特征值的一致性。最后通过含多种变流器的三机系统验证了所提建模方法与稳定性判据的有效性，并揭示了构网型变流...
解读: 该复数节点导纳建模方法对阳光电源多变流器并联系统具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，多台ST系列储能变流器并联运行时，传统分析方法难以准确评估系统稳定性。该方法通过统一αβ坐标系建模，可精确分析构网型GFM与跟网型GFL变流器混合组网的频率耦合特性，为阳光电源优化构网型变流器布点...