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光伏并网MMC-HVDC系统直流故障的协调式故障穿越策略
Coordinated fault ride-through strategy for DC faults of photovoltaic grid-connected MMC-HVDC systems
Yinfeng Suna · Zhi Zhaoa · Mingzhi Lua · Rong Lib · Solar Energy · 2025年8月 · Vol.296
摘要 为了减少化石燃料的使用，采用直流架空线路的大规模光伏（PV）并网模块化多电平换流器-高压直流（MMC-HVDC）系统是未来的发展趋势。然而，直流架空线路发生短路故障的可能性较高，可能对设备造成损害。首先，本文建立了系统及光伏电站的模型；其次，针对大容量光伏双极性MMC-HVDC系统，分析了直流架空线路的单极短路接地故障；最后，提出了一种综合考虑直流断路器（DCCB）、换流站控制和光伏功率输出的协调式直流故障穿越控制策略。故障发生时，非故障极的换流站维持功率传输，计算系统的不平衡功率，并利用...
解读: 该MMC-HVDC直流故障穿越技术对阳光电源大型光伏并网系统具有重要参考价值。文中提出的协调控制策略可应用于SG系列高压光伏逆变器与储能系统的联合调度:通过ST系列PCS快速功率响应平衡故障期间的功率波动,结合iSolarCloud平台实现光伏阵列出力优化与前馈增量控制。该方案对阳光电源开发具备故障...
基于部分黑箱控制的模块化多电平换流器交流故障响应关键参数识别
Identification of Critical Parameters for AC Fault Response of Modular Multilevel Converters with Partially Black-Boxed Control
Xiaoxiao Liu · Willem Leterme · Paul D. Judge · Geraint Chaffey Chaffey 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年8月
模块化多电平换流器（MMC）高压直流输电系统的控制结构复杂，其交流侧短路故障响应由多个交互控制环路共同决定。本文采用基于初等效应和Morris筛选的全局敏感性分析方法，识别部分黑箱化MMC控制模型中的关键参数。结果表明，故障电流注入参数与锁相环增益对内部及交流侧故障行为均有显著影响，且二者存在非线性交互作用；总能量控制对交流侧故障响应与保护性能亦具重要影响，但常被现有研究忽视。本文进一步研究了电网强度、故障前运行模式和故障类型的影响，以增强结论的普适性。该方法为输电系统运营商在无需完整模型访问权...
解读: 该MMC交流故障响应关键参数识别技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究揭示的故障电流注入参数、锁相环增益与总能量控制的非线性交互作用，可直接应用于优化阳光电源构网型GFM控制策略中的故障穿越能力。基于Morris筛选的全局敏感性分析方法为ST储能系统...
考虑实际工况的新能源经柔性直流送出系统强度评估
Strength Assessment of Renewable Energy Integrated via MMC-HVDC Considering Practical Operating Conditions
王祥宇 · 辛焕海 · 傅闯 · 马富艺龙 等5人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
基于广义短路比的电压支撑强度常用于评估新能源经两电平直流系统的稳定性，但难以适用于模块化多电平变流器柔性直流（MMC-HVDC）系统。由于MMC-HVDC内部控制复杂且运行工况多变，传统额定工况下的短路比指标适用性受限。为此，本文从灵敏度角度提出基于广义运行短路比的系统强度评估方法。通过建立频域闭环传递函数矩阵模型，利用灵敏度方程描述系统电压对电流扰动的响应特性；结合阻抗矩阵最大奇异值等效表征MMC-HVDC宽频电压支撑能力，并提出其等效建模方法；将广义运行短路比拓展应用于MMC-HVDC送出系...
解读: 该研究对阳光电源的大型储能和集中式光伏系统具有重要参考价值。文中提出的基于广义运行短路比的系统强度评估方法,可直接应用于ST2000储能变流器和SG350HX光伏逆变器的并网稳定性评估。特别是在大规模新能源基地送出场景中,该方法有助于优化PowerTitan储能系统的电压支撑控制策略,提升系统在复杂...
基于MMC-HVDC并网的DFIG风电场机电时间尺度暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of MMC-HVDC Connected DFIG-based Wind Farms in the Electromechanical Timescale
Jiajun Wang · Wenjuan Du · Qiang Fu · Bixing Ren 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
本文研究了通过模块化多电平换流器（MMC）高压直流输电系统并网的双馈感应发电机（DFIG）风电场在机电时间尺度下的暂态稳定性。故障期间，MMC进入限流模式，与DFIG控制系统的耦合作用加剧了稳定性问题。为此构建了大信号模型，揭示了暂态稳定机理，并提出了计及锁相环影响的暂态稳定指标，量化评估DFIG与MMC耦合引发的失稳风险。同时分析了限流模式及速度控制增益、转子阻尼、惯性系数和故障位置与严重程度等参数的影响，并提出针对性改进措施。最后通过Modeling Tech微网实时仿真平台的硬件在环实验验...
解读: 该研究对阳光电源的MMC储能系统和大型风电并网产品具有重要参考价值。研究的DFIG与MMC耦合暂态稳定性问题,对ST系列储能变流器和PowerTitan系统的故障穿越能力优化具有直接指导意义。特别是限流模式下的控制策略和稳定性评估方法,可用于提升储能变流器的电网友好性。同时,文中提出的计及锁相环影响...
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4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...
基于虚拟串联阻抗阻尼控制的MMC-HVDC与PMSG风电场互联次同步振荡抑制
Virtual Series Impedance Damping Control for SSR Suppression of MMC-HVDC Interconnected With PMSG-Based Wind Farm
Yunfeng Li · Tao Wen · Yijia Cao · Jiebei Zhu 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年11月
永磁同步发电机风电场经柔性直流输电系统并网存在次同步振荡（SSR）风险。本文首先建立系统状态空间线性模型，结合根轨迹与模态分析法识别出风电场及MMC在q轴上的高功率变量主导振荡模态。其次推导简化阻抗模型，采用最小环路L<sup>dd</sup>和L<sup>qq</sup>进行参数计算，并提出基于交流电流反馈至MMC外环的虚拟串联阻抗主动阻尼控制策略。进一步设计三种虚拟阻抗结构，给出参数选取范围与原则。最后通过仿真验证了方法的有效性、正确性及参数鲁棒性，并推荐了可行的阻尼控制器结构。
解读: 该研究提出的虚拟串联阻抗阻尼控制策略对阳光电源的储能变流器和大功率光伏逆变器产品具有重要参考价值。特别是对ST系列储能变流器和PowerTitan系统的并网稳定性控制，可借鉴其q轴虚拟阻抗结构设计思路，优化系统阻尼特性。该方法可集成到iSolarCloud平台的智能诊断模块，实现储能电站次同步振荡的...
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...
非对称故障下风电场接入MMC-HVDC系统的弱电网特性分析与电压支撑增强运行模式选择
Weak Grid Characteristic Analysis and Operating Mode Selection for Voltage Support Enhancement of Wind Farms Connected to MMC-HVDC During Asymmetric Faults
Jianan Yan · Xiaojie Shi · Tao Liu · Zhiqiang Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
本文研究了在无同步机支撑的MMC-HVDC风电并网系统中，非对称故障下的电压支撑问题。针对弱电网特性，分析了MMC电压-频率控制模式下的运行局限，并提出了增强电压支撑能力的运行模式选择策略，以满足电网规范对风电机组故障穿越的要求。
解读: 该研究涉及的构网型（Grid-forming）控制技术与阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏逆变器的高压并网技术高度相关。随着新能源渗透率提升，弱电网环境下的电压支撑能力已成为核心竞争力。阳光电源应借鉴文中针对非对称故障的控制策略，优化逆变器在弱电网下的故障穿越（LVRT/HVR...
考虑通信延时的远距离MMC-HVDC系统接入水电的电网惯量支撑
Grid Inertia Support of Long-Distance MMC-HVDC System Integrating Hydropower Considering Communication Delay
Junjie Lin · Wang Xiang · Haobo Zhang · Zhu Guo 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年12月 · Vol.41
本文研究远距离MMC-HVDC系统在接入大规模水电时对受端电网的惯量支撑能力，提出送端MMC惯量增强控制策略，兼顾水电机组与MMC电容能量，并建立分段常数近似法评估时变惯量性能，仿真验证了其有效性。
解读: 该研究对阳光电源PowerTitan、ST系列PCS等构网型储能系统在弱电网/远距离输电场景下的惯量模拟与快速响应控制具有重要参考价值。文中提出的通信延时补偿型惯量增强控制可迁移至PCS的VSG或GFM算法中，提升其在新能源基地外送通道中的系统支撑能力。建议在PowerTitan新一代固件中集成类似...
基于MMC-HVDC并网的双馈风电机组暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of MMC-HVDC Connected DFIG-Based Wind Farms in the Electromechanical Timescale
Jiajun Wang · Wenjuan Du · Qiang Fu · Bixing Ren 等7人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月 · Vol.17
本文研究MMC-HVDC接入下双馈风电场在机电时间尺度下的暂态稳定性。揭示了故障时MMC限流模式与DFIG控制系统耦合引发的失稳机理，提出考虑锁相环动态的暂态稳定指标，并通过硬件在环仿真验证。
解读: 该文对阳光电源风电变流器（如SG1250/1500系列风电变流器）及构网/跟网协同控制具有重要参考价值。其关于MMC-HVDC与DFIG交互失稳机制的分析，可支撑我司ST系列PCS在风光储混合并网场景下的暂态响应优化；提出的含PLL动态的稳定性指标，可用于升级iSolarCloud平台对风电场级暂态...
基于卡尔曼滤波的MMC-HVDC系统直流母线电压测量故障检测方案
Kalman Filter Based Detection Scheme for DC-Link Voltage Measurement Faults in MMC-HVDC Systems
Shuguang Song · Jiaxuan Lei · Wenzhong Ma · Yusheng Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
直流母线电压控制对模块化多电平换流器（MMC-HVDC）的稳定运行至关重要。目前大多数控制策略依赖于测量设备获取电压，但测量故障频发。本文提出了一种基于卡尔曼滤波的检测方案，旨在有效识别并隔离测量装置故障，提升系统运行的可靠性。
解读: 该研究针对高压直流输电系统中的关键测量环节，通过算法冗余提升系统可靠性，这对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着阳光电源在大型光伏电站及储能电站中对系统稳定性要求的不断提高，引入卡尔曼滤波等状态观测技术，可以在传感器硬件故障时实现软测量或故障诊断，...
一种基于滞环控制策略的混合直流斩波器功率损耗与热能优化方法
A Power Losses and Thermal Energy Optimization Method for Hybrid DC Chopper Based on Hysteresis Control Strategy
Yunfeng Li · Jiefeng Xu · Bin Xu · Chong Gao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
针对海上风电场通过MMC-HVDC系统并网时，直流斩波器需吸收多余功率以防止直流过压的问题，本文提出了一种由级联子模块和集中电阻组成的混合直流斩波器结构。该结构通过在每个子模块内配置分布式电阻，实现了功率损耗的优化与热能的有效管理。
解读: 该研究针对海上风电高压直流输电场景，对直流斩波器的拓扑优化与热管理具有重要参考价值。阳光电源在风电变流器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中，对于高压直流侧的过压保护和功率耗散控制有类似需求。该混合拓扑结构有助于提升大功率变流设备的可靠性与热设计水平，建议研发团队关注其在海上风电变流器及高...
利用结构化伪谱量化工业MMC-HVDC控制系统网络攻击
Quantifying Cyber Attacks on Industrial MMC-HVDC Control System Using Structured Pseudospectrum
Tao Ding · Ziyu Zeng · Boyu Qin · Junbo Zhao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文评估了网络攻击对基于模块化多电平换流器（MMC）的高压直流输电（HVDC）控制系统的影响。通过闭环矩阵表征MMC-HVDC的小信号模型，并利用结构化伪谱量化其小信号不稳定性距离。此外，提出了一种垂直搜索方法以确定系统在攻击下的脆弱性。
解读: 该研究关注MMC-HVDC控制系统的稳定性与网络安全，对阳光电源的大型地面电站及电网侧储能业务具有重要参考价值。随着PowerTitan等大型储能系统及高压并网设备在电网中占比提升，其控制系统的网络安全与小信号稳定性直接影响电网安全。建议将该伪谱分析方法引入iSolarCloud智能运维平台及大型P...
用于高压直流输电系统的低储能需求全桥模块化多电平变换器优化设计
Optimized Design of Full-Bridge Modular Multilevel Converter With Low Energy Storage Requirements for HVdc Transmission System
Cong Zhao · Yaohua Li · Zixin Li · Ping Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
模块化多电平变换器（MMC）是VSC-HVdc输电系统的核心拓扑。传统半桥子模块（HBSM）MMC不适用于架空线输电，且存在储能需求大、电容体积大的问题。本文提出了一种优化设计方法，旨在降低全桥MMC的储能需求，提升系统效率与功率密度。
解读: 该研究针对MMC拓扑的优化设计，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan系列）及大型电网侧变流设备具有重要参考意义。通过降低储能需求和优化电容配置，可显著提升大容量PCS的功率密度，降低系统成本。全桥拓扑在故障穿越和直流故障隔离方面的优势，与阳光电源在构网型储能及高压并网技术的发展方向高度契合。...
不平衡电网条件下基于非理想比例谐振控制器的MMC-HVDC环流抑制策略
Circulating Current Suppressing Strategy for MMC-HVDC Based on Nonideal Proportional Resonant Controllers Under Unbalanced Grid Conditions
Shaohua Li · Xiuli Wang · Zhiqing Yao · Tai Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
模块化多电平换流器（MMC）是高压直流输电（HVDC）的关键拓扑。本文针对不平衡电网工况，提出了一种基于静止αβ坐标系下非理想比例谐振（PR）控制器的内环电流控制策略，有效抑制了MMC内部环流，提升了系统在复杂电网环境下的运行稳定性。
解读: 该研究针对MMC拓扑在复杂电网环境下的控制优化，对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能电站向高压、大容量方向发展，MMC技术在大型光储电站并网及直流输电场景的应用日益广泛。该文提出的非理想PR控制策略能够提升系统在电网电压不平衡时的抗扰动...
半桥MMC-HVDC单极接地故障的自适应限流控制
Adaptive Current Limit Control for Half-Bridge MMC-HVDC Single Pole-to-Ground Fault
Zainan Li · Ke Jia · Tianshu Bi · Junlei Sun · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
针对双极MMC-HVDC系统在单极接地故障下交流馈入电流激增导致桥臂过流及闭锁风险的问题，本文提出了一种考虑交流馈入电流提升效应的自适应限流控制（ACLC）策略，有效提升了系统的故障穿越能力。
解读: 该技术主要针对高压直流输电（HVDC）领域的MMC拓扑，虽与阳光电源当前核心的组串式/集中式光伏逆变器及储能PCS（PowerTitan/PowerStack）存在技术差异，但其核心的故障限流与穿越控制逻辑对大功率电力电子设备的可靠性提升具有参考价值。随着阳光电源在大型风光储一体化及柔性直流输电领域...
MMC-HVdc系统中IGCT极端故障的系统性分析与表征—第一部分：器件结构、爆炸特性与优化
Systematic Analysis and Characterization of Extreme Failure for IGCT in MMC-HVdc System—Part I: Device Structure, Explosion Characteristics, and Optimization
Wenpeng Zhou · Biao Zhao · Jiapeng Liu · Zhengyu Chen 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文研究了MMC-HVdc系统中功率器件的防爆性能，这对系统安全运行至关重要。通过对比主流商用功率器件结构，指出集成门极换流晶闸管（IGCT）具有最简单的封装结构，适用于承受MMC-HVdc系统中的极端故障。文章深入分析了其爆炸特性并提出了优化方案。
解读: 虽然阳光电源目前的核心业务（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）主要采用IGBT或SiC功率模块，但随着公司在大型地面电站及高压直流输电领域（如柔性直流输电配套）的业务拓展，对高压大功率器件的极端故障机理研究具有参考价值。IGCT在高压大功率应用中具有独特优势，该研究中关于器件封装结构优化...
MMC-HVdc系统中IGCT极端失效的系统性分析与表征——第二部分：失效机理与短路特性
Systematic Analysis and Characterization of Extreme Failure for IGCT in MMC-HVdc System—Part II: Failure Mechanism and Short Circuit Characteristics
Wenpeng Zhou · Zhanqing Yu · Zhengyu Chen · Fanglin Chen 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文针对模块化多电平换流器（MMC）高压直流输电系统中集成门极换流晶闸管（IGCT）的短路失效模式（SCFM）进行了研究。由于IGCT封装结构的限制，其短路失效机理难以直接观测。本文通过多物理场分析，揭示了IGCT在极端失效条件下的电流密度变化及短路特性，为高压电力电子器件的可靠性评估提供了理论依据。
解读: 虽然阳光电源目前的核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、充电桩）主要采用IGBT或SiC功率器件，而非IGCT，但该文献研究的极端工况下功率器件失效机理、多物理场耦合仿真方法以及短路特性分析，对于提升阳光电源大功率储能系统（如PowerTitan）和集中式逆变器中功率模块的可靠性设计具有重要的参考价值...
MMC-HVDC电网直流故障保护算法：故障分析、方法论、实验验证及未来趋势
DC Fault Protection Algorithms of MMC-HVDC Grids: Fault Analysis, Methodologies, Experimental Validations, and Future Trends
Wang Xiang · Saizhao Yang · Grain Philip Adam · Haobo Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文综述了模块化多电平换流器（MMC）型高压直流电网的直流故障保护技术。针对直流线路故障，分析了故障特性及保护原理，探讨了超高速故障检测方法，并对现有保护策略进行了总结与实验验证，为提升直流电网运行可靠性提供了技术参考。
解读: 该文章探讨的MMC-HVDC直流故障保护技术与阳光电源的电力电子核心技术高度相关。虽然阳光电源目前主营业务集中在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan、PowerStack），但随着公司在大型储能电站及构网型技术（GFM）领域的深入，直流侧故障穿越与保护机制是提升系统稳定性的关键。MMC技术原...