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基于DFIG风力发电机的时变惯性表征及其在电力系统频率动态分析中的应用
Time-Varying Inertia Characterization of DFIG-based Wind Turbines for Power System Frequency Dynamic Analysis
Yifan Fang · Wei He · Yanjun Liu · Jiabing Hu 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
准确评估可再生能源发电的惯性响应对频率稳定至关重要。然而，以双馈感应发电机（DFIG）为代表的风力发电机具有固有的时变惯性特性，与同步发电机有本质区别。现有惯性评估方法多基于同步机的时域惯性常数，难以刻画该时变特性，直接套用缺乏理论依据。本文基于角动量定理推导了时变惯性的计算表达式，揭示其随扰动动态变化的特性。进一步研究频域惯性表征方法，实现与扰动无关的惯性描述，并建立频域与时域惯性间的数学关系，阐明频域惯性的物理意义。IEEE 39节点系统仿真验证了频域方法能准确捕捉惯性动态，适用于高比例新能...
解读: 该DFIG时变惯性表征技术对阳光电源构网型储能系统具有重要应用价值。ST系列储能变流器的虚拟同步机VSG控制需准确模拟惯性响应，传统基于同步机恒定惯性常数的方法难以适配风储混合场景。文中提出的频域惯性表征方法可为PowerTitan储能系统提供与扰动无关的惯性参数整定依据，优化GFM控制器的虚拟惯量...
基于规范形方法的高维非线性永磁同步发电机并网系统暂态稳定性评估
Transient Stability Assessment of PMSG Grid-Connected System With High-Dimensional Nonlinearity by Normal-Form Method
Yayao Zhang · Meng Zhan · Jürgen Kurths · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
随着可再生能源在电力系统中的快速渗透，暂态稳定性问题日益突出，但现有评估方法难以有效考虑系统的高维非线性特性。本文以永磁同步发电机（PMSG）并网系统为例，采用规范形方法估算其稳定域边界，提出一种计算稳定域边界与临界清除时间（CCT）的新算法。通过归一化方法揭示了高维稳定域与其投影之间的关系，发现锁相环（PLL）的相位与频率是主导系统暂态行为的关键变量。由此可将高维曲面形式的稳定域边界投影为PLL相位-频率二维平面上的曲线，实现在此平面上的暂态稳定性判别，并高效准确地获取CCT。多种典型故障下的...
解读: 该规范形暂态稳定性评估方法对阳光电源储能与光伏并网产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，该方法可精确评估锁相环（PLL）动态特性对并网稳定性的影响，优化PLL参数设计以提升故障穿越能力和临界清除时间（CCT）。对于SG系列光伏逆变器，可将高维非线性稳定域投影...
本地负荷对电压源换流器直流电压控制时间尺度振荡的影响
Local Load Effect on the DC Voltage Control Timescale Oscillation of Voltage Source Converters
Yanjun Liu · Jiabing Hu · Wei He · Yunpeng Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年8月
摘要：电压源换流器（VSC）接入的可再生能源发电厂通常远离负荷中心，弱电网条件会带来显著的稳定性风险。目前已有大量研究对直流电压控制（DVC）时间尺度内的振荡进行分析。然而，大多数研究聚焦于发电机通过长输电线路接入电网的场景。更普遍的情况，即负荷沿这些输电线路分布的场景，尚未得到足够关注，这可能导致一些振荡机制未被发现。本文发现了一个小信号稳定性问题，即当本地负荷连接在基于VSC的发电厂附近时，可能会出现意外的振荡。为全面分析这一现象，本文以锁相环（PLL）为主要研究对象，分析了端电压控制（TV...
解读: 该研究对阳光电源的弱电网并网产品具有重要指导意义。研究发现的本地负荷影响机理可直接应用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的控制策略优化，特别是在偏远地区大型光储电站中。通过合理配置本地辅助负载和改进直流电压控制算法，可以提升产品在弱电网条件下的稳定性。这对完善阳光电源的GFL/GFM控制技术、...
考虑严重故障下暂态切换控制的永磁直驱风电并网系统暂态同步稳定性分析
Transient Synchronous Stability Analysis of PMSG Grid-Connected System Considering Transient Switching Control Under Severe Faults
Yayao Zhang · Meng Zhan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
严重故障下可再生能源设备的暂态切换控制（TSC）使得新型电力系统的暂态特性变得更为复杂。尽管近期大多数研究聚焦于并网变流器低电压穿越期间的故障阶段或进行详细的电磁暂态仿真，但对于永磁同步发电机（PMSG）并网系统的整个暂态过程仍缺乏统一的认识。因此，本文基于PMSG的暂态切换控制方案，详细考虑了切换动态效应，将暂态过程划分为四个不同阶段：故障前、故障期间、故障后早期和故障后晚期，并针对每个阶段建立了相应的机理模型以及相关的机 - 网接口关系。此外，研究了主要参数对暂态稳定性的影响，包括故障期间无...
解读: 从阳光电源业务视角来看，这项关于永磁同步发电机（PMSG）并网系统暂态同步稳定性的研究具有重要的工程应用价值。该研究针对严重故障下瞬态切换控制（TSC）策略的完整过程建立了系统性分析框架，这与我司在风电变流器、储能变流器及光储一体化系统中面临的低电压穿越（LVRT）技术挑战高度契合。 该论文的核心...