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多变流器并网系统的SISO dq阻抗稳定性判据及闭环极点灵敏度分析
SISO dq Impedance Stability Criterion and Closed-loop Pole Sensitivity Analysis for Multi-converter Grid-connected Systems
刘欣吴柳颖贾焦心王利桐邓昊 · 电工技术学报 · 2025年6月 · Vol.40
随着新能源渗透率提升,传统电力系统正向以电力电子装备为主的新型系统转型,多变流器并网系统的小干扰稳定性问题日益突出。针对状态空间法与传统阻抗法在分析此类系统时存在的复杂度高、难以评估闭环极点对各变流器灵敏度的问题,本文提出一种单输入单输出(SISO)dq阻抗稳定性判据,可将多输入多输出(MIMO)系统解耦为多个SISO系统,简化奈奎斯特分析并避免高维特征值求解,同时从物理机制上揭示振荡失稳机理。基于该判据,进一步提出闭环极点关于各变流器阻抗/导纳的灵敏度分析方法,用于识别主导振荡模态的变流器。M...
解读: 该研究对阳光电源的大型储能和光伏电站产品具有重要应用价值。所提出的SISO dq阻抗稳定性判据可有效应用于PowerTitan储能系统和SG系列集中式逆变器的并网稳定性分析,简化了多机并网系统的稳定性评估流程。通过闭环极点灵敏度分析方法,可准确识别导致系统振荡的关键设备,对iSolarCloud平台...
单相电压源整流器的递归SISO阻抗建模
Recursive SISO Impedance Modeling of Single-Phase Voltage Source Rectifiers
Jianheng Lin · Mei Su · Yao Sun · Dongsheng Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
由于非线性时变特性,基于电力电子变换器的单相交流系统阻抗建模十分复杂。本文提出了一种递归单输入单输出(SISO)阻抗建模框架,旨在解决固定工作点以外的时变轨迹系统的建模难题,为复杂电网环境下的系统稳定性分析提供了理论支撑。
解读: 该研究针对单相电力电子系统的阻抗建模,对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。在弱电网环境下,逆变器与电网的交互稳定性是产品设计的核心挑战。该递归建模方法能更精确地描述单相系统在时变工况下的阻抗特性,有助于优化阳光电源户用逆变器的并网控制算法,提升在复杂电网波动下的抗干扰能力...
基于SISO建模的并网电压源变换器稳定性分析
Stability Analysis of Grid-Connected Voltage-Source Converters Using SISO Modeling
Hongyang Zhang · Lennart Harnefors · Xiongfei Wang · Hong Gong 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文研究了并网电压源变换器在弱电网下的交互稳定性。通过将变换器与电网阻抗建模为单输入单输出(SISO)系统,利用Nyquist稳定性判据进行分析与控制器设计。该方法简化了复杂系统的稳定性评估,为弱电网环境下的并网控制提供了理论支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心业务。在弱电网环境下,组串式逆变器(如SG系列)和集中式逆变器常面临并网稳定性挑战。通过SISO建模简化稳定性分析,有助于优化逆变器的锁相环(PLL)及电流环参数,提升产品在复杂电网条件下的适应性。建议研发团队将此分析方法集成至iSolarCloud智能运维平台的仿真模...
关于直流-直流互联变换器SISO与MIMO阻抗稳定性评估的适用性研究
On the Applicability of SISO and MIMO Impedance-Based Stability Assessment of DC–DC Interlinking Converters
Ružica Cvetanović · Ivan Z. Petrić · Paolo Mattavelli · Simone Buso · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文建立了直流-直流互联变换器中常用的端口级(端接)单输入单输出(SISO)阻抗法与设备级(非端接)多输入多输出(MIMO)阻抗法之间的数学关联。研究明确了确保稳定性评估准确性的必要条件,为复杂电力电子系统中的阻抗建模与稳定性分析提供了理论依据。
解读: 该研究对于阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及直流微电网解决方案至关重要。在多机并联或复杂直流母线架构中,变换器的阻抗交互易引发谐振失稳。通过应用MIMO阻抗建模方法,研发团队能更精准地评估PCS在弱电网或多变换器互联场景下的稳定性,优化控制环路设计。建议将该理论应用...
单相并网电压源变换器
VSC)的谐波域SISO等效阻抗建模与稳定性分析
Chen Zhang · Marta Molinas · Sjur Foyen · Jon Are Suul 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种用于单相并网电压源变换器(VSC)阻抗建模与稳定性分析的谐波域单输入单输出(SISO)等效建模技术。该方法基于一种转换技术,将基于谐波传递函数(HTF)的模型转化为SISO等效模型,在保留频率耦合信息的同时,简化了复杂系统的稳定性分析过程。
解读: 该研究对于阳光电源的户用光伏逆变器及小型工商业并网产品具有重要参考价值。单相并网系统在弱电网环境下易出现谐波振荡与稳定性问题,该SISO等效建模方法能有效简化控制环路设计,提升逆变器在复杂电网环境下的鲁棒性。建议研发团队将其应用于iSolarCloud智能运维平台的电网适应性评估模型中,优化逆变器控...
用于SISO阻抗建模及弱电网稳定性增强的对称锁相环
Symmetrical PLL for SISO Impedance Modeling and Enhanced Stability in Weak Grids
Dongsheng Yang · Xiongfei Wang · Fangcheng Liu · Kai Xin 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年2月
本文提出了一种对称锁相环(PLL),旨在消除传统PLL非对称动态特性引起的频率耦合项。通过引入包含实部和虚部相位分量的复相位角矢量概念,实现了对直轴和交轴分量的对称动态控制,从而优化了小信号阻抗建模及弱电网下的系统稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线(组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器)具有极高的应用价值。在弱电网环境下,传统PLL的非对称特性常导致阻抗耦合,引发系统振荡风险。该对称PLL方案通过解耦控制,能显著提升逆变器在弱电网下的阻抗特性,增强并网稳定性。建议研发团队将...
基于单输入单输出传递函数的构网型储能系统交互建模与稳定性分析
Interaction Modeling and Stability Analysis of Grid-Forming Energy Storage System Based on SISO Transfer Functions
Kezan Zhang · Mengxuan Shi · Xia Chen · Dejun Shao 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年9月
随着光伏(PV)规模的快速扩大,构网型储能系统(GFM-ESS)被广泛用于提供惯性响应和电压支撑以改善系统动态特性。不同同步方式的换流器在动态行为上存在显著差异,且构网型(GFM)与跟网型(GFL)设备在多时间尺度控制下可能引发混合系统的次同步振荡。本文研究了由GFM-ESS与跟网型光伏系统(GFL-PV)组成的并网系统,基于单输入单输出(SISO)传递函数建立了PV-ESS动态交互模型。通过开环全回路与子回路传递函数结合,揭示了弱电网下GFM-ESS对GFL-PV动态特性的影响机制,并分析了不...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的协同运行具有重要指导意义。基于SISO传递函数的交互建模方法可直接应用于PowerTitan储能系统的GFM控制策略优化,特别是在弱电网场景下与大规模GFL光伏阵列并网时的稳定性设计。研究揭示的多时间尺度控制耦合机制,可用于改进阳光电源构网型储...
考虑功率流向影响的并网变换器序贯SISO稳定性分析模型
A Sequential SISO Stability Analysis Model for Grid-Connected Converters by Considering the Impact of Power Flow Direction
Haitao Zhang · Maryam Saeedifard · Xiuli Wang · Fengting Wei 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
针对非单位功率因数下并网变换器dq导纳呈现非对角化导致的MIMO系统稳定性分析难题,本文提出了一种序贯SISO稳定性分析模型。该方法通过考虑功率流向的影响,简化了多变量系统的稳定性评估,有效解决了复杂并网条件下的系统稳定性分析挑战。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心业务——光伏逆变器(组串式/集中式)及储能变流器(PCS)。在复杂电网环境下,逆变器与电网的交互稳定性是产品可靠性的关键。该模型通过将复杂的MIMO系统简化为SISO分析,能显著提升研发团队在弱电网环境下优化控制参数的效率,特别是在PowerTitan等大型储能系统和高...
一种用于三相逆变器离网微电网的带最优参考跟踪的线性二次型调节器
A Linear Quadratic Regulator With Optimal Reference Tracking for Three-Phase Inverter-Based Islanded Microgrids
Juan F. Patarroyo-Montenegro · Fabio Andrade · Josep M. Guerrero · Juan C. Vasquez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文针对采用LCL滤波器的三相逆变器离网运行模式,提出了一种基于带最优参考跟踪的线性二次型调节器(LQR-ORT)的功率分配控制方法。相比传统的单输入单输出(SISO)控制器,LQR-ORT控制器显著提升了系统的鲁棒性裕度,并有效降低了功率输出的二次代价函数值。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型(Grid-Forming)逆变器技术,特别是在微电网及离网应用场景中。LQR-ORT算法能够显著提升组串式逆变器和PowerTitan储能变流器(PCS)在弱电网或孤岛运行下的电压/频率稳定性与动态响应能力。建议研发团队将该最优控制策略集成至iSolarCloud智...
非对称电网下电流控制型并网逆变器的控制与稳定性分析
Control and Stability Analysis of Current-Controlled Grid-Connected Inverters in Asymmetrical Grids
Ali Akhavan · Saeed Golestan · Juan C. Vasquez · Josep M. Guerrero · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
在对称电网中,并网逆变器通常采用SISO工具进行设计。然而,在非对称电网条件下,系统模型呈现强耦合特性,传统设计方法不再适用。本文针对非对称电网下的电流控制型逆变器,深入探讨了其控制策略与稳定性分析方法,旨在解决电网不平衡带来的控制挑战。
解读: 该研究直接关系到阳光电源组串式及集中式光伏逆变器在复杂电网环境下的性能表现。随着全球电网接入比例提升,电网不平衡(非对称)工况愈发常见,这对逆变器的电流环控制精度及稳定性提出了更高要求。通过引入该文的耦合分析方法,阳光电源可优化iSolarCloud平台下的逆变器控制算法,提升产品在弱电网及非对称故...
孤岛微电网中并联构网型逆变器的精确小信号终端特性建模与SISO稳定性分析方法
Accurate Small-Signal Terminal Characteristic Model and SISO Stability Analysis Approach for Parallel Grid-Forming Inverters in Islanded Microgrids
Jiajun Yu · Shike Wang · Zeng Liu · Jiarui Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文推导了同步旋转坐标系下基于下垂控制的构网型逆变器小信号终端特性模型,准确涵盖了功率控制器、电压电流控制环路及所有电路元件的动态特性。提出了一套新的终端特性指标,用于表征基频下的小信号动态,并为并联构网型逆变器在孤岛微电网中的稳定性分析提供了有效的SISO分析方法。
解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan和PowerStack等储能系统及构网型逆变器产品。随着高比例可再生能源接入,电网强度减弱,构网型(GFM)技术已成为阳光电源的核心竞争力。本文提出的精确建模与稳定性分析方法,有助于优化多机并联场景下的控制参数设计,提升系统在弱电网或孤岛运行模式下的鲁棒性...
单相三电平飞跨电容升压逆变器的分频控制与稳定性分析
Frequency-Divided Control and Stability Analysis of Single-Phase Three-Level Flying Capacitor Boost Inverter
Biyang Yu · Hua Han · Yao Sun · Shiming Xie 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
单相三电平飞跨电容(TLFC)升压逆变器是一种无需额外元件即可实现有源功率解耦的电力变换器。然而,其控制自由度少于控制目标数,给控制器设计带来挑战。为此,本文提出一种分频控制方法,将系统的解耦控制输入分解为直流分量与交流分量分别设计:直流分量用于调节飞跨电容的平均电压,交流分量抑制直流母线电压脉动。该方法可有效抑制输入电流与母线电压中的二倍工频纹波,并具有较强鲁棒性。针对TLFC升压逆变器的非线性周期时变特性,建立了单输入单输出导纳模型以分析系统在所提控制下的稳定性。最后通过1.5 kW硬件样机...
解读: 该分频控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。三电平飞跨电容拓扑的有源功率解耦特性可直接应用于单相储能PCS,无需额外直流侧大电容即可抑制二倍频纹波,提升功率密度和系统寿命。所提出的分频控制策略将直流与交流分量解耦设计,为阳光电源三电平拓扑控制算法优化提供新思路,可...
一种用于新能源-火电打捆外送LCC-HVDC系统的多模式次同步阻尼控制器
A Multi-Mode Sub-Synchronous Damping Controller for Renewable-Thermal-Bundled Power Transmission by LCC-HVDC System
Jiaqing Zhang · Chunyi Guo · Lie Xu · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
随着可再生能源发电比例的增加,LCC-HVDC输电系统中可能出现多种弱阻尼或不稳定的次同步振荡(SSO)模式,包括基于同步机的扭振模态和基于变流器的电磁模态。本文针对不同SSO模式,建立保留主导储能元件动态的等效单输入单输出传递函数模型,并从统一的阻尼转矩角度分析其稳定性。推导关键控制环路对各SSO模式的交互路径,提出阻尼增强能力指标以确定最优控制环节。基于相位补偿与增益调节,设计多模式次同步阻尼控制器(MSDC),实现对多种SSO模式的协同抑制。在光伏-火电打捆外送系统中的仿真验证表明,该控制...
解读: 该多模式次同步阻尼控制技术对阳光电源光伏-储能打捆外送系统具有重要应用价值。针对SG系列光伏逆变器与火电机组通过LCC-HVDC外送场景,文章提出的MSDC控制器可协同抑制光伏变流器电磁振荡与同步机扭振模态,解决新能源高占比下的多模式SSO问题。其阻尼转矩统一分析方法和相位补偿设计思路可直接应用于S...