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采用典型无功功率控制策略的构网型变流器暂态功角与电压稳定性
Transient Angle and Voltage Stability of Grid-Forming Converters With Typical Reactive Power Control Schemes
Wenjia Si · Jingyang Fang · Xingyou Chen · Tao Xu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
构网型变流器被视为电力电子化电力系统的关键技术，但其在暂态过程中常被忽视的无功功率控制问题亟待研究。本文创新性地指出，采用典型无功控制策略（如电压下垂、无功下垂及无功PI控制）的构网型变流器可能面临暂态功角和/或电压稳定性问题。研究表明，零阶无功控制仅存在功角稳定问题，但无功调节能力有限；而一阶控制（如PI控制）虽可实现恒定无功运行，却可能引发功角、电压及混合稳定性问题。本文揭示了其失稳机理，并对典型控制方案进行了全面比较，实验结果验证了理论分析。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制策略优化具有重要价值。文章揭示的无功控制与暂态稳定性耦合机理，可直接应用于优化阳光电源储能系统在弱电网场景下的电压支撑能力。针对零阶控制（电压/无功下垂）和一阶控制（PI调节）的稳定性差异分析，为ST系列产品在不同...
单电压环PI控制构网型变流器的稳定性分析与谐波滤波增强
Stability Analysis and Harmonic Filtering Enhancement of Single-Voltage-Loop PI- Controlled Grid-Forming Converters
Wenrui Li · Wenjia Si · Mowei Lu · Jingyang Fang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
由于具备交流电压形成和频率调节能力，电网形成型变流器（GFMCs）在电力电子领域保持着强劲的增长态势。与多环控制策略相比，单环电压控制具有传感器和控制器简单、动态响应迅速且无电压/电流控制相互作用等优点。然而，本文研究发现，采用单电压环比例 - 积分（PI）控制器的LCL滤波型GFMCs，为了在并网和孤岛场景下稳定运行，需要较高的谐振频率，而较小的滤波器尺寸会导致开关谐波滤波效果变差。因此，本文提出了一种针对GFMCs的开关谐波滤波增强策略，即采用LLCL滤波器，其LC陷波器在开关频率处形成串联...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于单电压环PI控制构网型逆变器的研究具有重要的工程应用价值。构网型变流器（GFMC）技术是我司光储一体化系统和微电网解决方案的核心技术方向，其电压源特性能够为弱电网和离网场景提供稳定的频率和电压支撑，这与我司在高比例新能源接入场景下的战略布局高度契合。 该论文揭示的...
构网型换流器的暂态功角与电压稳定性联合分析及增强
Joint Transient Angle and Voltage Stability Analysis and Enhancement of Grid-Forming Converters
Wenjia Si · Wenrui Li · Nima Tashakor · Jingyang Fang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
作为多电力电子电源电力系统中的一项关键技术，构网型变流器正日益普及。然而，其在电网故障下的暂态行为尚未得到充分研究。特别是，现有文献仅分别研究暂态功角或电压稳定性问题，未考虑两者同时发生的情况。为填补这一研究空白，本文对暂态功角和电压稳定性问题进行了全面分析。首先，推导了平衡点的存在条件。然后，利用拉萨尔不变集定理揭示了稳定平衡点的吸引域。所推导的稳定条件可确保构网型变流器在暂态过程中安全运行。此外，研究发现有功功率削减和无功功率注入均能增强暂态功角和电压稳定性。然而，有功功率削减会恶化频率调节...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项关于构网型变流器暂态稳定性的联合分析研究具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统领域向构网型技术转型，该论文提出的联合暂态角稳定和电压稳定分析方法直接切中当前技术痛点。 在技术价值层面，该研究首次系统性地分析了构网型变流器在电网故障时同时面临的角稳定和电压稳...