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电压源逆变器MIMO动态特性分析的扩展频域无源性理论
An Extended Frequency-Domain Passivity Theory for MIMO Dynamics Specifications of Voltage-Source Inverters
Feifan Chen · Sei Zhen Khong · Lennart Harnefors · Xiongfei Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
在并网逆变器系统中，频域无源性理论越来越多地用于分析电网 - 逆变器交互作用并指导逆变器控制设计。然而，由于在低频段难以满足基于无源性的充分稳定条件，无源性理论往往无法实现系统的稳定指标。本文提出了一种扩展的频域无源性理论。通过引入加权矩阵，推导得出了扩展的稳定条件。与传统的基于无源性的稳定条件相比，所提出的理论显著降低了保守性，更适合用于分析电网 - 逆变器交互作用并指导逆变器控制设计。本文提供了理论分析、数值算例和实验结果，以验证所提方法的有效性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项扩展频域无源性理论对我们的并网逆变器产品具有重要的工程应用价值。当前，随着光伏和储能系统大规模接入电网，电网-逆变器交互稳定性问题日益突出，尤其在弱电网场景下，传统无源性理论在低频段的保守性限制了逆变器的控制性能优化空间。 该论文提出的加权矩阵方法显著降低了稳定性判据...
一种级联混合同步控制策略用于并网逆变器
A Cascaded Hybrid Synchronization Control for Grid-Connected Inverters
Feifan Chen · Xiongfei Wang · Haowen Wang · Liang Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文重新探讨了矢量电压控制（VVC），发现通过在 $q$ 轴电压参考中引入 $P\text{--}E_{q}$ 下垂控制，传统的锁相环（PLL）可以有效替代功率同步控制，以复现构网型（GFM）逆变器的功率 - 频率（角度）动态特性。因此，本文提出了一种保留传统 PLL 和 VVC 的简单 GFM 控制策略。与近期报道的基于 PLL 的 GFM 方法相比，该方法无需虚拟导纳控制，并且在较宽的电网短路比范围内具有更高的稳定性鲁棒性。
解读: 从阳光电源的业务角度看，这篇论文提出的级联混合同步控制策略对我们的并网逆变器产品线具有重要的技术参考价值。该技术通过在传统矢量电压控制（VVC）中引入P-Eq下垂控制，实现了用常规锁相环（PLL）替代功率同步控制来复现构网型（GFM）逆变器的功率-频率动态特性，这为简化控制架构提供了新思路。 对于...
统一且灵活的电力电子型电力系统频域稳定性评估框架
Unified and Flexible Frequency-Domain Stability Assessment Framework for Power-Electronic-Based Power Systems
Feifan Chen · Sei Zhen Khong · Xiongfei Wang · Lennart Harnefors · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
本文提出了一种频域稳定性分析理论，该理论为基于电力电子的电力系统的分散稳定性评估提供了一个统一且高度灵活的框架的理论基础。通过引入频率相关乘数，所提出的方法能够无缝整合电力电子系统中现有的分散稳定性条件，包括经典和加权小增益、无源性以及频率分割方法。此外，它还能灵活组合和应用那些无法通过任何现有单一方法获得的、保守性更低的新型稳定性判据。在稳定和不稳定系统上进行的实验验证表明，该框架具备准确进行稳定性验证和检测局部不稳定风险的能力。
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项统一频域稳定性评估框架对我们在高比例新能源并网场景下的产品竞争力具有重要战略价值。 当前，我们的光伏逆变器和储能变流器在大规模集群并网时面临着复杂的振荡和稳定性问题。传统的小增益判据、无源性判据等方法各有局限，往往过于保守或无法覆盖所有工况。该论文提出的频域统一框架通...
同步发电机与跟网型系统中功率振荡特性比较及基于阻抗的检测方法有效性分析
Comparison of Power Swing Characteristics and Efficacy Analysis of Impedance-Based Detections in Synchronous Generators and Grid-Following Systems
Yongxin Xiong · Heng Wu · Yifei Li · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年9月
本文理论对比了传统同步发电机（SG）系统与跟网型电压源换流器（GFL-VSC）系统的功率振荡特性。不同于SG系统中由电源间物理功角变化主导的振荡动态，GFL-VSC系统的振荡特性受换流器控制动态影响，失步表现为锁相环输出角度的发散，具有控制依赖性。基于此，本文进一步探讨了阻抗型振荡检测方法在GFL-VSC系统中的适用性与有效性，并通过PSCAD/EMTDC平台在单机与多机系统中开展仿真验证。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的跟网型GFL控制策略具有重要指导意义。文章揭示的GFL-VSC功率振荡特性受锁相环控制动态影响的机理，可直接应用于优化PowerTitan储能系统的振荡检测算法，提升电网扰动下的稳定性。基于阻抗的振荡检测方法有效性分析，为阳光电源开发适配新能源...
基于基频动态的电压源换流器阻抗建模中的参考系选择
Reference-Frame Selection on Impedance Modeling of VSCs With Fundamental Frequency Dynamics
Yang Wu · Heng Wu · Fangzhou Zhao · Zichao Zhou 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
基于交流电力电子技术的电力系统的基波频率可能会偏离其标称值，并且该频率会受到变流器控制动态特性的显著影响。针对系统参考坐标系的选择，本文提出了两种电压源型变流器（VSC）的阻抗建模方法，用以捕捉基波频率的动态特性。第一种方法是在标称频率的参考坐标系下对VSC进行建模，而第二种方法是在基波频率可变的参考坐标系下对VSC进行建模，因此，基波频率在阻抗模型中被表示为一个额外的端口变量。本文从数学上证明，若在第二种方法中对VSC的控制延时和功率级建模时考虑频率动态特性，则这两种阻抗模型在本质上是等效的。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于电压源变流器（VSC）阻抗建模的研究具有重要的工程应用价值。随着公司光伏逆变器和储能系统在新型电力系统中的渗透率不断提升，基频动态特性对系统稳定性的影响日益凸显，特别是在弱电网接入和多机并联场景中。 该论文提出的两种阻抗建模方法——固定标称频率参考系和变频率参考系...
构网型变流器的频域惯性设计
Frequency Domain Inertia Design of Grid-Forming Converters
Shan Jiang · Ye Zhu · Tianyi Xu · Xiongfei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
虚拟惯量在构网型（GFM）变流器的频率响应中起着关键作用。较小的惯量系数在电网故障期间提供的惯量功率不足以抵抗频率变化。相比之下，较大的惯量系数可使GFM变流器模拟同步发电机的动态响应，但在极端频率事件（例如，频率从47 Hz扰动到52 Hz或相位跳变高达<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notati...
解读: 从阳光电源构网型逆变器产品线角度分析，该论文提出的频域惯量设计方法具有重要的工程应用价值。随着新能源渗透率提升，构网型（GFM）变流器正成为我司光储一体化系统的核心技术方向，而合成惯量的优化设计直接关系到产品在弱电网和微电网场景下的稳定性表现。 该研究揭示了传统固定惯量设计的本质矛盾：小惯量系数无...
一种可实现功率角四象限运行的构网型变换器暂态稳定性提升方法
A transient stability enhancement method for Grid-Forming converters enabling operation across the four-quadrant range of Power Angle
Armando J. G. Abrantes-Ferreira · Alexandre C. Oliveira · Antonio M. N. Lima · Xiongfei Wang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
构网型（GFM）变换器在新能源并网中具有广泛应用前景，但其功率角暂态稳定性限制了在严重故障下的性能。现有方法将功率角δ限制在[-90°, 90°]范围内，降低了变换器的利用率。本文针对dispatchable VOC（dVOC）和虚拟同步发电机（VSG）两类GFM方法，提出一种模式自适应的功率角控制策略，可在超弱电网（SCR≈1）下提升大信号同步稳定性。该策略仅依赖本地测量估算δ，在保持输出电压幅值恒定的同时，通过调节有功功率实现四象限范围内的稳定运行。实验与控制器硬件在环结果表明，所提方法在暂...
解读: 该功率角四象限运行技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。当前阳光电源构网型产品在超弱电网（SCR≈1）场景下，功率角受限于±90°范围，限制了暂态稳定裕度。该研究提出的模式自适应功率角控制策略可直接应用于ST系列的dVOC和VSG控制模式，通过本地测量实...
特刊主编寄语：电力电子在未来可再生能源和Power-to-X系统中的作用
Guest Editorial: Special Issue on Power Electronics Role in Future Renewables and Power-to-X Systems
Ahmed Abdelhakim · Dmitri Vinnikov · Jon Are Suul · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
2015巴黎协定和2023年IPCC气候变化报告将主要能源消费部门的脱碳列为首要任务，对当今能源系统提出了长期可持续能源生产和存储的重大挑战。氢能和Power-to-X（P2X）方案是最具前景的应对策略之一，可大量利用可再生能源并开辟绿色能源存储和运输的新途径。P2X是将电力转换为碳中和合成燃料（如氢气、合成天然气或化学品）的转换技术集合术语。电力电子在提升此类系统性能和降低最终产品成本方面发挥关键作用，需整合不同系统如各类可再生能源供电电解槽集群制氢并可能连接电网提供电网支持。
解读: 该P2X特刊主题与阳光电源氢能战略高度契合。阳光电源在电解槽变流器、氢能源管理系统和可再生能源制氢一体化解决方案方面具有技术积累。特刊涵盖的电力电子变换器及调制、直流和交流微电网控制、变换器分析建模、测量与保护四大主题与阳光ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和微电网解决方案的技术路线一致。文中提...