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弱电网下构网型双馈感应风力发电机的机电振荡分析与抑制
Electromechanical Oscillation Analysis and Suppression of Grid Forming DFIG-Based Wind Turbines Under Weak Grid
Mengjie Li · Zhen Xie · Shang Xu · Shuying Yang 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
当前研究表明，在双馈感应发电机（DFIG）风力发电机组（WT）中实施构网型（GFM）控制有可能提高弱电网中电力系统的稳定性。然而，关于采用GFM控制的DFIG机电稳定性的研究较少。本研究首先建立了连接到弱电网的GFM DFIG机电系统的小信号模型。理论分析表明，随着电网强度的减弱，系统在传动链固有频率（NF）附近易发生机电振荡。随后，本文详细分析了控制系统中的传动链阻尼支路，建立了传动链NF振荡周期内的平均能量耗散模型，并研究了引起传动链振荡（DO）的机制。此外，从GFM控制参数的角度提出了振荡...
解读: 从阳光电源新能源系统集成业务视角来看，本文针对双馈风电机组在弱电网下的构网型控制技术研究具有重要的借鉴价值。尽管研究对象为风电系统，但其揭示的构网型控制在弱电网环境下的机电振荡机理，与我司光储系统面临的并网稳定性挑战存在本质相通性。 该研究的核心价值在于系统性地分析了构网型控制下的机电耦合振荡问题...
构网型与跟网型逆变器的协同控制及其动态性能增强
Coordinated Control of Grid‐Forming and Grid‐Following Inverters With Enhanced Dynamic Performance
Lei Wang · Shijie Yang · Zelong Zhang · Wenzhuo Shi 等7人 · IET Power Electronics · 2026年2月 · Vol.19
本文提出一种统一协同控制框架，实现孤岛微电网中构网型（GFM）与跟网型（GFL）逆变器的分布式二次控制，在无需精确参数和额外通信下，实现频率/电压恢复及有功/无功功率按比例分配，并通过Lyapunov理论证明稳定性，硬件在环验证了其优异动态响应能力。
解读: 该研究高度契合阳光电源在构网型储能系统（如PowerTitan、ST系列PCS）及光储融合微电网解决方案中的技术演进需求。阳光电源正加速推进GFM逆变器在弱电网、黑启动及独立微网场景的应用，本文提出的无通信、参数鲁棒的协同控制方法可直接赋能ST系列PCS与组串式逆变器的混合运行控制策略，提升光储系统...
具备电流参考限幅功能的构网型变流器故障恢复与暂态稳定性建模
Modeling Fault Recovery and Transient Stability of Grid-Forming Converters Equipped With Current Reference Limitation
Ali Arjomandi-Nezhad · Yifei Guo · Bikash C. Pal · Guangya Yang · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
当基于电网形成型（GFM）逆变器的电源（IBRs）面临严重的电网扰动（如短路故障）时，电流限制机制可能会被触发。因此，GFM IBRs 会进入电流饱和模式，引发非线性动态行为，并给扰动后的暂态功角稳定带来巨大挑战。本文进行了系统研究，以揭示 GFM IBR 的故障恢复行为并识别失稳风险。给出了 GFM IBR 从电流饱和模式恢复到正常运行模式的必要条件的封闭表达式。基于这些分析可以推断，幅值饱和电流的相角会显著影响故障后的恢复和暂态稳定性；根据不同的相角选择，系统可能会根据以下情况沿多条故障后轨...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文针对构网型（GFM）逆变器在电网故障下的电流限幅与暂态稳定性问题，具有重要的工程应用价值。随着阳光电源在大型光伏电站、储能系统及微电网领域的深入布局，构网型控制技术已成为支撑高比例新能源接入的核心技术路线，该研究直接关系到产品在极端工况下的可靠性与电网适应性。 论...
基于构网型光伏对LCC-HVDC输送的光伏-火电打捆系统次同步扭振相互作用稳定性的影响
Impact of Grid-Forming-Based PV on SSTI Stability of PV-Thermal-Bundled System Transmitted by LCC-HVDC
Chunyi Guo · Jiaqing Zhang · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年10月
在基于线路换相换流器的高压直流输电（LCC-HVDC）送电的新能源场站（REFs）与火电打捆系统中，可能存在次同步扭振相互作用（SSTI）风险。引入构网型（GFM-based）光伏变流器有望缓解该问题，但其渗透率对SSTI阻尼的影响尚不明确。本文建立系统的小幅信号模型，通过特征根分析研究GFM型光伏有功出力占比对SSTI阻尼特性的影响。结果表明，在火电占比较低时，GFM光伏可提升SSTI阻尼；而在火电占比较高时反而削弱阻尼。进一步分解系统阻尼路径，识别主导路径以揭示其内在机理。在此基础上，提出一...
解读: 该研究对阳光电源SG系列光伏逆变器的构网型GFM控制策略优化具有重要价值。针对光伏-火电打捆经LCC-HVDC外送场景，研究揭示了GFM光伏渗透率与SSTI阻尼的非线性关系，为阳光电源开发自适应GFM控制算法提供理论依据：在低火电占比时提升GFM出力以增强系统阻尼，高火电占比时动态调整GFM参数避免...
采用圆形电流限制器的构网型双馈感应发电机暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of Grid-Forming DFIG Equipped With Circular Current Limiter
Ling Zhan · Bin Hu · Liang Chen · Sen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月
在将圆形电流限制器应用于限制构网型双馈感应发电机（GFM - DFIG）中的过电流时，复杂的控制特性给暂态稳定性分析带来了挑战。本文建立了配备圆形电流限制器的GFM - DFIG的暂态模型，并研究了虚拟阻抗参数对暂态性能的影响。理论分析和实验验证表明，较小的虚拟阻抗可以提高限流式GFM - DFIG的故障穿越能力，并且与虚拟电感相比，虚拟电阻的不利影响更为显著。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型双馈风电机组（GFM-DFIG）圆形限流器的研究具有重要的技术借鉴价值。虽然研究对象是风电领域，但其核心技术逻辑与我司在光伏逆变器和储能变流器的构网型控制技术高度契合。 当前，阳光电源正大力推进构网型逆变器技术，以应对高比例新能源接入带来的电网稳定性挑战。该...
状态转移引发的构网型电压源换流器暂态同步失稳：分析与改进
State Transfer Induced Transient Synchronization Instability of GFM-VSC: Analysis and Improvement
Yushuang Liu · Hua Geng · Geng Yang · Meng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年3月
在电网故障等工况下，构网型电压源换流器（GFM-VSC）因电流限幅控制可能在电压源模式（VSM）与电流源模式（CSM）间切换，模式切换过程中的状态转移会影响其暂态同步稳定性（TSS）。本文通过平衡点存在性分析揭示了一种新的失稳机理：状态转移可能导致故障期间运行轨迹绕过CSM下的稳定平衡点而进入发散循环。采用多Lyapunov函数法推导了计及故障动态的TSS判据与边界，发现降低最小临界电流并依据虚拟功率角（VPA）动态调整饱和电流相位可提升TSS。为此提出一种基于VPA反馈的电流限制策略，在抑制过...
解读: 该研究揭示的GFM-VSC状态转移失稳机理对阳光电源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ST系列采用构网型控制，在电网故障时需频繁进行VSM/CSM模式切换以实现电流限幅保护，本文所揭示的状态转移导致稳定平衡点绕过的失稳机制，为优化ST系列的电流限幅策略提供了理...
基于哈密顿理论的构网型变流器在限流模式下的暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of Grid-Forming Converter in Current Limiting Mode Based on Hamiltonian Theory
Yiwen Fan · Minxiao Han · Shuozhe Wang · Li Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年9月
采用构网型（GFM）控制的变流器在现代电力系统中主动参与电网电压与频率的建立和调节。然而，系统非线性特性增加了暂态稳定性分析的难度，尤其当GFM变流器引入限流控制时，故障期间的暂态过程更加复杂。本文基于哈密顿理论构建GFM变流器动态模型及其在限流模式前后的系统能量函数，分析不同故障条件下限流切换过程及其对稳定性的影响，揭示限流切换与功角特性的映射关系，并探讨关键参数对系统稳定裕度及电网强度的作用。最后，通过MT6040实时仿真器结合StarSim-HIL平台验证了限流过程与稳定裕度分析的准确性。
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控制优化具有重要价值。基于哈密顿理论的暂态稳定性分析方法可直接应用于GFM控制算法改进：1）通过能量函数精确评估限流切换过程的稳定裕度，优化虚拟阻抗和电流限幅参数设计；2）建立限流切换与功角特性的映射关系，为ST系列在弱电网...
考虑电压耦合效应的跟网型与构网型电池储能系统快速频率响应分析
Fast Frequency Response Analysis for Grid-Following and Grid-Forming Controlled BESS Considering Voltage Coupling Effect
Kaiyuan Su · Xiaorong Xie · Zhen Gong · Hui Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
电池储能系统（BESS）提供的快速频率响应（FFR）对维持电力系统频率稳定至关重要。然而，在弱电网中，电压耦合效应（VCE）可能显著削弱BESS的FFR性能，尤其是在跟网型（GFL）与构网型（GFM）控制策略对比下，该效应尚未充分研究。本文提出一种计及VCE的GFL与GFM BESS的FFR建模方法，分析变换器参数与系统特性对VCE的影响，并通过电磁暂态仿真与控制硬件在环实验验证模型有效性。结果表明，VCE源于阶跃扰动下的瞬时电压跌落，导致有功支撑能力下降和频率恢复延迟；当短路比（SCR）接近2...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统在弱电网场景下的FFR性能优化具有重要指导意义。研究揭示的电压耦合效应（VCE）机理可直接应用于优化GFM/GFL控制策略切换逻辑：在SCR<2的弱电网中，通过自适应调节电压下垂系数和虚拟阻抗参数，可提升GFM模式下的频率支撑能力，减少...
风场中构网型电池储能系统的功率解耦控制
Power Decoupling Control for Grid-Forming Battery Energy Storage System in Wind Farm
Ruixu Liu · Zhen Wang · Yuqiang Wang · Yu Shan 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年8月
构网型（GFM）电池储能系统（BESS）有助于提升风电系统的动态性能与鲁棒性，但其有功与无功功率间的固有耦合效应会降低系统可控性，影响功率精确调节。本文系统研究了风场中GFM-BESS的功率耦合问题，提出基于反馈线性化的功率解耦控制策略。首先建立暂态功率响应模型以刻画耦合特性，进而设计新型解耦控制方法调节GFM电压矢量参考值。随后构建系统小信号模型，从频域角度分析解耦动态特性并验证所提策略的有效性。最后通过MATLAB/Simulink及硬件在环时域仿真验证了该方案的可行性与优越性。
解读: 该功率解耦控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究针对构网型GFM控制中有功-无功耦合导致的功率调节精度下降问题，提出基于反馈线性化的解耦策略，可直接应用于阳光电源风储混合系统中的GFM储能变流器。该技术能提升ST储能系统在弱电网及风电场景下的功率...
具有圆形电流限制和虚拟阻抗电流限制的下垂控制型构网逆变器的临界清除时间
Critical Clearing Time for Droop-Controlled Grid-Forming Inverters With Circular Current Limiting and Virtual Impedance Current Limiting
Xue Lyu · Wei Du · Sheik Mohammad Mohiuddin · Yunzhi Cheng · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
临界清除时间是评估构网型（GFM）逆变器大信号稳定性的关键参数。电流限幅器的变化会显著影响逆变器在大扰动期间的暂态行为。本文提出了一种基于功角关系的方法，用于评估下垂控制的 GFM 逆变器在三相金属性短路故障场景下的故障恢复能力，同时考虑了圆形电流限幅器和虚拟阻抗法。高保真度仿真验证了所提出公式在估算 GFM 逆变器临界清除时间方面的准确性。
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控制策略具有重要指导意义。临界清除时间分析可直接应用于优化产品的电流限幅设计：圆形电流限制与虚拟阻抗限流方案的对比研究，为ST储能变流器在电网故障时的暂态稳定性提升提供理论依据。建议在下垂控制型GFM模式中，根据不同应用场景...
基于小信号模型的构网型变流器并网系统虚拟参数稳定平衡点分析
Analysis of Stability Stationary Point for Virtual Parameters of Grid-Forming Converter Integrated Power Systems Based on Small-Signal Model
Tianming Gu · Puyu Wang · Dengpan Sun · Jianyu Wang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年9月
在构网型（GFM）变流器的研究中，电网通常被假定为无穷大母线。然而，随着可再生能源的不断接入，以同步发电机（SG）为主导的实际电网的惯量和阻尼持续下降。大规模GFM变流器的接入不可避免地会与SG在低频振荡（LFO）模式下产生相互作用。本文首先建立了用于两机系统低频振荡分析的小信号模型。采用分类讨论的方法，推导了两机系统不同场景下低频振荡模式的主导极点和阻尼比的显式解析表达式，并取得了独特的研究成果：1）证明了GFM变流器虚拟阻尼/惯量存在稳定性最大/最小驻点，选取相应的参数会使系统稳定性达到最佳...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的构网型（GFM）变流器虚拟参数稳定性驻点问题，对我们在光伏逆变器和储能系统的技术迭代具有重要指导意义。 随着新能源渗透率提升，电网正从同步发电机主导向变流器主导转型。论文通过严格的数学推导证明了虚拟阻尼和虚拟惯量存在稳定性极值点，这为阳光电源优化GFM逆变器...
基于图形化说明的构网型逆变器故障恢复机理与方法
Mechanism and Methods for Fault Recovery of Grid-Forming Inverter by Graphical Illustration
Jialun Yang · Hua Ye · Yantuan Wang · Yutian Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年12月
现有的基于优先级的并网型（GFM）逆变器限流控制（CLC）可能会导致故障恢复失败，包括陷入限流控制以及在限流控制和恒压控制（CVC）之间出现模式振荡。为解决这些问题，本文首先通过在相量图中阐述三种故障恢复状态的条件，揭示了下垂控制的并网型逆变器的故障恢复机制。然后，提出了两种方法，包括确定电流角度的最优范围和饱和模块的上限，以确保并网型逆变器成功实现故障恢复。多次实验测试验证了理论分析的正确性。
解读: 该故障恢复机理研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。现有CLC控制导致的恢复失败问题在弱电网场景下尤为突出，影响系统可靠性。文章提出的图形化分析方法可优化阳光电源构网型GFM控制策略，解决电流限幅后的模式切换异常，提升故障穿越后的快速恢复能力。该技术可应...
构网型变流器交流电压控制器
AC-Voltage Controller for Grid-Forming Converters
Diego Rios-Castro · Diego Perez-Estevez · Jesus Doval-Gandoy · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种专为构网型（GFM）变流器设计的电压控制器，旨在应对不同电网阻抗场景。该控制器可与下垂控制等外部功率同步环路（PSL）协同工作，确保变流器具备快速、准确且稳定的电压-频率响应，并实现自同步、功率平衡及电网支撑功能。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型组串式光伏逆变器至关重要。随着高比例可再生能源接入，电网强度下降，构网型（GFM）技术是提升电网稳定性的核心。该电压控制器能够优化变流器在弱电网下的动态响应，提升产品在复杂电网环境下的黑启动、调频及电压支撑能力。建议研发团队将其集成至iSola...
多环路构网型变换器的串并联序阻抗模型
Series-parallel Sequence Impedance Models of Multi-loop Grid-forming Converters
Xiaokuan Jin1Jianhua Wang1Han Yan1Xijun Ni2Zhendong Ji3Baojian Ji3Ding Wan2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着构网型（GFM）变换器在含可再生能源的新电力系统中渗透率逐步提高，可能出现小信号稳定性问题。序阻抗模型相比dq域阻抗模型和状态空间模型能提供更直观的物理解释。现有研究主要集中于功率环与内环控制对稳定性的影响，但尚未明确揭示GFM变换器内电压环与电流环在电路中的物理意义。本文推导了多环路GFM变换器的串并联序阻抗模型，表明电压环等效为并联阻抗，电流环等效为串联阻抗，从而可通过序阻抗Bode图或串并联阻抗的物理含义分析其小信号稳定性。结果表明，单功率环GFM变换器因控制参数少、低频性能优，尤其适...
解读: 该串并联序阻抗建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的构网型控制优化具有重要价值。研究揭示电压环等效并联阻抗、电流环等效串联阻抗的物理本质，可直接指导PowerTitan大型储能系统在弱电网场景下的多环路控制参数整定。单功率环GFM方案因参数少、低频性能优的特点，特别适用于阳光电源...
基于电流饱和比的构网型变流器混合同步控制
Current Saturation Ratio-Based Hybrid Synchronization Control of Grid-Forming Converters
Tianyi Xu · Shan Jiang · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
本文针对构网型（GFM）变流器提出了一种基于电流饱和比的混合同步控制（HSC）策略。现有的HSC方案在处理物理电流限制及应对复杂电网扰动方面存在局限性。该研究通过引入电流饱和比，优化了功率同步环（PSL）与锁相环（PLL）的协同机制，提升了变流器在弱电网及故障条件下的同步稳定性与电流控制精度。
解读: 该技术对阳光电源的PowerTitan系列大型储能系统及组串式构网型逆变器具有重要价值。随着高比例可再生能源接入，电网强度降低，构网型控制已成为核心竞争力。本文提出的电流饱和比优化策略，能有效解决GFM在极端故障下的过流保护与同步稳定性矛盾，提升系统在弱电网下的黑启动及支撑能力。建议研发团队将其集成...
静止坐标系下单相微电网的建模与稳定性分析
Modeling and Stability Analysis of Single-Phase Microgrids Controlled in Stationary Frame
Nima Amouzegar Ashtiani · S. Ali Khajehoddin · Masoud Karimi-Ghartemani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
现代微电网正向采用更多构网型（GFM）变换器转型，以支持可再生能源和储能系统，从而提升系统稳定性、可靠性及灵活性。本文重点研究了静止坐标系下控制的单相微电网中，多个并联GFM变换器之间的相互作用，旨在保障微电网在不同运行工况下的稳定性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的构网型（GFM）技术路线，特别是针对户用光伏及小型工商业微电网场景。随着分布式能源渗透率提升，单相GFM控制技术对于提升阳光电源户用逆变器及小型储能系统（如PowerStack）在弱电网或孤岛模式下的支撑能力至关重要。建议研发团队借鉴文中静止坐标系下的建模方法，优化现有逆变...
虚拟振荡器构网型逆变器：现状、建模与稳定性
Virtual Oscillator Grid-Forming Inverters: State of the Art, Modeling, and Stability
Minghui Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文系统性地研究了构网型（GFM）逆变器中的虚拟振荡器控制技术。该技术以非线性Andronov-Hopf振荡器为核心，能够实现逆变器在实时测量下的电压与频率自主调节。文章重点探讨了该控制策略的建模方法及稳定性分析，为高比例可再生能源接入下的电网支撑提供了理论基础。
解读: 构网型（GFM）技术是阳光电源应对高比例新能源接入及弱电网场景的核心竞争力。虚拟振荡器控制作为一种先进的非线性控制策略，能够显著提升PowerTitan系列储能系统及大型组串式逆变器在微电网、黑启动及弱电网下的频率与电压支撑能力。建议研发团队将其与现有的VSG控制策略进行对比验证，探索其在iSola...
构网型变流器的频域惯量设计
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7月
合成惯量在构网型（GFM）变流器的频率响应中起关键作用。惯量系数过小无法有效抑制频率波动，而过大则可能在极端频率事件中影响电网同步稳定性。本文探讨了GFM变流器在频域内的惯量设计方法，旨在平衡频率支撑能力与同步稳定性。
解读: 该研究对阳光电源的构网型技术布局具有核心指导意义。随着高比例可再生能源接入，电力系统对构网型（GFM）功能的需求日益迫切。该频域惯量设计方法可直接应用于阳光电源的PowerTitan系列储能变流器及大型地面光伏逆变器中，优化其在弱电网下的频率支撑性能。通过精确的惯量参数整定，能显著提升设备在极端工况...
单环电压幅值控制构网型变换器的暂态稳定性分析
Transient Stability of Single-Loop Voltage-Magnitude Controlled Grid-Forming Converters
Teng Liu · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文针对采用单环电压幅值控制方案的构网型（GFM）变换器，进行了面向设计的暂态稳定性分析。研究揭示了电压幅值控制器对暂态稳定性具有关键影响，这与采用矢量电压控制的GFM变换器（其稳定性主要由外环功率控制决定）存在显著差异。
解读: 随着阳光电源PowerTitan储能系统及大型光伏电站对弱电网支撑能力的提升，构网型（GFM）技术已成为核心竞争力。本文揭示的单环电压幅值控制对暂态稳定性的影响，对于优化阳光电源储能变流器（PCS）的控制策略至关重要。在弱电网或微电网应用场景下，该研究有助于提升设备在故障扰动下的暂态响应能力，避免传...
三角形连接单相下垂控制逆变器中的自发相平衡
Spontaneous Phase Balancing in Delta-Connected Single-Phase Droop-Controlled Inverters
Minghui Lu · Sairaj Dhople · Donny Zimmanck · Brian Johnson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
随着电力系统向高比例电力电子化转型，同步机退役背景下构网型（GFM）逆变器对电网稳定性至关重要。本文研究了由多个单相下垂控制GFM逆变器组成的三角形连接系统，探讨了其在无需额外通信的情况下实现自发相平衡的机制，为分布式能源并网提供了新的控制策略。
解读: 该研究探讨的三角形连接单相GFM逆变器控制技术，对阳光电源的户用光伏及微电网解决方案具有重要参考价值。在户用场景中，利用单相逆变器通过特定拓扑实现三相平衡，可降低系统复杂性并提升弱电网下的稳定性。建议研发团队关注该自发相平衡机制，将其集成至iSolarCloud智能运维平台或下一代户用储能逆变器中，...
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