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构网型逆变器中优先电流限制器的积分饱和现象再探：物理视角
Revisit Windup Phenomenon in Grid-Forming Inverters With Priority Current Limiter: A Physical Perspective
Mingxin Hu · Liang Yuan · Mei Su · Shimiao Chen 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
本文从物理机理出发，分析构网型（GFM）逆变器在优先电流限制器（PCL）作用下的积分饱和现象，揭示故障清除角与限流模式切换角共同决定饱和是否发生，并提出基于该机理的抗饱和控制方法，实验验证了理论有效性。
解读: 该研究直接支撑阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及风电变流器在弱电网/故障工况下的GFM稳定运行。PCL风饱和问题影响黑启动、调峰调频及LVRT/HVRT动态响应，易导致暂态失步或保护误动。建议将文中提出的抗风饱和准则嵌入iSolarCloud智能控制策略，并在新一代组串式光储一体机（如S...
基于等效电路模型的构网型逆变器大信号稳定性分析
Large-Signal Stability Analysis of Grid-Forming Inverters With Equivalent-Circuit Models
Nathan Baeckeland · Diptak Pal · Gab-Su Seo · Brian Johnson 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月
本文提出了一种基于能量函数的直接方法，用于评估构网型（GFM）逆变器的大信号稳定性，该方法利用了所有相关控制层和物理层动态的等效电路表示。建模与分析框架涵盖了三种不同的一次控制、标准的电流内环 - 电压外环级联控制架构、输出 $LCL$ 滤波器以及参考电流饱和限幅。通过对从电路表示中获取的各个能量分量求和，得到了 GFM 逆变器的复合能量函数。由于该方法基于电路理论基础，因此可以很容易地推广到不同的一次控制、输出滤波器配置和电流限幅器。数值仿真验证了该方法在估计大信号扰动后临界清除时间方面的有效...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于能量函数的构网型逆变器大信号稳定性分析技术具有重要的战略价值。随着新能源渗透率不断提升，电网对逆变器的构网能力提出更高要求，阳光电源作为全球领先的逆变器供应商，亟需突破传统小信号分析的局限性，应对电网大扰动场景下的稳定性挑战。 该论文提出的等效电路模型方法具有显著...
基于虚拟电压补偿的电压控制型VSG不对称低电压穿越PBC控制策略
Asymmetrical Low-Voltage Ride-Through Control Strategy Based-on PBC With Virtual Voltage Compensation for Voltage-Controlled VSG
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
构网型（GFM）逆变器在弱电网中具有电压和频率支撑的优势。然而，与跟网型逆变器不同，GFM 逆变器在不对称电压骤降期间面临更具挑战性的情况。电压控制型虚拟同步发电机（VVSG）是 GFM 逆变器的典型控制方法。然而，需要仔细考虑大涌流、响应速度慢以及负序电流控制等问题。在现有的低电压穿越（LVRT）控制策略中，在维持电网支撑能力的同时，无法妥善应对这些问题。在这种情况下，可能会出现系统不稳定和电能质量恶化的情况。为克服这些局限性，本文提出一种不对称 LVRT 控制策略。首先，建立正序和负序模型并...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于无源性控制（PBC）和虚拟电压补偿的不对称低电压穿越技术具有重要的战略价值。随着高比例新能源接入电网，构网型（GFM）逆变器正成为弱电网支撑的核心技术，这与我们在大型光伏电站和储能系统中面临的实际挑战高度契合。 该技术针对电压控制型虚拟同步发电机（VVSG）在不对...
用于构网型光伏系统的全状态虚拟振荡器控制以抵御太阳辐射与电网扰动
Full-State Virtual Oscillator Control for Grid-forming PVs to Endure Solar Radiation and Grid Disturbances
Zizhen Guo · Wenchuan Wu · Guannan Wu · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
基于振荡器的电网形成（GFM）方法因其具备全局同步潜力而受到关注。然而，现有的可调度虚拟振荡器控制（dVOC）等方法属于二状态振荡器，无法平稳应对来自电源或电网的大扰动。本文提出一种全状态虚拟振荡器控制（fVOC）策略，该策略将频率和电压幅值作为从直流电压扩展而来的振荡器状态。理论分析和实验测试均表明，采用fVOC的GFM光伏（PV）系统能够有力抵御大扰动，并在因太阳辐照度波动、负载变化或短路故障导致直流母线功率失衡期间提供弹性电网支撑。本文推导了考虑一次动态特性的非线性模型，以阐明基于fVOC...
解读: 从阳光电源构网型逆变器业务角度看，这项全状态虚拟振荡器控制（fVOC）技术具有重要的战略价值。该技术通过将频率和电压幅值作为直流电压的扩展振荡状态，突破了现有dVOC两状态振荡器的局限性，这对我司高比例新能源接入场景下的电网稳定性支撑能力提升具有直接意义。 技术价值方面，fVOC能够平滑应对光照波...
跟网型与构网型变流器并存电力系统的混合频域建模与稳定性分析
Hybrid Frequency-domain Modeling and Stability Analysis for Power Systems with Grid-following and Grid-forming Converters
Ni Liu1Hong Wang1Weihua Zhou2Jie Song3Yiting Zhang1Eduardo Prieto-Araujo3Zhe Chen4 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着可再生能源装机容量的增加，电网对并网变流器的控制要求日益多样化，系统稳定性分析复杂度上升。本文通过多种频域模型揭示其差异，阐明将自稳定变流器传递函数假设为无右半平面（RHP）极点的局限性。讨论了跟网型（GFL）与构网型（GFM）变流器频域建模的适用性，建议含理想源的GFM变流器应采用P/Q-θ/V导纳模型而非V-I阻抗模型，并通过两个案例验证其合理性。提出一种适用于多GFL与GFM变流器共存系统的混合频域建模框架及稳定性判据，该判据在应用奈奎斯特判据时无需检查非无源子系统的RHP极点数，简化...
解读: 该混合频域建模方法对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的协同稳定性分析具有重要价值。文章提出的P/Q-θ/V导纳模型可直接应用于PowerTitan储能系统的构网型控制优化，解决传统V-I阻抗模型在含理想源GFM变流器建模中的局限性。所提混合频域稳定性判据无需检查RHP极点，可显著简化光...
面向高比例逆变器电力系统的耦合全阶动态整体小信号稳定性分析
Holistic Small-Signal Stability Analysis for Large-Scale Inverter-Intensive Power Systems With Coupled and Full-Order Dynamics From Control Systems and Power Networks
Lizhi Ding · Yuzhu Ouyang · Xiaonan Lu · Junjie Qin 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
基于逆变器的电源（IBR）在现有电力系统中的渗透率不断提高，这为增强可持续性带来了巨大益处，但同时也在惯性不足、潜在不稳定以及复杂的网络动态等方面带来了不可避免的挑战。然而，电网跟随型（GFL）和电网形成型（GFM）IBR 与其他组件（即同步发电机 [SG]、负载和网络等）之间的相互作用所引入的额外耦合尚未得到清晰的探究。目前仍缺乏一个涵盖控制系统和电网的全面、可扩展且定量的稳定性分析框架。为填补这一技术空白，本文建立了一个包含旋转发电单元和 IBR 的整个系统的整体小信号模型。提出了一个扩展的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于大规模逆变器密集型电力系统小信号稳定性的全局分析技术具有重要战略价值。随着公司光伏逆变器和储能系统在全球电网中的渗透率持续提升，该研究所关注的跟网型（GFL）和构网型（GFM）逆变器之间的耦合交互问题，正是阳光电源在高比例新能源接入场景下亟需解决的核心技术挑战。 ...
基于构网型控制的分布式能源资源孤岛检测性能评估
Performance Evaluation of Islanding Detection for Distributed Energy Resources with Grid-forming Control
Shuliang Zhu · Yuyang Liu · Xiaojie Shi · Yuhao Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年12月
随着分布式能源资源（DER）的广泛应用，构网型（GFM）逆变器控制技术得到发展，旨在维持并网运行下的频率与电压稳定，但其对孤岛检测有效性的负面影响引发关注。本文针对经典下垂型GFM控制与滑模频率偏移（SMS）孤岛检测方法的协同运行性能进行评估。通过建立小信号模型，深入分析二者交互机理，确定确保孤岛状态下可靠检测与并网状态下稳定运行的SMS系数合理范围。研究表明，SMS系数与下垂控制中Q-V系数等关键参数共同影响检测效果，需协同优化设计。仿真与实验验证了理论分析的正确性。
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。文章揭示的SMS孤岛检测系数与下垂控制Q-V系数的协同设计方法，可直接应用于阳光电源GFM控制策略的参数整定，解决构网型逆变器在弱电网或微电网场景下孤岛检测失效的难题。通过小信号模型分析确定的参数合理范...
重新审视小信号建模以分析主导型电力系统中的快速动态交互
Revisiting Small-Signal Modeling for Analyzing Fast Dynamic Interactions in Converter-Dominated Power Systems
Fadi Kelada · Jérôme Buire · Nouredine HadjSaid · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年3月
电磁暂态（EMT）仿真已成为研究高比例逆变器接口资源（IBR）接入下电力系统动态特性的重要工具。然而，多数商用软件在基于奇异摄动理论构建小信号模型时，忽略了同步机定子磁链及电网的快速动态。本文提出一种全面的小信号建模方法，精确保留这些快速动态过程，有效复现EMT仿真中的动态行为。基于标准测试系统，研究揭示了构网型（GFM）变换器内环电流控制与电网快速动态之间的相互作用，可能引发高频次同步振荡，并影响同步机定子磁链稳定性。结果表明，合理设计IBR输出滤波器及线路参数可有效抑制此类由GFM内环动态引...
解读: 该研究对阳光电源构网型储能系统（PowerTitan/ST系列）具有重要应用价值。文章揭示的GFM内环电流控制与电网快速动态交互引发的高频振荡问题，直接关系到阳光电源构网型变流器在弱电网场景下的稳定性。研究提出的保留定子磁链和电网快速动态的全面小信号建模方法，可用于优化ST系列储能变流器的电流内环参...
基于逆变器资源在串联补偿网络中的振荡风险
Oscillation Risks of Grid-Following and Grid-Forming Inverter-Based Resources in Series-Compensated Networks
Ratik Mittal · Zhixin Miao · Lingling Fan · Deepak Ramasubramanian · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
本文研究了基于逆变器的资源（IBR）通过辐射型结构接入串联补偿线路时的动态行为，分析了串联补偿与两类IBR（跟网型GFL和构网型GFM）之间的潜在交互影响。通过电磁暂态（EMT）仿真揭示稳定性问题，并建立dq坐标系下的非线性解析模型，经EMT仿真验证后用于特征值与参与因子分析。结果表明，串联补偿可能引发同步单元相关模态失稳，增加电压相角对同步角的敏感性，并在有功功率响应中引入相位滞后，进而与GFL-IBR的锁相环或GFM-IBR的功率同步机制产生不利交互，导致系统失稳。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在串补电网接入场景具有重要指导价值。研究揭示的串联补偿与GFL/GFM控制模式的交互失稳机制，可直接应用于PowerTitan大型储能系统的控制策略优化：针对GFL模式需强化锁相环鲁棒性设计，针对GFM模式需优化功率同步环路参数以抑制相位滞后引发...
基于SOGI功率计算建模的单相构网型变换器功率环精确设计
Accurate Power Loop Design of a Single-Phase Grid-Forming Power Converter via Modeling of SOGI-Based Power Calculation
Jia Liu · Jinyi Su · Yadan Hou · Jingyu Guo 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
针对单相构网型(GFM)变换器设计,研究二阶广义积分器(SOGI)功率计算方法引入的周期时变性。采用功率的相量域表示建立小信号线性化模型,获得功率计算部分的线性化传递函数。将线性化传递函数用于单相虚拟同步发电机(VSG)的精确闭环极点配置设计。提出自适应状态反馈(ASF)极点分配设计方案处理周期时变性。仿真和实验验证了线性化模型在精确设计单相GFM变换器闭环中的有效性。
解读: 该单相构网型功率环精确设计技术对阳光电源单相储能和光伏逆变器的VSG功能开发有重要指导价值。SOGI功率计算线性化建模方法可应用于户用储能系统的单相构网控制器设计,提高闭环性能和稳定性。ASF极点配置方案对阳光电源SG系列单相光伏逆变器的构网型升级有借鉴意义,可实现精确的功率-频率控制。该技术对分布...
基于直流惯性同步的混合跟网型控制策略
Hybrid Grid-Following Control Strategy With DC Inertia Synchronization
Ruixun Ma · Xueguang Zhang · Dianguo Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
针对弱电网下跟网型（GFL）变换器存在的次同步振荡问题，本文提出了一种结合GFL与构网型（GFM）控制特征的混合控制策略。通过引入直流惯性同步机制，有效改善了传统锁相环（PLL）在弱电网环境下的不稳定性，提升了变换器的并网鲁棒性。
解读: 该研究对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有极高的应用价值。随着全球电网弱化趋势加剧，传统基于PLL的GFL控制在弱电网下易引发振荡，影响发电效率与设备安全。该混合控制策略通过引入直流惯性，能够显著提升阳光电源产品在复杂电网环境下的适应性，特别...
用于改善构网型变流器频率响应的频带化功率同步环
Bandwise Power-Synchronization Loop for Frequency Response Improvement in Grid-Forming Converters
Shan Jiang · Ye Zhu · Georgios Konstantinou · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
构网型（GFM）变流器在电网发生大频率扰动后易出现同步失稳。当基于下垂控制的功率参考值超出变流器可输出功率范围时，传统的功率同步环（PSL）将失效。本文提出了一种频带化功率同步环（BPSL），旨在增强GFM变流器在极端频率扰动下的频率响应能力与同步稳定性。
解读: 该技术直接针对构网型（GFM）变流器的核心痛点——大扰动下的同步稳定性，对阳光电源的PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏电站的构网型逆变器具有极高的应用价值。随着高比例可再生能源接入，电网强度减弱，该BPSL算法能显著提升阳光电源产品在弱电网环境下的频率支撑能力和黑启动性能。建议研发团队将...
大扰动下混合同步控制构网型逆变器的物理洞察
Physical Insight Into Hybrid-Synchronization-Controlled Grid-Forming Inverters Under Large Disturbances
Teng Liu · Xiongfei Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文分析了混合电压与功率同步控制对构网型（GFM）逆变器暂态稳定性的影响。研究发现，引入的电压同步环路利用相位差来抑制频率偏差，其作用类似于同步发电机的阻尼绕组。通过构建大信号模型，揭示了该控制策略在提升系统抗扰动能力方面的物理机制。
解读: 该研究直接服务于阳光电源PowerTitan系列储能系统及大型组串式逆变器的构网型（GFM）功能开发。随着高比例可再生能源接入，弱电网下的暂态稳定性是核心痛点。文中提出的混合同步控制策略，通过模拟同步发电机阻尼特性，能显著提升阳光电源设备在电网故障及大扰动下的支撑能力。建议研发团队在iSolarCl...
构网型电力变换器的故障穿越能力：一种抗饱和方案
FRT Capability of Grid-Forming Power Converters: An Antiwindup Scheme
Yousef Khayat · Peiyuan Chen · Massimo Bongiorno · Bengt Johansson 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对构网型（GFM）变换器在电网电压跌落、相位跳变及频率剧烈波动等故障期间的稳定性问题，提出了一种抗饱和控制策略。旨在解决变换器过流能力受限导致的暂态同步失稳问题，提升其在弱电网或故障工况下的故障穿越（FRT）能力。
解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型技术领域的战略布局。随着高比例可再生能源接入，PowerTitan等储能系统及大型光伏逆变器对构网型控制的需求日益迫切。本文提出的抗饱和方案能有效解决故障期间电流限幅导致的同步失稳，对提升阳光电源产品在弱电网环境下的电网支撑能力（如黑启动、惯量支撑）具有重要参考价值。建...
一种考虑电流限制算法的电网形成型VSC暂态稳定性增强方法
A Transient Stability-Enhanced Method for Grid-Forming VSCs Considering the Current Limiting Algorithm
Panbao Wang · Shenguang Li · Wei Wang · Dianguo Xu · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月
为解决电网电压跌落故障期间成网型电压源换流器（GFM-VSC）限流方法的稳定性问题，本文提出一种考虑限流算法的暂态稳定性增强方法（TSEM）。该方法通过自适应虚拟阻抗（AVI）限制稳态故障电流，并通过检测电网电压幅值来调整功率参考值，以在电网电压跌落故障期间建立功率曲线的平衡点（EP）。由于该方法在构建平衡点的同时通过降低电压参考值来限制故障电流，因此在故障期间能够保持电压源的运行特性以及功率同步。该方法的另一个显著优点是，无需采样电网电压或测量线路阻抗，仅通过控制器中的变量即可检测电网电压跌落...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的构网型变流器暂态稳定增强方法具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们在高比例新能源接入场景中面临的核心挑战之一，就是如何在电网故障时既保证设备安全又维持系统稳定运行。 该技术的核心创新在于通过自适应虚拟阻抗和功率基准调节的协同作用...
基于电流限制的构网型变流器暂态稳定性增强策略
Enhanced Transient Stability Strategy for Grid-forming Converter Based on Current Limiting
Zhenglong SunZhifeng HeNaiyuan LiuRui ZhangBo WangGuowei Cai · 中国电机工程学会热电联产 · 2025年7月 · Vol.45
随着构网型（GFM）变流器在电力系统中渗透率的持续提高，系统故障期间的过流与暂态失稳问题日益突出。本文提出一种改进的动态dq轴电流限幅策略（ED-CLiS），全面提升限流前后各阶段的暂态稳定性。首先设计动态dq轴电流限幅策略（D-CLiS），通过调节d、q轴电流参考值重塑P-δ'曲线，控制功率角避免失控。针对反向减速区过大导致功角剧烈振荡、引发反复限流甚至退出控制后失稳的问题，提出参考功率控制结构（RPCS），通过调节功率参考值抑制反向加速度区域。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。
解读: 该动态dq轴电流限幅策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制具有重要应用价值。文章提出的ED-CLiS策略通过重塑P-δ'曲线和参考功率控制，可直接应用于阳光电源GFM控制算法优化，解决电网故障时储能变流器过流保护与暂态稳定的矛盾。特别是RPCS结构抑制功角振荡...
基于综合法的跟网型与构网型逆变器广义鲁棒框架
Synthesis-Based Generalized Robust Framework for Grid-Following and Grid-Forming Inverters
Soham Chakraborty · Sourav Patel · Murti V. Salapaka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文针对微电网及可再生能源并网中的核心组件——跟网型（GFL）与构网型（GFM）逆变器，提出了一种广义鲁棒控制框架。该框架旨在解决GFL逆变器在电网阻抗大幅波动下的稳定性挑战，并优化GFM逆变器作为可控电压源的性能，提升系统在复杂电网环境下的鲁棒性。
解读: 该研究直接契合阳光电源在光伏逆变器（如SG系列组串式逆变器）和储能系统（如PowerTitan、PowerStack）的核心技术演进。随着高比例可再生能源接入，电网强度减弱，该鲁棒控制框架能显著提升阳光电源产品在弱电网下的并网稳定性。对于PowerTitan等构网型储能系统，该框架有助于优化其电压源...
构网型变流器多模态低频振荡互阻尼排斥机制研究
Research on the Mutual Damping Repulsion Mechanism of Multi-Modal Low-Frequency Oscillations in Grid-Forming Converter
Letian Wang · Shiyun Xu · Huadong Sun · Jingtian Bi 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月 · Vol.41
本文揭示了构网型变流器中同步环与直流电压环耦合引发的多模态低频振荡互阻尼排斥机理，指出虚拟阻尼提升同步环稳定性可能恶化直流环振荡，该现象通过阻尼转矩法、特征值及时域仿真验证。
解读: 该研究直接关联阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及新一代构网型光储一体机在弱电网/孤岛场景下的稳定运行。VSG参数耦合引发的互斥失稳风险，影响PowerStack在新能源高渗透配网中的黑启动与调频性能。建议在iSolarCloud平台中嵌入多模态阻尼协同整定模块，并在ST-3125/340...
构网型变流器中多模态低频振荡的相互阻尼排斥机制研究
Research on the Mutual Damping Repulsion Mechanism of Multi-Modal Low-Frequency Oscillations in Grid-Forming Converter
Letian Wang · Shiyun Xu · Huadong Sun · Jingtian Bi 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月
虚拟同步发电机（VSG）控制的电网形成型变流器（GFM）的同步环（SC）与直流电压控制环（DVC）之间的耦合容易引发多模态低频振荡（LFO）。这些多模态振荡包括以SC为主导的低频振荡（SC - LFO）和以DVC为主导的低频振荡（DVC - LFO）。本文研究了多模态低频振荡的互阻尼排斥效应，并通过频域中的阻尼转矩法揭示了此类现象背后的机理。理论分析发现，随着SC和DVC的自阻尼水平提高，它们会相互施加逐渐增大的负阻尼转矩。这种相互作用导致在调节SC或DVC动态特性时，SC - LFO和DVC ...
解读: 该多模态低频振荡阻尼排斥机制研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。针对VSG控制的GFM变流器，研究揭示的同步控制环路与直流电压控制环路动态耦合机理，可直接指导ST系列产品优化控制参数设计，抑制弱电网并网时的多模态振荡风险。通过阻抗模型与状态空间建模结合...
一种对称故障下电压幅值控制构网型变流器的限流方法
A Current Limiting Method for Single-Loop Voltage-Magnitude Controlled Grid-Forming Converters During Symmetrical Faults
Teng Liu · Xiongfei Wang · Fangcheng Liu · Kai Xin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文针对单环电压幅值控制的构网型（GFM）变流器，提出了一种对称故障下的限流方法。该方法包含两部分：通过调整外环功率参考值限制稳态故障电流，以及通过直接修改调制电压参考值实现瞬态虚拟电阻，从而有效避免故障期间的过流问题。
解读: 随着高比例可再生能源接入，电网强度下降，构网型（GFM）技术已成为阳光电源PowerTitan储能系统及大型地面光伏电站逆变器的核心竞争力。该文献提出的限流策略直接解决了GFM变流器在弱电网或故障工况下的过流保护难题，无需复杂的双环控制即可实现稳态与瞬态的电流抑制。建议研发团队将其应用于PowerT...
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