电力电子与电力系统集成专辑主编评述

刘进军，刘 增

（西安交通大学）

自本世纪初开始，我国电力系统进入了新的发展阶段，其主要特征体现为：以可再生能源和清洁能源发电为主，骨干电源和分布式电源结合，主干电网与区域配网、微网结合。而电力电子变流器作为可再生能源与清洁能源接入、分布式电源与微网配置的核心装备，是实现新一代电力系统发展的关键手段，进而电力电子与电力系统之间集成将日益提升。在电力电子与电力系统集成中，变流器与电网间以及变流器间相互作用给变流器控制、变流器间协调控制、系统建模分析以及系统稳定运行等带来诸多挑战，近年来得到了学术界和工业界广泛关注。为了集中展现电力电子与电力系统集成领域最新研究进展，《电源学报》特别推出“电力电子与电力系统集成”专辑。本专辑征稿通知发出后，得到了国内各高校及企业同行的大力支持和积极响应，经过编辑部组织审稿专家进行论文评审，本着“优中选优”的原则，最终录用论文13篇，其中变流器控制2篇，多变流器间协调控制3篇，变流器系统建模与分析4篇，变流器系统稳定运行4篇。

微网作为电力电子与电力系统集成的典型场景，其孤岛运行时由于缺乏大电网支撑，母线电压质量完全依赖于微网内部变流器，因而给变流器控制提出了更高的要求。山东理工大学的李洪恩等在“孤岛直流微电网DC-DC变换器的非线性控制技术”中，为抑制孤岛直流微网中母线电压波动，提出了基于Backstepping的储能变流器非线性控制方法，有效维持母线电压稳定。湖南大学的张松等在“不对称负载下离网逆变器的双序控制方法”中，针对孤岛交流微网中不平衡负载对母线电压质量的影响，通过分析负序分量的耦合模型，提出了一种基于双序控制的离网逆变器控制方法，有效提升了微网母线电压的对称度。

风电场及微网中通常存在多台电源变流器并联，变流器间协调控制对于电源输出功率分配及系统总体性能提升至关重要。清华大学的焦小敏等在“基于数据驱动的多风电机组协同控制方法”中针对风电场中风机机组间尾流耦合建模困难问题，提出了基于数据驱动的多风电机组协同控制方法以及基于粒子群算法的功率指令优化方法，有效抑制了尾流效应导致的风电场总体输出功率下降。中国电力科学研究院的张祥文等在“考虑机组运行状态的海上风电场无功协调控制”中针对海上风电场低电压穿越问题，提出了低电压穿越过程中电压跌落及电压恢复时的双馈风机协调控制策略，充分发挥机组无功出力并协助电网电压快速恢复，有效提高低电压穿越过程中暂态电压水平。国网浙江海宁市供电有限公司的郁家麟等在“微电网含非线性与不平衡负荷时的混合储能功率分配策略研究”中针对混合储能系统中不平衡及谐波负载功率分配问题，提出了新型不平衡负载和非线性负载条件下混合储能系统及其协调控制策略，充分发挥了不同储能元件的性能。

电力电子与电力系统集成中变流器与电网之间耦合复杂，易引发系统不稳定，因此建立系统模型并进行稳定性分析对于获取系统振荡机理及进行参数设计具有重要意义。四川大学的余铁钞等在“控制电容参数对DCVM Cuk PFC稳定性的影响”中对不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器存在的慢尺度分岔现象进行了研究，通过谐波线性法建立系统模型，并基于Floquet理论对含控制电容控制器参数对系统稳定性的影响进行分析，进而为参数设计提供依据。西安交通大学的屠一鸣等在“基于阻抗的数字延时对单电流环控制型并网逆变器稳定性影响的分析”中对并网变流器输出阻抗进行了研究，通过建立包含电流环动态及数字延时的变流器端口阻抗模型，并对该阻抗特性进行深入分析，揭示出数字延时对并网变流器稳定性的影响机制。风光储并网运行技术国家电网公司重点实验室的李蕴红等在 “VSG-DFIG风力发电系统小信号建模及稳定性分析”中对基于虚拟同步发电机控制的双馈型风力发电系统，提出了基于戴维南-诺顿等效的双馈电机模型，揭示出系统振荡机理。西安交通大学的王施珂等在“基于端口特性的并联下垂逆变器系统的小信号建模与稳定性分析”中针对交流微网中下垂控制并联逆变器间存在的基波频率耦合，通过建立各变流器端口特性模型以获得整个并联系统模型，进而提出基于各变流器端口特性模型的系统稳定性判断方法，为微网多逆变器并联系统稳定性研究提供重要理论依据。

为实现电力电子与电力系统集成中变流器系统稳定运行，要求对相关特性进行在线监测以预测振荡或采取相关控制策略对振荡进行抑制。西安交通大学的刘自鹏等在 “基于并网变流器的脉冲注入型电网阻抗测量方法的参数设计”中对电网阻抗在线测量方法进行深入研究，提出了注入脉冲的选取和设计方法，在确保并网变流器高效运行的基础上提升电网阻抗测量精度，解决了并网系统运行状态监测中的关键问题。兰州交通大学的吴当当等在“基于精确反馈线性化的直流微电网恒功率负载系统NTSMC稳定性研究”中针对恒功率负载导致的直流微网振荡问题，提出了基于复合滑模面的改进非奇异滑模控制策略的系统振抖抑制方法，提升了系统动态性能和鲁棒性。国网山西电力公司电力科学研究院的唐震等在 “光伏发电系统抑制电网机电振荡的机理与策略”中对系统机电振荡抑制进行了研究，提出了采用光伏发电变流器的快速响应特性抑制系统振荡的机理及控制策略，有效削弱了系统机电振荡过程。榆林学院的贺瑜飞在“风力场中电力系统暂态稳定控制技术研究”中对风电场暂态稳定控制进行研究，提出了基于风机转子功角调控的暂态稳定应急控制策略和基于无功功率补偿的暂态稳定协调控制策略，有效抑制暂态过程中电压波动。

综上，本专辑论文针对电力电子与电力系统集成中面临的多方面挑战展开了研究，为相关原理分析及工程应用提供了理论支撑和关键技术，具有很好的参考价值。希望通过本专辑的出版能对电力电子与电力系统集成的研究起到一定推进作用，进而加快我国新一代电力系统发展进程。

最后，衷心感谢有关专家学者及业界同仁对本专辑策划、征稿、投稿和评审工作的大力支持！