社论:关于用于可再生能源并网系统的交互式电力转换器的特刊

《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》:Editorial: Special Issue on Interactive Power Converters for Renewable Energy Grid-Tied Systems

【字体: 时间:2026年04月07日 来源:IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 4.9

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   在过去的二十年里,电力系统在电能的产生、转换和输送方式上经历了深刻的变革。传统上,电力系统主要由少数位于中心位置的发电机组组成,这些发电机组基于由热力原动机驱动的同步电机。这些系统具有内在的可控性,并受益于旋转电机的物理特性,如自然惯性和固有的同步机制。 相比

  

在过去的二十年里,电力系统在电能的产生、转换和输送方式上经历了深刻的变革。传统上,电力系统主要由少数位于中心位置的发电机组组成,这些发电机组基于由热力原动机驱动的同步电机。这些系统具有内在的可控性,并受益于旋转电机的物理特性,如自然惯性和固有的同步机制。

相比之下,现代电力系统的特点是有许多地理上分散的基于逆变器的能源,例如光伏和风力涡轮机。这些资源本质上是不可调度的,并通过电力电子转换器与电网连接。虽然电力转换器提高了能源提取效率,但以电力电子技术为主的电力系统与传统基于旋转电机的系统相比表现出根本不同的特性。逆变器不具备同步发电机的固有机电同步能力,因此依赖于数字实现的估计和控制算法来确定电网的相位和频率以实现电网同步。此外,收集可再生能源的并网转换器通常采用旨在最大化能源提取的控制策略,导致其以恒定功率运行,对系统惯性的贡献有限。此外,基于半导体的转换器过载能力相对较弱,这在电网故障和异常情况下确保足够的故障电流贡献和保护方面带来了新的挑战。

这种新的电力系统要求重新思考用于设计、控制和集成并网电力电子转换器的原则。未来的解决方案必须结合优化的硬件架构和转换器拓扑结构,以提高系统的鲁棒性、可靠性和容错能力。还需要先进的建模和系统级分析方法,利用运行数据和数字化来提升系统性能和韧性。同时,必须开发新的稳定性分析方法和控制策略,以确保以电力转换器为主的电网的安全可靠运行,特别是在可再生能源资源渗透率高的弱惯性和低惯性电网中。

IEEE电力电子学会(PELS)关于用于可再生能源并网系统的交互式电力转换器的特刊旨在推进电力电子技术在设计、控制、保护和实验验证方面的最新进展。在这期特刊中,来自14个国家的32篇论文已被接受最终发表。

被接受的论文涵盖了与并网系统相关的广泛主题,包括太阳能光伏发电、风能转换、直流和交流微电网、中压直流(MVDC)连接以及电动汽车充电站。在所有接受的文章中,有三个主要主题:转换器硬件和架构、建模与稳定性以及控制和智能方法。

  1. 关于转换器硬件和架构的文章介绍了新型的直流-直流(DC–DC)和直流-交流(DC–AC)拓扑结构以及被动元件设计,以提高可靠性和效率。在微电网、中压直流(MVDC)和交通电气化等应用中,能量存储和增强电网控制的关键作用得到了强调。

  2. 分析和数据驱动的模型与方法、稳定性评估方法以及电力电子技术主导的电力系统中的相互作用得到了重点介绍。

  3. 关于控制和智能方法的文章涵盖了电网形成和跟随系统的策略、容错诊断与控制,以及基于对话式电力转换技术的创新通信方法。

总体而言,这期关于用于可再生能源并网系统的交互式电力转换器的特刊所发表的多样化论文反映了电力电子技术的快速进步,以及它们在电力系统灵活运行中的关键作用。

我们想强调作者们为这一特刊做出的重要贡献,这些贡献显著推动了可再生能源并网电力转换器领域的最新进展。同时,我们也感谢众多审稿人的宝贵自愿服务,他们在多个场合提供了见解,促进了与作者之间的建设性技术讨论。我们对他们的贡献表示衷心的感谢。

最后,我们要感谢所有客座副主编,尽管他们自己也有繁忙的职业生活,但仍不懈地支持,以确保审稿过程的高效和公正。

  1. Pablo Acuna(智利塔尔卡大学)。

  2. Suyong Chae(韩国浦项科技大学)。

  3. Debanjan Chatterjee(美国加利福尼亚州纽瓦克的Lucid Motors公司)。

  4. Yuhua Du(中国西安的西北工业大学)。

  5. Josep M. Guerrero(中国诸暨的微电网研究中心)。

  6. Andy Hoke(美国科罗拉多州戈尔登的落基山国家实验室电力系统工程中心)。

  7. Sheng Huang(中国长沙的湖南大学)。

  8. Yicheng Liao(丹麦弗雷德里西亚的Energinet公司)。

  9. Hongjian Lin(中国长沙的湖南大学)。

  10. Madhav Manjrekar(美国北卡罗来纳州夏洛特的北卡罗来纳大学)。

  11. Mahdied S. Sadabadi(英国曼彻斯特大学)。

  12. Sergio Vazquez(西班牙塞维利亚的塞维利亚大学)。

  13. Jin Ye(美国乔治亚州雅典的乔治亚大学)。

  14. Pencheng Zhang(中国北京的清华大学)。

我们还要感谢《IEEE新兴和精选电力电子主题期刊》(JESTPE)的主编Fernando Briz博士和副主编Sudip Mazumder博士在整个特刊的最终和紧张阶段所提供的不懈支持。最后,我们要感谢JESTPE的工作人员,他们参与了这一特刊的制作和技术支持。

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