奖项类别

科技进步奖（基础研究类）

主要完成单位

南京航空航天大学，河海大学

主要完成人

许津铭，钱强，程成，谢少军

项目亮点

项目建立了跟网型新能源发电系统全局同步稳定的理论与方法，攻克了多环路非线性耦合作用下跟网型系统动态表征困难、大/小干扰下同步稳定机制不清、高性能鲁棒控制策略缺失等科学难题，为不确定扰动下新能源发电系统安全可靠运行奠定了理论基础。

项目介绍

受电力系统惯量及阻尼减弱的影响，新能源并网接入点处易出现阻抗变化、电压波动甚至故障等不确定扰动状况，加之电力电子设备存在的非线性（锁相环与多级控制环路的非线性耦合、控制环路的限幅切换特性等）因素，新能源并网系统全局同步稳定性（包括原/新平衡点处渐近稳定性、过渡过程暂态功角稳定性在内的不确定扰动下全周期稳定性）受到挑战，导致出现严重的超/次同步频率及低频谐波振荡。然而，精确模型及分析手段欠缺导致谐波振荡成因认识不清，典型锁相环同步控制以及增发无功/切除有功方法的局限性大，跟网型逆变器特性与预期不符。围绕解决上述问题，团队在跟网型逆变器系统数学建模、同步稳定机制与鲁棒控制方面进行了系统深入的应用基础研究，科学发现如下：

1、建立了跟网型逆变系统平衡点处输出阻抗模型及高阶非线性动态模型，准确表征了锁相环及多级控制环路作用下的非线性电力电子系统扰动响应特性，提出了跟网型逆变系统全局稳定性分析与评估方法，实现了大/小干扰等不确定扰动下新能源并网系统稳定性的准确评估。

2、揭示了锁相环与多级控制环路的动态耦合特性，明晰了弱电网下新能源并网系统平衡点处失稳及谐波放大的机制，揭示了电流调节动态、锁相环动态、直流电压调节动态以及饱和非线性等对跟网型并网装备暂态功角特性的作用机制，阐明了不确定扰动下系统全局同步稳定机制。

3、提出了基于多控制环路协同优化的电力电子并网装备自适应阻尼控制方法，协同提升了平衡点渐近稳定性及过渡过程暂态功角稳定性，提升了新能源并网系统的全局同步稳定性，解决了高电网阻抗、电网电压跌落下新能源并网系统电流质量劣化及失稳振荡问题。

发表高水平期刊论文48篇，出版学术专著1本，8篇代表作总他引515次。基于部分科学发现所完成的论文，获江苏省优秀博士学位论文奖、《中国电机工程学报》优秀论文奖、 高影响力论文奖、IET RPG最佳会议论文奖、知网高被引高影响论文奖等。项目成果得到国内外院士、IEEE Fellow的持续关注与高度评价。基于项目关键理论及衍生技术，改造现有光伏储能逆变器并研发适用于极弱电网工况的逆变器产品，“并网电能质量高、弱电网下系统稳定性强、电网电压扰动下连续可靠运行”，经济及社会效益好。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

南京航空航天大学：项目主要承担单位，全面组织了项目实施，参与了所有科学发现创新点的研究。对项目的主要贡献包括：1）建立了跟网型逆变系统平衡点处输出阻抗模型及高阶非线性动态模型，提出了跟网型逆变系统全局稳定性分析与评估方法；2）揭示了锁相环与多级控制环路的动态耦合特性，明晰了弱电网下新能源并网系统平衡点处失稳及谐波放大的机制，揭示了电流调节动态、锁相环动态、直流电压调节动态以及饱和非线性等对跟网型并网装备暂态功角特性的作用机制；3）提出了基于多控制环路协同优化的电力电子并网装备自适应阻尼控制方法，提升了新能源并网系统的全局同步稳定性；4）参与了并网逆变器装备产品研发以及电站谐振失稳风险评估与改进优化。

河海大学：参与了并网逆变器多频阻抗建模及控制环路阻尼增强技术的研究，1）提出了基于谐波传递函数矩阵的多频阻抗建模方法，揭示了频率耦合作用下多机并联与单机并网系统阻抗模型的等价机制；2）提出了电网电压前馈和谐波谐振控制器无源化设计方法，实现了并网逆变器宽频段阻抗重塑；3）提出了附加滤波器的锁相环带宽优化设计方法，提升了高电网阻抗场合下逆变器适应能力。

第一完成人简介

许津铭 副教授

南京航空航天大学

许津铭，江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，南京航空航天大学“长空之星”，电气工程系党支部书记、副教授、博士生导师，是IEEE Senior Member、中国电源学会高级会员、中国电工技术学会高级会员、中国电源学会青工委委员。研究兴趣包括电力电子拓扑和控制、新能源发电等，主持国家自然科学基金面上及青年项目、江苏省自然科学基金青年项目以及来自国家电网、新能源变流器企业的合作项目多项。出版学术专著1本，发表SCI或EI收录的学术论文逾百篇，Scopus数据库中总被引约3000次，H指数27。第一完成人获中国电源学会科技进步二等奖、江苏省科学技术三等奖、江苏省优秀博士学位论文奖、IET电力电子最佳论文奖、《中国电机工程学报》优秀论文及高影响力论文奖、IEEE电力电子汇刊杰出审稿人奖等，连续多年入选全球Top 2%顶尖科学家“终身科学影响力榜单”及“年度科学影响力榜单”，入选中国知网高被引学者Top 1%等。