Transient Safety Filter Design for Grid-Forming Inverters
与传统发电机不同，基于逆变器的发电不具有任何旋转惯性。虽然电网形成逆变器可以通过先进的反馈控制回路合成小（虚拟）惯性，但需要额外的控制机制来确保电网在瞬态期间的安全性。在本文中，我们提出了新的实时安全约束反馈控制器（“安全滤波器”）下垂为基础的（电网形成）逆变器，以确保电网的瞬态安全。安全滤波器充当网络操作层和逆变器控制层之间的缓冲器，并且仅让那些调度控制信号传递到逆变器下垂控制器，其保证不违反安全规范（频率、电压、电流限制）。使用分布式屏障证书的方法，我们构造的允许控制输入，保证瞬态安全规格的满足状态包含的界限。采用平方和规划法综合安全滤波器。数值仿真结果表明，所提出的滤波器在基于逆变器的微电网的性能。
2020-03-23 cs.SY eess.SY math.OC
Virtual Inertia Scheduling for Power Systems with High Penetration of Inverter-based Resources
本文提出了一种新的概念，称为虚拟惯性调度（VIS），以有效地处理高渗透率的逆变器为基础的资源（IBR）。VIS是一个面向大规模可再生能源发电的电力系统的惯性管理框架，其目标是安全约束和经济性导向的惯性调度和发电调度。具体而言，它安排适当的功率设定点和同步发电机和IBR的保留容量，以及IBR的控制模式和控制参数，以提供安全和成本效益的惯性支持。首先，一个统一的系统模型被用来量化的IBRs穿透电力系统扰动后的频率动态。在此基础上，推导了具有惯性支撑能力的IBR的s域和时域解析响应。然后，基于VIS的实时经济调度（VIS-RTED），制定了最小化的发电和备用成本，与动态频率约束和推导的惯性支持备用约束充分考虑。以IBR的虚拟惯量和阻尼作为决策变量。为了解决动态约束的非线性问题，采用深度学习辅助线性化来解决优化问题。最后，建议的VIS-RTED上修改的IEEE 39节点系统证明。全阶时域仿真验证了调度结果。
2022-09-14 cs.SY eess.SY
Transient Stability of Low-Inertia Power Systems with Inverter-Based Generation
本研究探讨低惯性电力系统与逆变器为基础的发电（IBG）的暂态稳定性，并提出了一个充分的稳定性准则。在低惯性电网中，在故障情况下，IBG的电磁动力学和同步发电机（SG）的机电动力学之间会产生瞬态相互作用。为此，建立了IBG-SG混合系统，并建立了系统的三角形功率频率模型。在此基础上，从能量角度揭示了不同于传统电力系统的暂态失稳机理。首先，两个失步（LOS）类型被确定的基础上，由于故障下的IBG和SG的惯性之间的不匹配的相对功率不平衡。第二，相对角度和频率会在故障瞬间跳变，从而影响系统能量。第三，余弦阻尼系数引起正能量耗散，从而有助于系统稳定性。利用能量函数法，提出了一种统一的两种视线类型判别准则。该判据被证明是解决跳跃和余弦阻尼系数对系统稳定性影响的充分稳定条件。仿真结果验证了该判据的有效性。
2022-04-21 cs.SY eess.SY
Optimal Inverter-Based Resources Placement in Low-Inertia Power Systems
基于逆变器的资源（IBR）到电网的集成的增加将导致连接的同步发电机的数量的相应减少，从而导致整个系统的可用转动惯量的下降。当电网中存在干扰和故障时，这可能导致明显的频偏。这种可用转动惯量的下降可以通过参与频率响应服务的快速作用IBR来补偿，通过快速注入电网或从电网移除电力。目前，网格中仍有相对较少的大型IBR。因此，IBR在系统中的位置以及逆变器配置类型和控制器将对电网的频率响应产生重大影响。在这项工作中，我们提出了一个最佳的布局算法，最大限度地利用IBR在提供频率响应服务的好处。也就是说，我们使整个系统的频偏最小化，同时使用来自IBR的最小量的电功率注入。该算法利用电阻距离将IBR放置在网络中其余节点的中心节点处，从而最小化潮流的距离。所提出的贪婪算法实现了接近最优的性能，并依赖于超模块的电阻距离。我们验证的放置算法的性能不同大小的IEEE测试系统，通过比较其性能的穷举搜索算法。我们进一步评估的IEEE测试系统上放置IBR的性能，以确定其对频率稳定性的影响。IBR被配置为电网形成模式，并配备有基于模型预测控制（MPC）的逆变器功率控制。
2022-10-28 cs.SY eess.SY
Stabilizing Transient Disturbances With Utility-Scale Inverter-Based Resources
本文提出了一种轨迹跟踪控制策略，调制有功功率注入的地理分布逆变器为基础的资源，以支持暂态稳定。每个资源都是独立控制的，其响应将本地总线电压角驱动到跟踪惯性中心角度的轨迹。惯性中心角是根据广域测量值实时估计的。其主要目标是稳定瞬态干扰，并增加可以在关键传输路径上安全传输而不会失去同步的功率量。在这里，我们将致动器设想为公用事业规模的能量存储系统;然而，可以为部分缩减的光伏发电和/或4型风力涡轮发电机开发等效示例。该策略源于同步电机运动方程的时变线性化。控制动作在一个特殊的参考系中产生同步转矩，该参考系考虑惯性中心的运动。这将驱动系统状态朝向期望的轨迹并促进转子角稳定性。为了测试，我们采用了北美西部互联的降阶动态模型。结果表明，该方法提高了系统的可靠性，并可以提高容量利用率的稳定有限的传输走廊。
2020-12-06 cs.SY eess.SY math.OC
Frequency Measurement Practices for Inertia Assessment in Inverter Based Resources Dominated Power Systems
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Massachusetts Institute of Technology (MIT)（麻省理工学院）
本文针对逆变器主导电力系统，定义窗口惯性估计量并推导精确恒等式与闭式预测，通过IEEE 9节点和希腊电网仿真证明快速频率响应会高估惯性，使运营商可理解测量结果。
2026-09-29 cs.SY eess.SY
On the Achievable Inertia Constant of Inverter Based Resources
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Massachusetts Institute of Technology (MIT)（麻省理工学院）
本文推导了基于逆变器资源惯性贡献的闭式界限，提出统一包络和二维惯性能力曲线，为电网规划提供新工具。
2026-09-29 cs.SY eess.SY
Dispatch of Virtual Inertia and Damping: Numerical Method with SDP and ADMM
电网正在向100%可再生能源发展，并通过逆变器连接。逆变器提供的虚拟惯性和阻尼对未来电网的同步和频率稳定性至关重要。本文以数值方法研究了输电网络中逆变器间虚拟惯量和阻尼的分配问题。首先，通过Radua配置方法将DID问题表示为一个非线性规划（NLP），该方法可以灵活地处理各种类型的干扰和边界约束。由于DID的NLP是高度非凸的，半定规划（SDP）松弛的NLP进一步推导出解决的非凸性，其次是其稀疏性被开发的层次基于图的弦，以寻求提高计算效率。考虑到SDP松弛的高维性和不精确性，在交替方向乘子法（ADMM）框架下，提出了一种嵌入可行性的分布式方法，实现了原NLP的并行计算和求解可行性。对五个试验电力系统的仿真结果表明了该方法的有效性和必要性。
2021-07-25 cs.SY eess.SY
Optimal Design of Virtual Inertia and Damping Coefficients for Virtual Synchronous Machines
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出一种算法，用于优化虚拟同步机的惯性和阻尼系数，以有效参与一次频率控制的惯性响应部分，通过权衡阻尼率和频率谷值进行设计。
2018-06-22 cs.SY eess.SY
Locational Aspect of Fast Frequency Reserves in Low-Inertia Systems -- Control Performance Analysis
本文评估了一个交流系统的频率性能时，主频率响应是由逆变器为基础的资源位于偏远地区。由于在较长线路上可能存在较大的波传播常数，基于逆变器的资源的快速有功功率响应可能对系统频率响应产生负面影响。在此背景下，本文提出了一种控制性能分析，以确定在远程位置的逆变器为基础的资源使用本地频率测量时，提高频率稳定性的限制。研究结果表明，在配置一次频率控制时，存在着扰动抑制和稳定鲁棒性之间的权衡。特别是，快速频率控制可能对阻尼差的机电模式的阻尼比产生负面影响。
2022-07-17 cs.SY eess.SY
Optimal Active Fault Detection in Inverter-Based Grids
基于转换器的电网中的接地故障可能难以检测，因为与具有同步机的电网不同，它们通常不会导致大电流。最近的一种策略是每个转换器注入扰动，使故障更容易区分正常操作。在本文中，我们构造最佳的扰动序列与多模型卡尔曼滤波器。扰动最大化故障和无故障操作之间的差异，同时尊重性能下降的限制。仿真结果表明，最优输入序列提高了故障检测的置信度，同时减少了检测时间。它示出，有一个折衷之间的检测和控制性能的退化，并且该方法是鲁棒的参数变化。
2022-09-14 cs.SY eess.SY math.OC
Plane Wave Dynamic Model of Electric Power Networks with High Shares of Inverter-Based Resources
针对高比例逆变器型资源的低惯量电力系统，提出考虑输电线路电磁动量的平面波动态模型，将惯量定义为时变分量，颠覆了传统同步机惯量主导稳定性的认知，为新型电力系统稳定性分析提供新理论框架。
2024-01-30 cs.SY eess.SY
Computationally Efficient Analytical Models of Frequency and Voltage in Low-Inertia Systems
本文提出低惯量系统频率与电压的低阶解析模型，在逆变器占比增加时不增加计算负担，且比电磁暂态仿真快数个数量级，适用于规划、概率及筛选研究。
2025-11-06 cs.SY eess.SY
Joint Chance-Constrained Economic Dispatch Involving Joint Optimization of Frequency-related Inverter Control and Regulation Reserve Allocation
随着可再生能源在电力系统中的高度普及，不确定性和频率安全问题可能变得非常严重。这些问题使得在经济调度方案中必须考虑不确定性和频率相关的约束。然而，现有的ED研究很少主动优化与快速调节相关的基于逆变器的资源的控制参数（例如，虚拟惯性和下垂系数）与其它可调度资源协作以提高系统频率安全性和调度可靠性。本文首先提出了一个联合的机会约束经济调度模型，联合优化频率相关的逆变器控制，系统上/下储备，和基点功率的最小总运营成本。在该模型中，考虑了火电机组、可调度IBR和储能等多种可调度资源，协调了虚拟惯性、调节备用分配和基点功率。为了保证系统的可靠性，还采用了联合机会约束的形式。此外，针对传统的样本平均近似（SAA）方法计算量大的问题，提出了一种新的混合SAA（MSAA）方法，将原模型转化为可通过商业求解器高效求解的线性模型。案例研究验证了所提出的ED模型和MSAA的效率令人满意的效果。
2023-03-07 cs.SY eess.SY
A Complex Frequency-Based Control for Inverter-Based Resources
本文提出基于复频率的逆变器型资源控制方法，通过调节电流参考维持端电压复频率恒定，并在WSCC 9节点和爱尔兰1479节点系统中验证其优于传统下垂、PI和虚拟惯性控制。
2025-01-03 cs.SY eess.SY
A Distributed Scheme for Voltage and Frequency Control and Power Sharing in Inverter Based Microgrids
由于同步电机的稳定转动惯量不存在，基于并网逆变器的自主微电网提出了新的操作挑战。然而，电网形成逆变器的有效控制策略的设计是一个重要的问题，其中需要满足多个性能目标，包括电压/频率调节、电流限制能力以及有功功率共享和可扩展操作。在本文中，我们提出了一种新的控制架构，频率和电压控制，它允许通过一个内环，通过分布式二次控制策略和可扩展性，通过满足无源性的主动功率共享电流限制。特别地，频率控制器采用逆变器输出电流和角度来提供改善其稳定性特性的角度下垂策略。这也允许将一个二级控制策略，我们提供了一个分析的稳定性结果，考虑到线电导（在文献中的无损线假设相反）。该电压控制方案的显著特征在于它具有双环结构，该双环结构在反馈控制策略中使用直流电压来实现功率平衡策略以提高性能。控制策略的性能说明通过模拟与详细的非线性模型在一个现实的设置。
2023-01-16 cs.SY eess.SY math.OC
Angular Stability Analysis of Parallel Connected Grid-following PV Inverters
本文研究低惯量弱电网中并联跟网式光伏逆变器的暂态功角稳定性，揭示线路阻抗、视在功率及最大电流限制对逆变器失步和临界故障清除时间的影响。
2023-04-06 cs.SY eess.SY
Controlling Grid-Connected Inverters under Time-Varying Voltage Constraints
本文针对并网逆变器在电网侧电压变化下引入的非线性和时变约束问题，提出一种优化模型评估功率设定点的可实现性，并利用基于蒙特卡洛模拟的方法优化可实现的功率设定点集合。
2023-11-20 cs.SY eess.SY
Implications of Grid-Forming Inverter Parameters on Disturbance Localization and Controllability
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究探讨了逆变器系统中扰动定位和可控性增强的机制，指出低有效惯性对宽区控制系统设计的影响。
2026-04-01 cs.SY eess.SY
Small-signal Stability of a Unified Single-unit Infinite-bus Swing-equation Model for Generators and Inverters
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
提出一种统一摇摆方程模型，通过广义惯性、阻尼和同步常数分析发电机与逆变器在无穷大母线下的二阶有功-相角动态，并导出小信号稳定性参数条件。
2026-07-02 cs.SY eess.SY
Small-Signal Stability Analysis for Droop-Controlled Inverter-based Microgrids with Losses and Filtering
由多个分布式能源（DER）供电的孤岛微电网通常采用下垂控制机制进行功率共享。由于微电网不包括惯性元件，并且噪声测量的低通滤波在控制中引入滞后，下垂状控制器可能引起显著的稳定性问题。本文旨在了解下垂控制对微网小干扰稳定性和暂态响应的影响。为了实现这一目标，我们提出了一个概要的结果下垂控制逆变器为基础的微电网与异构负载的小信号稳定性，区分：（1）无损与有损网络;（2）下垂机制与无滤波器，以及（3）网状与径向网络拓扑。小信号和瞬态特性也进行了研究，使用IEEE测试系统的多个仿真研究
2019-07-04 cs.SY eess.SY
Neural Network Predictive Controller for Grid-Connected Virtual Synchronous Generator
本文提出了一种神经网络预测控制器来调节三相虚拟惯性逆变器产生的有功和无功功率。传统的虚拟同步发电机（VSG）的概念进行了讨论，它表明，当逆变器连接到无感电网，传统的PI为基础的VSG是无法执行可接受的跟踪。讨论了用神经网络预测控制器取代传统的VSG的概念。这种替换使逆变器能够在电感和非电感电网中运行。仿真结果表明，与传统的基于PI的虚拟惯性控制器相比，经过良好训练的神经网络预测控制器能够适应任意电网阻抗角。
2019-08-14 cs.NE cs.SY eess.SY
Distributed Small-Signal Stability Conditions for Inverter-Based Unbalanced Microgrids
基于逆变器的发电和先进的传感、控制和通信基础设施的普及促进了微电网的加速部署。一个协调的微电网网络可以在极端事件期间保持向关键设施的可靠电力输送。然而，由电力电子接口能源提供的低惯性可能对确保微电网的稳定运行提出重大挑战。在这项工作中，分布式小信号稳定条件逆变器为基础的微电网的开发，涉及下垂控制器参数和网络参数，如线路阻抗，负载等，本文推导的分布式封闭形式的参数稳定条件可以验证在一个计算效率高的方式，有利于可靠的设计和微电网网络的操作。动态相量模型已被用来捕捉电磁瞬变的影响。数值结果，连同PSCAD模拟，以验证分析的稳定性条件。设计选择的影响，如导体类型，逆变器的大小，对基于逆变器的微电网的小信号稳定性进行了研究，以确定可解释的稳定或不稳定的区域估计。
2020-03-17 cs.SY eess.SY
Dynamic Droop Control in Low-inertia Power Systems
在低惯性电力系统中，一种被广泛接受的减轻动态退化的方法是使用并网逆变器来模拟发电响应以恢复电网的刚度。在本文中，我们试图挑战这种方法，并主张基于逆变器的频率控制的性能权衡的系统分析的原则性设计。有了这个目标，我们进行了定性和定量的研究比较传统的控制策略-下垂控制（DC）和虚拟惯性（VI）-$\mathcal L_2$和$\mathcal L_\infty$信号规范引起的几个性能指标的影响。通过扩展最近提出的模态分解方法，我们捕获的步骤和随机功率干扰，和频率测量噪声的影响，对系统的整体瞬态和稳态行为。我们的分析揭示了这些解决方案的几个局限性，如DC无法在不增加稳态控制工作的情况下提高动态频率响应，或VI在存在测量噪声的情况下引入的较大频率变化。我们进一步提出了一种新的dynam-i-c下垂控制器（iDroop），克服了DC和VI的限制。更准确地说，我们表明，iDroop可以调整，以实现高噪声抑制，快速的系统范围内的同步，或频率过冲（最低点）消除，而不影响稳态控制的努力份额，并提出了调整建议，这些目标之间取得平衡。大量的数值实验表明，即使我们的比例假设是无效的，所提出的调整是有效的，并且用于最低点消除的特定调整在各种性能指标之间取得了良好的权衡。
2019-08-28 cs.SY eess.SY math.OC
Theoretical Grid-Forming Extreme of Inverters
本文提出构网型逆变器的极限构网能力受限于直流侧、交流侧及电路拓扑动态而非控制，并通过数学表达式明确该理论边界，指出低直流电压与高有功注入会损害构网能力，忽视物理动态将引发破坏性振荡。
2025-07-01 cs.SY eess.SY
Stability and Robustness of a Hybrid Control Law for the Half-bridge Inverter
混杂系统结合了离散和连续状态动力学。电力电子逆变器本质上是混杂系统：它们通过离散值开关输入来控制，该离散值开关输入确定连续值电流和电压状态动态的演变。混杂系统分析可以证明越来越有用，因为大量的可再生能源被纳入电网与逆变器作为其接口。在这项工作中，我们探讨了一个混杂系统的电力和电力电子系统的稳定性分析方法。我们提供了一个分析证明表明，使用的半桥逆变器的混合模型允许推导的控制律，驱动系统状态所需的正弦电压和电流参考。我们推导出一个解析表达式的全局李雅普诺夫函数的动力系统的系统参数，这证明了一致的，全局的，渐近稳定的误差坐标原点。此外，我们证明了通过这个李雅普诺夫函数参数变化的鲁棒性。我们通过仿真验证了这些结果。最后，我们经验表明，将下垂控制与这种混杂系统的方法。在低惯性电网社区中，下垂控制与混合开关控制的并置可以被认为是使用开关逆变器模型的电网形成控制策略。
2022-05-18 cs.SY eess.SY
Synchronization in Electric Power Networks with Inherent Heterogeneity Up to 100% Inverter-Based Renewable Generation
发电机的同步运行是电网稳定运行的基础，也是防止意外停电事故的关键。在这里，我们得到的条件，保证在电力网络与固有的发电机异质性时，受到小扰动的同步，并进行参数敏感性分析，以了解不同类型的发电机同步。作为逆变器为基础的资源，这是许多可再生能源的主要接口技术，已取代同步发电机在不断增长的数量，对相关的集成挑战的关注中心主要驻留在下降的系统惯性的作用。相反，我们的研究结果突出了发电机阻尼在实现稳定的同步状态的关键作用。此外，我们报告了运行互联电网的可行性，其中基于逆变器的可再生发电技术的电力贡献高达100%。我们的研究具有重要意义，因为它为开发先进的控制架构和电网优化方法奠定了基础，这些方法可以确保同步，并进一步为电力部门的脱碳铺平道路。
2022-05-05 cs.SY eess.SY
Comparative Study of Data-driven Area Inertia Estimation Approaches on WECC Power Systems
本文在WECC 240节点系统上比较了系统辨识、测量重构和机电振荡三类区域惯量估计方法，发现基于系统辨识的方法鲁棒性和准确性最优。
2024-08-01 cs.SY eess.SY
A Two-Level Simulation-Assisted Sequential Distribution System Restoration Model With Frequency Dynamics Constraints
提出了一种不平衡配电系统和逆变器主导的微网（MG）的服务恢复模型，在该模型中建立了频率动态约束，以优化负荷恢复量并保证恢复过程中系统频率响应的动态性能。在极端事件发生后，可以将受损的配电系统划分为几个独立的MG，以恢复临界负荷，并通过黑启动DG跳闸非黑启动分布式电源（DG）。然而，基于逆变器的DG的高穿透性降低了系统惯性，这导致在恢复过程中的低惯性问题和大的频率波动。为了解决这个问题，我们提出了一个两级仿真辅助顺序服务恢复模型，其中包括一个混合整数线性规划（MILP）为基础的优化模型和瞬态仿真模型。建议的MILP模型明确地将频率响应纳入约束，通过与逆变器占主导地位的MG的瞬态仿真接口。对改进的IEEE 123节点系统的数值计算结果验证了所提出的服务恢复模型的频率动态性能确实得到了改善。
2021-06-10 cs.SY eess.SY
Learning-Assisted Day-Ahead Energy Scheduling for Frequency-Secure Inverter-Dominated Grids with Grid-Forming Battery Energy Storage Systems
University of Houston（休斯顿大学）
提出一种学习辅助的日前能量调度框架，利用代理模型模拟构网型电池储能系统的频率支持动态，在保证频率安全的同时提高计算效率。
2026-06-04 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Inverter-based Wind Turbine Generators: Comprehensive Review, Comparative Analysis, and Recommendations
传统的逆变器风力发电机组并网跟踪控制方式对风电的高渗透率会削弱电网的稳定性，对电力系统的稳定性提出了挑战。网格形成（GFM）控件是可以解决此类稳定性问题的新兴技术。在文献中已经开发了许多GFM逆变器的方法，然而，它们在WTG中的应用还没有被彻底探索。由于WTG需要结合多种控制功能以在不同的运行区域可靠地运行，因此应该为WTG适当地开发GFM控制。本文介绍了风力发电机GFM控制的最新发展，其中包括多回路和单回路GFM，虚拟同步电机的GFM和虚拟惯性控制的GFM。然后，对这些基于GFM的WTG的正常和异常运行条件以及黑启动能力进行了比较研究。这些GFM类型的控制参数被适当地设计和优化，以实现公平的比较。此外，将这些GFM控制应用到风力涡轮机的挑战进行了讨论，其中包括直流母线电压控制策略和电流饱和算法对GFM控制性能，黑启动能力和自主运行能力的影响。最后，建议和未来的发展基于GFM的风力涡轮机，以提高电力系统的可靠性。
2022-07-30 cs.SY eess.SY
Optimal L-Infinity Frequency Control in Microgrids Considering Actuator Saturation
逆变器连接的资源可以通过注入有功功率来最小化系统频偏，从而提高低惯性电网的暂态稳定性。实际上，大多数发电和负荷扰动都是阶跃变化，工程品质因数通常是由这些阶跃扰动引起的频率峰值过冲。此外，逆变器连接的资源往往比传统的同步机更容易饱和。然而，尽管存在这些挑战，标准控制器设计必须通过$H_2$或$H_\infty$规范处理平均量，并且必须以特定方式考虑饱和。在本文中，我们明确考虑$L_\infty$控制饱和使用线性矩阵不等式为基础的方法来解决这些挑战。我们表明，这种方法导致显着改善稳定性能。
2019-10-08 cs.SY eess.SY math.OC
Assigning Shadow Prices to Synthetic Inertia and Frequency Response Reserves from Renewable Energy Sources
世界各地的现代电网，特别是在英国等岛屿，在脱碳的道路上面临着一个主要问题：由于可再生能源（RES）的整合，系统惯性水平显着降低。鉴于大多数可再生能源（如风能和太阳能）通过电力电子转换器与电网解耦，它们自然不会对系统惯性产生影响。然而，RES可以通过适当地控制转换器来支持电网稳定性，但是目前不存在RES提供这种支持的市场激励。在本文中，我们开发了一种方法，以最佳方式清除市场的辅助服务频率控制，同时明确考虑参与电网形成和电网以下逆变器为基础的技术。我们提出了一个数学框架，允许计算影子价格的辅助服务提供了一个池的不同的供应商：同步和合成惯性，增强的频率响应（例如，从削减RES）和传统的主要频率响应（例如，由热发电机）。几个案例研究运行在一个简化的英国系统，以说明这种定价方案的适用性和好处。
2022-08-09 cs.SY eess.SY math.OC
Analytical Framework for Assessing Effective Regional Inertia
本文提出一种考虑系统拓扑和惯量空间分布的有效区域惯量评估分析框架，基于扩展慢相干理论进行网络划分并系统评估各区域有效惯量，IEEE 39节点和68节点系统案例表明惯性设备集成对频率响应的改善并非均匀，验证了该指标的重要性。
2025-11-04 cs.SY eess.SY
Beyond low-inertia systems: Massive integration of grid-forming power converters in transmission grids
随着可再生能源越来越多地取代现有的传统发电，电网的动态发生了巨大变化，为输电系统的运行带来了新的挑战，但也带来了新的机遇，因为基于变流器的发电在更快的时间尺度上是高度可控的。本文研究了电网稳定性下的大规模集成的并网变流器。我们利用详细的转换器和同步机模型，并描述在不同的渗透水平下的频率行为。首先，我们表明，从频率稳定性的角度来看，可以实现从0%到100%的过渡。这是通过在高穿透值下重新调谐电力系统稳定器来实现的。其次，我们探讨了每个发电机的最低点和RoCoF的演变作为电网中逆变器发电量的函数。这项工作揭示了一些光在低和无惯性系统的两个主要挑战：定义新的性能指标，更好地表征网格的行为，并适应目前的范例在PSS设计。
2019-11-07 cs.SY eess.SY math.OC
Reinforcement Learning for Optimal Primary Frequency Control: A Lyapunov Approach
随着越来越多的逆变器连接的可再生能源被整合到电网中，频率稳定性可能会因为机械惯性和阻尼的降低而降低。缓解这种性能下降的常见方法是使用可再生资源的电力电子接口进行主频率控制。由于逆变器连接的资源可以实现对频率变化的几乎任意响应，因此它们不限于再现线性下垂行为。为了充分利用它们的能力，强化学习（RL）已经成为设计非线性控制器以优化许多目标函数的流行方法。由于逆变器连接的资源和同步发电机将是电网的重要组成部分，在不久的将来和中期，前者的学习控制器应该稳定相对于后者的非线性动态。为了克服这一挑战，我们明确地设计了基于神经网络的控制器的结构，使它们通过使用李雅普诺夫函数来保证系统的稳定性。一个递归神经网络架构是用来有效地训练控制器。所得到的控制器只使用本地信息和优于最佳线性下垂以及其他国家的最先进的学习方法。
2021-12-29 cs.SY eess.SY math.OC
Selectively Linearized Neural Network based RoCoF-Constrained Unit Commitment in Low-Inertia Power Systems
传统的同步发电机正逐渐被基于逆变器的资源所取代，这种过渡引入了更复杂的运行条件。系统惯性的降低给系统运营商在维护系统频率变化率（RoCoF）安全性方面带来了挑战。提出了一种基于选择性线性化神经网络（SNLNN）的RoCoF约束机组组合（SLNN-RCUC）模型。首先训练RoCoF预测器以基于高保真仿真数据集预测系统范围的最高位置RoCoF。该算法没有将完整的神经网络引入机组组合，而是在主动选择的神经元上实现了ReLU线性化方法，以提高算法的计算效率。在IEEE 24节点系统上进行PSS/E时域仿真，验证了SLNN-RCUC模型的有效性
2023-03-05 cs.SY eess.SY
A Unified Analytical Method to Quantify Three Types of Fast Frequency Response from Inverter-based Resources
针对逆变器型资源占比提升导致电力系统N-1故障后频率最低点偏低的问题，提出一种可同时考虑三类快速频率响应的分析型频率最低点预测方法，经IEEE 39节点系统仿真验证其准确高效。
2023-08-25 cs.SY eess.SY
A Unified Framework for Contraction Stability Analysis of Heterogeneous Grid-Forming Inverters
School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电气与电子工程学院）
提出一种基于收缩理论的代数化分散式框架，用于分析异构构网型逆变器的大信号稳定性，提供瞬态收敛速率和超调量显式保证，并指导参数整定。
2026-06-07 cs.SY eess.SY
A Novel Inverter Control Strategy with Power Decoupling for Microgrid Operations in Grid-Connected and Islanded Modes
本文提出统一动态功率耦合模型，通过定制有功控制回路融合下垂控制与VSG控制优势，并结合耦合补偿与虚拟阻抗，实现微电网并网与孤岛模式下的稳定运行。
2025-05-10 cs.SY eess.SY
Frequency-Dynamics-Aware Economic Dispatch with Optimal Grid-Forming Inverter Allocation and Reserved Power Headroom
本文提出基于深度学习的频率约束最优潮流框架，用于优化电网形成逆变器分配和预留功率余量，以提高频率稳定性与经济性。
2025-12-01 cs.SY eess.SY
LITS.jl -- An Open-Source Julia based Simulation Toolbox for Low-Inertia Power Systems
可再生能源的变流器接口发电（CIG）的集成对电力电力系统的稳定性和暂态行为提出了挑战。了解低惯性电力系统的动态行为对于解决这些稳定性问题至关重要。然而，明确面向低惯性系统建模的开源工具有限。在本文中，我们开发了一个开源的仿真工具箱，以研究高渗透情况下的瞬态响应。jl是用Julia计算语言实现的，具有多机建模能力，丰富的同步发电机组件库（AVR、PSS、调速器等）和逆变器配置。进行了几个案例研究，并根据现有的工具箱进行了基准测试和验证。案例研究被选择来展示不同设备模型的行为在电力系统中的集成。
2020-03-05 cs.SY eess.SY math.DS
Inertia-aware Unit Commitment and Remuneration Methods for Decarbonized Power System
针对脱碳电力系统中因可再生能源不确定性和机组组合变量导致的惯性服务获取难题，革新惯性感知机会约束机组组合模型并研究补偿方法，发现近似凸包定价能在保障收入充足性的同时最大化经济福利。
2025-11-18 cs.SY eess.SY
Dynamic droop specifications for Grid-Forming Inverter-Based Resources
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Electric Power Research Institute（电力研究院）
本研究提出数据驱动的动态下垂模型，制定GFM IBRs的动态下垂规范，为频率控制辅助服务提供相关规范，可用于筛选IBR动态特性以识别潜在不良相互作用。
2026-08-27 cs.SY eess.SY
Understanding Regional Inertia Dynamics in CAISO from Real Grid Disturbances
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文通过分析CAISO真实扰动驱动的频率数据，研究区域惯性分布及频率动态，揭示其与可再生能源和鸭曲线的关系，强调区域惯性监测的重要性。
2025-11-26 cs.SY eess.SY
The Effect of Frequency Droop Damping on System Parameters and Battery Sizing During Load Change Condition
基于逆变器的电源（IBR）在当前电力系统中具有许多优点，因此得到了广泛的研究。可再生能源渗透率的增加引起了对现有电网稳定性的一些担忧。历史上，电力系统由同步发电机主导，同步发电机由于高惯性和阻尼特性而容易对系统不稳定做出反应。然而，对于IBR，逆变器的控制在促进系统稳定性和增强逆变器的功能方面起着至关重要的作用。下垂控制就是其中之一。下垂特性用于控制电压、频率、有功功率和无功功率。本文介绍了频率下垂阻尼对系统频率、有功功率和频率变化率的影响。此外，电池的大小建议的基础上的结果。结果还表明，需要最佳选择的频率下降阻尼，以满足适当的电池尺寸的成本和性能。仿真是在电磁暂态程序（EMTP）中进行的
2022-08-25 cs.SY eess.SY
Transient Stability of Hybrid Power Systems Dominated by Different Types of Grid-Forming Devices
研究了不同类型并网装置共同控制的电力系统的暂态稳定性。同步发电机和下垂控制逆变器是现代电力系统中典型的GFM装置。SG/VSG能够提供惯性，而下垂控制逆变器通常是无惯性的。由同质GFM装置控制的电力系统的暂态稳定性已经得到了广泛的研究。对于由异质GFM器件共同控制的混杂系统，其暂态稳定性研究鲜有报道。本文旨在填补这一空白。结果表明，该混杂系统的同步行为可以用一个二阶运动方程来描述，类似于SG的摆动方程。此外，发现了与传统电力系统的两个显著不同之处。首先是下垂控制显著增强了阻尼效果，极大地影响了暂态稳定区域。二是频率状态变量在故障扰动时刻出现跳变，从而影响故障后的初始状态定位和稳定性评估。阐明了这两个新特性背后的潜在机制，并分析和验证了对暂态稳定性能的影响。研究结果提供了新的见解托管异构设备的电力系统的暂态稳定性。
2021-09-22 cs.SY eess.SY
Distributed Frequency Control in Power Grids with Low and Time-Varying Inertia
本文提出了一种分布式频率控制方法，在低和时变惯性下，由于可再生能源（RE）的逆变器连接的资源的高渗透率的电网。提出了一种基于分布式次梯度算法的分布式虚拟惯量分配方法。我们实现我们的分布式控制策略下充分和稀疏的通信架构。分布式全通信控制器和稀疏通信控制器实现了与集中式控制器相当的性能，并在6s内稳定了测试系统。我们研究了控制器性能对相位角与频偏、梯度步长和允许惯性系数变化率的目标函数权重的敏感性。我们观察到的状态和控制器的性能和努力的稳定时间容易受到梯度步长和目标权重的频率和角度偏差的变化。虽然角度与频偏的较高目标权重对其建立时间有积极影响，但对控制器性能和控制效果有负面影响。这项工作的影响是提出分布式控制方案作为新的机制，在初级和次级控制之前或与初级和次级控制一致，以安全地调节未来电网的频率。
2022-09-19 cs.SY eess.SY
Transient-Stability-Aware Frequency Provision in IBR-Rich Grids via Information Gap Decision Theory and Deep Learning
本文针对高IBR渗透电网的暂态稳定问题，提出深度学习预测与信息间隙决策理论相结合的风险规避调度框架，在IEEE 39节点系统上以仅5%的成本增加防止系统崩溃。
2025-07-17 cs.SY eess.SY
Stability-Constrained Learning for Frequency Regulation in Power Grids with Variable Inertia
针对高比例可再生能源电网的低时变惯量问题，提出结合线性控制与神经网络、具备Lyapunov稳定性保证的一次频率控制器，在12母线系统中显著降低成本并达到接近LQR的实时性能。
2024-06-11 cs.SY eess.SY
Essential System Services in Grids Dominated by Renewable Energy
随着电力系统中基于可变逆变器的可再生能源发电的比例从总供应的少数增加到大多数，提供辅助系统服务的复杂性和成本也同时增加。澳大利亚现在正在经历这种转变-从2010年的世界第三大碳密集型电力行业，到现在在某些地区可变可再生能源（VRE）的渗透率经常达到100%，以及世界领先的分布式能源（DER）吸收率。本文介绍了开拓性的工作，探索新的技术，经济和监管框架，提供基本系统服务（ESS），也被称为辅助服务，在电力系统占主导地位的可变逆变器为基础的可再生能源资源。我们探讨了最近应用的需求曲线和列线图的概念，以采购ESS，和新兴的设计原则框架，以促进从默认提供系统服务的同步发电的演变，共同优化的服务，通过单位的承诺，独立提供服务，通过逆变器为基础的资源。本文还分析了世界上最大的电池，南澳大利亚州的Hornsdale电力储备最近在技术和财务上的成功，以及它能够告知未来的电力市场框架如何激励和适应新的技术能力，无论是第一个还是第N个系统。最后，本文回顾了新兴的能源系统技术能力，包括提供合成惯性和RoCoF控制，电网形成逆变器，以及先进的DER聚合，为安全，弹性和孤岛电网提供ESS和系统重启能力。
2021-05-28 cs.SY eess.SY
Performance Limits and Tradeoffs of Power Systems Synchronization Recovery in Complex-Frequency Representation
Tsinghua University（清华大学）
本文针对逆变器主导电力系统，在复频率表示下建立同步恢复的守恒定律，揭示性能极限与权衡，并通过IEEE 39节点系统验证。
2026-10-05 cs.SY eess.SY
iDroop: A dynamic droop controller to decouple power grid's steady-state and dynamic performance
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出iDroop控制器，通过电网连接逆变器实现一次频率控制，提升网络动态性能。该方法克服了虚拟惯性控制器的局限性，同时保留传统下垂控制的优势，实现分布式供应与需求平衡及功率共享。
2016-12-17 cs.SY eess.SY math.OC
Service-Oriented Fast Frequency Response from Flexible Loads and Energy Storage in Low-Inertia Power Systems
Smart Grid Energy Research Center, Mechanical and Aerospace Engineering Department, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系智能电网能源研究中心）
本文提出了一种面向低惯性电力系统的服务导向型快速频率响应协调框架，通过分解频率支持为多个时间关键服务层，实现异构资源的动态协调调度。
2025-12-17 cs.SY eess.SY
