Impact of Virtual Inertia on DC Grid Stability with Constant Power Loads
虚拟惯性是一种有效的控制方法，以衰减电压突变期间的过渡事件在低惯性直流电网。虽然已经提出了实现虚拟惯性的方法，但其对恒定功率负载（CPL）存在下的DC电网稳定性的影响仍然不清楚。在本文中，我们进行了严格的稳定性分析与CPL的虚拟惯性增强转换器供电的直流电网。我们推导出一个封闭形式的稳定性准则，可用于评估虚拟惯性对系统稳定性的影响，并证明，给定一组系统参数，可以提高一系列的虚拟惯性设计的直流电网供电CPL的稳定性。我们提供的最佳虚拟惯性，提高稳定性和最大虚拟惯性，不恶化稳定性的解析表达式。此外，我们提出了一个循序渐进的指导方针，设计一个稳定的直流电网与虚拟惯性。测试结果验证了分析。
2023-02-08 cs.SY eess.SY
Inertia Pricing in Stochastic Electricity Markets
维持可再生主导的电力系统的稳定性需要从非同步资源（例如，电池，风力涡轮机）除了传统上由同步资源提供的惯性（例如，热发电机）。然而，在随机电力市场中，考虑到可再生能源（RES）的不确定性，惯性供应的定价还没有研究。为了填补这一研究空白，本文制定了一个机会约束的随机机组组合模型的惯性需求和计算的平衡能量，备用和惯性价格使用凸对偶。数值实验的说明性系统和一个修改的IEEE 118节点系统显示所提出的定价机制的性能。通过允许新的虚拟惯性供应商对系统惯性需求做出贡献，总运营成本降低。此外，建议的随机电力市场内部RES的不确定性，这产生额外的成本降低，通过共同优化能源，储备和惯性采购。
2022-04-11 cs.SY eess.SY
Software-Defined Virtual Synchronous Condenser
本文提出软件定义虚拟同步调相机（SDViSC）方法，通过将硬件控制器转化为软件服务并结合软件定义网络增强通信，使风电机组提供同步调相机功能，实验验证其在多变物理与信息条件下能提升风电场运行的可靠性与韧性。
2023-11-18 cs.SY eess.SY
Sizing of Energy Storage System for Virtual Inertia Emulation
将可再生能源注入到传统的同步发电系统中会降低整个系统的惯性，并对其主频率响应的稳定性产生负面影响。降低的惯性是由于在一些基于可再生能源的系统中缺乏惯性。为了保持系统的稳定性，我们需要将频率保持在允许的范围内，并保持较低的转动惯量。一些作者在文献中使用虚拟同步发电机（VSG）作为解决这个问题的方法。虽然基于VSG的分布式资源（DER）具有同步发电机（SG）的特性和行为，如惯性、频率下垂函数和阻尼，但它并没有最优地解决频率稳定性问题。本文提出了一种解决这些问题的方法，通过一个经验模型，大小的电池储能系统（BESS）所需的惯性仿真和阻尼控制。测试系统由一个光伏（PV）为基础的VSG，连接到一个9总线电网和仿真实验进行了使用EMTP软件。VSG瞬态响应由电网侧的对称故障启动。我们的模拟显示了模拟对应于几个设计参数的虚拟惯性所需的电池能量大小，即，下降增益Kω、下降系数Kd和VSG时间常数Ta。
2022-02-08 cs.SY eess.SY
Inertia emulation contribution of Frades 2 variable speed pump-turbine to power network stability
本文利用1D SIMSEN仿真量化比较Frades 2抽水蓄能电站定速与变速机组对同步及合成惯量的贡献，验证变速水泵水轮机在不同电网工况下的稳定性作用。
2024-04-09 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
Definition and Formulation of Inertia Service Incorporating Inverter-Based Resources
Hongik University（弘益大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文提出基于惯性响应的功率导向定义，解决惯性服务定义不统一问题，并通过模拟验证了其在经济调度中的有效性。
2026-01-08 cs.SY eess.SY
Multi-Loop Design of Virtual Synchronous Machine Control for DFIG-Based Wind Farms
Comillas Pontifical University（科米利亚斯教皇大学）；Alcalá University（阿尔卡拉大学）；Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L（西门子歌美飒可再生能源创新与技术有限公司）
本文针对弱电网下风电场需提供惯性等支撑的问题，提出协调频域方法调谐双馈感应发电机虚拟同步机控制，所得控制器性能符合设计目标，方法易应用于工业项目。
2026-07-31 cs.SY eess.SY
Frequency Stability Using MPC-based Inverter Power Control in Low-Inertia Power Systems
电网正在从主要由同步电机组成的网络演变为同步电机和基于逆变器的资源（如风能，太阳能和储能）的混合物。这种转变导致机械惯性的降低，这就需要新的资源通过其逆变器接口提供频率响应。在本文中，我们提出了一种新的策略的基础上模型预测控制，以确定最佳的有功功率设定点的逆变器在系统中的干扰事件。我们的框架明确地考虑了功率和能量的硬约束，并且通过使用观测器来实时估计模型失配，我们证明了它对测量噪声，有限通信和延迟具有鲁棒性。我们证明了所提出的控制器显着优于一个最佳调整的虚拟同步机在一个标准的39总线系统在许多情况下。反过来，这意味着优化的逆变器为基础的资源可以提供更好的频率响应相比，传统的同步机。
2020-07-27 cs.SY eess.SY math.OC
Long-Term Recurrent Convolutional Network-based Inertia Estimation using Ambient Measurements
传统的同步电机逐渐被基于变流器的可再生资源所取代。因此，同步转动惯量作为一个重要的时变量，对现代电力系统的稳定性有着重要的影响。随着可再生能源的日益集成，传统电力系统的动态特性发生了变化，因此，利用数学模型估计系统惯性变得更加困难。在本文中，我们提出了一种新的学习辅助惯性估计模型的基础上，长期递归卷积网络（LRCN），使用系统的频率和相电压测量。所提出的方法使用非侵入式探测信号扰动系统和收集环境测量与相量测量单元（PMU）训练建议LRCN模型。在IEEE 24节点系统上进行了案例研究。在信噪比为60dB的条件下，基于LRCN的惯性估计模型的估计精度为97.56%，均方误差为0.0552。此外，在45dB的低信噪比下，所提出的学习辅助惯性估计模型仍然能够达到93.07%的高精度。
2021-12-02 cs.SY eess.SY
Controlling Power and Virtual Inertia from Storage for Frequency Response
如今，由于可再生能源的更多集成，功率不平衡发生得更频繁。储能是一种可以在一个时间充电，在另一个时间释放能量的装置。这一功能使得储能在促进电力系统功率平衡方面得到了广泛的应用。除此功能外，存储器还可以模拟虚拟惯性，以响应系统中的频偏。本文提供了一个广义优化框架来分析当大扰动发生时，如何控制来自存储器的功率和虚拟惯性参与频率响应。采用集中式和分布式模型预测控制相结合的方法，通过实例验证了优化框架的有效性。
2019-07-10 cs.SY eess.SY
New Power Decoupling Method for Grid Forming Inverter Based on Adaptive Virtual-Synchronous Machine in Weak Grids
针对弱电网中构网型逆变器因非零功率角和高阻抗比导致的功率耦合问题，提出基于自适应虚拟同步机参数和模糊逻辑的功率解耦方法，经硬件在环测试验证，可消除静态与动态耦合并提升性能。
2025-06-23 cs.SY eess.SY
Coupled power generators require stability buffers in addition to inertia
增加惯性被广泛认为是解决耦合振子之间不稳定相互作用的解决方案。在电网中，虚拟同步发电机（VSG）被提出来补偿旋转同步发电机被淘汰时减小的惯性。然而，建模VSG和旋转发电机如何同时贡献能量和惯性，我们惊讶地发现，尽管相当高的系统惯性，小信号性质的不稳定性可能会出现。重要的是，我们发现存在一个最佳的和最大数量的这样的VSG，可以安全地支持，一个以前未知的结果直接有用的电力公司在长期规划和生产者承包。与此同时，为了解决短期内的不稳定性，我们认为新市场应该包括另一种我们称之为稳定性存储的商品，即-类似于能量存储缓冲能量不平衡-VSG充当分散的稳定性缓冲器。在展示这一概念对各种能源未来的有效性的同时，我们为政策制定者和公用事业公司提供了实现100%可再生电网的路线图。
2022-01-28 cs.SY eess.SY
Frequency Control in Microgrids: An Adaptive Fuzzy-Neural-Network Virtual Synchronous Generator
本文提出一种基于模糊神经网络的虚拟同步发电机参数自适应调整方法，以动态优化惯性、阻尼和下垂参数，显著降低微电网频率偏差至0.03 Hz内并缩短恢复时间。
2025-06-23 cs.AI cs.SY eess.SY
Frequency Stability of Synchronous Machines and Grid-Forming Power Converters
全球电力系统向几乎100%的可再生能源发电过渡的一个不可避免的后果是同步电机的传统批量发电、其惯性以及伴随的频率和电压控制机制的损失。这种电力系统向低惯性系统的逐渐转变导致了维持系统稳定性的关键挑战。用于转换器的新型控制技术，即所谓的电网形成策略，有望解决这些挑战并复制迄今为止由同步机提供的功能。本文介绍了一个低惯性的案例研究，其中包括同步电机和转换器控制下的各种网格形成技术。在这项工作中，1）电网形成转换器对同步电机频率稳定性的积极影响被强调，2）提供了对系统频率稳定性的见解的定性分析，3）我们探索了施加转换器直流和交流电流限制时电网形成控制的行为，4）报道了直流动态特性在电网形成控制设计中的重要性以及对有效的交流电流限制方案的迫切需要，最后分析了快速并网变流器和慢速同步电机动态特性之间的相互作用如何以及何时会导致系统不稳定
2020-03-08 cs.SY eess.SY math.OC
Engineering Inertial and Primary-frequency Response for Distributed Energy Resources
University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Renewable Energy Laboratory（美国国家可再生能源实验室）；The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出一种框架，用于为分布式能源资源设计合成惯性和下垂控制参数，以确保由DERs和同步发电机组成的网络频率满足规定的暂态和稳态性能要求。
2017-06-07 cs.SY eess.SY
A Complex-Coefficient Voltage Control for Virtual Synchronous Generators for Dynamic Enhancement and Power-Voltage Decoupling
本文针对虚拟同步发电机在强电网中的稳定性、电压调节及功率-电压耦合问题，提出一种基于复系数和二阶闭环极点分析的先进控制策略，通过极点配置与补偿器实现动态增强和功率-电压解耦。
2024-07-05 cs.SY eess.SY
Photovoltaic (PV) Virtual Inertia and Fast Frequency Regulation in High PV Power Grids
本文利用PV方法研究了频率响应。在高PV ERCOT模型中考虑并仿真了多种控制策略，包括惯性控制、综合调速器控制和AGC控制。分析了光伏惯性控制中不同参数的影响及其相互关系和对频率响应的影响。仿真结果表明，光伏发电场具有提供多种类型的电网服务，以支持系统频率的潜力。本文还提出了一种分布式快速频率控制方法，可以更好地利用光伏余量储备，以改善系统的频率最低点后的意外事件。
2022-01-29 cs.SY eess.SY
Performance assessment of Synchronous Condensers vs Voltage Source Converters providing grid-forming functions
在逆变器发电占很大比重的电力系统中，具有足够的并网电源是保证系统稳定的必要条件之一。电网形成功能在历史上一直由同步电机实现。然而，通过适当的控制，它也可以由电压源转换器（VSC）提供。这项工作提出了两种技术与电网形成能力：VSC与电网形成控制加上足够的能量存储系统，和同步电容器（SC）之间的比较。这两种设备的惯性响应进行比较，以及他们的贡献，系统的强度和短路电流的等效容量表示的视在功率和惯性储备。他们的行为电网干扰评估通过时域模拟的基础上详细的电磁暂态（EMT）模型。结果表明，这两种设备在秒的时间尺度上实现了相似的性能。然而，对于较短的时间窗口，它们呈现出不同的行为：SC确保在扰动后的前几十ms内具有更好的刚度，而VSC提供更快的刚度。
2021-06-07 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
Assessment of frequency stability behaviour regarding inertia reduction due to high renewable integration in the Iberian system
基于电子转换器的可再生能源的逐步集成将导致系统同步惯性的降低，这可能危及系统频率稳定性行为，特别是在隔离或互连不良的系统的情况下，例如伊比利亚半岛系统的情况。这项工作的重点是研究的影响，同步惯性减少可以对伊比利亚系统的频率稳定性不同的关键操作场景和干扰。为此，首先使用Matlab Simulink图形编程环境开发了与中欧网络互连的伊比利亚系统的等效动态模型。该模型的参数识别使用参数估计方法，探讨了记录的行为的频率后，在西班牙的一个核机组停运。随后使用该模型对2020年至2040年间不同的发电中断和多种运行场景进行了模拟。
2023-01-16 cs.SY eess.SY
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
Stability Enhancement in Weak Grids with High Renewable Penetration: Synchronous Condenser vs. Converter-based Technologies
Hitachi（日立）
本文对比研究了同步调相机与具备电网形成能力的STATCOM、E-STATCOM在高可再生能源渗透率弱电网中提供电网支撑服务、增强电网稳定性的性能。
2026-08-10 cs.SY eess.SY
Stabilizing Large-Scale Electric Power Grids with Adaptive Inertia
针对高比例新型可再生能源接入导致电网惯性不足、稳定性下降的问题，提出一种短时间大惯性、后可调衰减的自适应虚拟同步发电机控制策略，经仿真验证其性能优于传统方案，可有效增强电网稳定性。
2025-05-20 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
An Effective Current Limiting Strategy to Enhance Transient Stability of Virtual Synchronous Generator
针对虚拟同步发电机可再生能源并网中的过电流与暂态稳定问题，本文利用EPAC解释不同限流策略的影响，并提出一种经MATLAB/Simulink验证、稳定性更优的有效限流策略。
2024-09-05 cs.SY eess.SY
Virtual synchronous generator of PV generation without energy storage for frequency support in autonomous microgrid
在自主微电网中，频率调节（FR）是一个关键问题，特别是在光伏（PV）发电的高渗透水平下。在这项研究中，一种新的虚拟同步发电机（VSG）控制光伏发电，提供频率支持，而无需能量存储。光伏发电根据预定义的功率-电压曲线保留一部分有功功率。基于同步发电机功角特性曲线与光伏阵列特性曲线的相似性，光伏电压Vpv可以类比为功角δ。设计了一种仿真调速器（下垂控制）和摆动方程控制，并将其应用于DC-DC变换器。随后产生PV电压偏差，并修改预定义的功率-电压曲线，以提供主频率和惯性支持。建立了包含光伏、储能和柴油发电机的自治微电网仿真模型。在不同的操作条件下，所提出的VSG策略的可行性和有效性进行了检查。
2021-07-04 cs.SY eess.SP eess.SY
Effect of Voltage Source Converters with Electrochemical Storage Systems on Dynamics of Reduced-inertia Bulk Power Grids
与分布式能源的大规模连接相关的主要问题是电力电子接口的份额增加，导致电力系统的全球惯性降低。最近的文献提倡使用电压源转换器（VSC）接口电池储能系统（BESS）作为一种潜在的方式来抵消这种缺乏惯性。然而，VSC对降低惯性电网的动态特性的影响还没有得到很好的理解，特别是对于大型输电网，其连接了旋转机器和与电力电子设备连接的资源的混合。在这方面，我们提出了一个扩展的IEEE 39总线测试网络，用于量化的影响减少惯性电网的VSC。在这方面，通过将原始10-同步机系统中的4个同步发电机替换为4个风力发电厂来获得减小惯性的39-总线系统，其中4个风力发电厂被建模为聚集的类型3风力涡轮机。然后，一个大规模的BESS被集成到减少的惯性网络通过一个三电平的中点箝位（NPC）转换器，从而被用于研究的影响VSC的动态的惯性减少的电力系统，以及比较不同的VSC控制。所提出的模型实现在一个实时仿真器上进行事故后分析，分别为原电力系统和减少的惯性之一，有和没有BESS-VSC。
2020-04-19 cs.SY eess.SY
Dynamic Virtual Inertia and Damping Control for Zero-Inertia Grids
本文针对低惯量和零惯量电网，提出在虚拟同步发电机中引入动态惯量、阻尼常数及频率和相角偏移函数，以增强故障和振荡下的稳定性，并通过RTDS仿真验证了其优于传统同步发电的鲁棒性。
2024-11-06 cs.SY eess.SY math.OC
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
Nonlinear Virtual Inertia Control of WTGs for Enhancing Primary Frequency Response and Suppressing Drive-Train Torsional Oscillations
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Mississippi State University（密西西比州立大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）；National Renewable Energy Laboratory（国家可再生能源实验室）
本文提出非线性虚拟惯性控制器，通过客观全息反馈理论提升风力发电机一次频率响应并抑制传动系统扭振，仿真显示其在抑制扭振、提升频率 nadir 和快速恢复转速方面优于现有方法。
2020-05-30 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Converters control based on DC voltage feedback
可再生能源通过电力电子变换器接入电网，而电力电子变换器的不足使得同步发电机/电机（SM）的惯性损失。随着可再生能源在电力系统中的日益普及，降低了系统的频率和电压稳定性。并网变流器通过控制方式模拟同步电动机的功能，提供惯性和稳定调节机制，提高电网的稳定性。这类变换器的控制方法有虚拟同步机控制、可重构虚拟振荡器控制等，这些控制方法主要采用交流侧状态反馈，不监测直流侧状态。分析了考虑电网稳定的GFC控制策略，包括频率下垂控制、虚拟同步机控制和可调度虚拟振荡器控制。当负载扰动较大时，会出现直流侧电压崩溃问题。提出了考虑直流侧电压反馈的GFC控制方法，既能保证并网的同步特性，又能解决直流侧电压崩溃问题。IEEE-9节点系统算例验证了该方法的有效性。
2020-09-12 cs.SY eess.SY
VISKY: Virtual Inertia Skyhook Control for Semi-Active Suspension Systems Using Magnetorheological Dampers
State University of New York（纽约州立大学）；Industrial University of Ho Chi Minh City（胡志明市工业大学）
VISKY 通过虚拟惯性矩阵实现半主动悬挂系统中磁流变阻尼器的高效控制，具有低计算开销和显著的动态响应提升。
2026-03-06 cs.SY eess.SY
Direct Participation of Dynamic Virtual Power Plants in Secondary Frequency Control
本文提出了一种新的控制策略，其中可再生能源（RES）被认为是在一个新的动态虚拟电厂（DVPP）的概念直接参与到二次频率控制（SFC）。这允许这些发电机充分参与SFC，即，以与传统同步发电机相同的方式，从控制和合同的角度满足相同的规范。内部实时再调度已被提出，以考虑在DVPP，以确定每个RES单元的有功功率注入量提供的频率支持，在二级。整个控制方案的设计，以考虑到快速和缓慢的动态的现代电力系统，其中包含经典的同步发电机和快速电力电子的可再生能源，其中DVPP是应该插入。通过对混合风电场和经典同步发电机的两区域基准的仿真研究，验证了二次频率控制策略的性能。这项工作是H2020 POSYTYF项目（https：//posytyf-h2020.eu/）的一部分。
2022-03-19 cs.SY eess.SY
On Stability Analysis of Power Grids with Synchronous Generators and Grid-Forming Converters under DC-side Current Limitation
研究了直流侧限流条件下含并网变流器的同步发电机和可再生能源发电系统的稳定性。为此，我们首先考虑一个简单的2总线测试系统和降阶模型，以突出两类GFC控制之间的根本区别-（A）下垂，可调度虚拟振荡器控制（dVOC）和虚拟同步机（VSM），和（B）匹配控制。接下来，我们研究了简单系统下A类GFC直流电压动态的李雅普诺夫稳定性和输入输出稳定性，并将其推广到一般系统。接下来，我们提供了一个充分条件的输入到状态稳定性的2节点系统与B类GFC和扩展到一般系统。最后，时域仿真从一个简单的测试系统的降阶平均模型和详细的切换模型的GFC验证所提出的条件。
2021-03-18 cs.SY eess.SY
Control Strategy for Virtual Synchronous Generator Based on Y-Z Source Inverter in Islanded Grids
针对传统逆变器及负载变化导致VSM吸收谐波和不平衡的问题，本文首次将YZSI与增强型多环控制结合用于孤岛系统，实现高效电能传输并改善频率、电压及电流控制性能。
2023-12-11 cs.SY eess.SY
Transferring the driveshaft inertia to the grid via the DC-link in MV drive systems
University of Applied Sciences Northwest Switzerland（西北瑞士应用科学大学）；ABB Motion, ABB Switzerland Ltd.（ABB运动控制，ABB瑞士有限公司）
提出一种控制方法，通过修改速度控制参考信号和调整直流链路控制策略，使传动轴旋转惯性同步耦合到电网，从而增强中压驱动系统的故障穿越能力。
2026-05-29 cs.SY eess.SY
Dynamic Optimization of Virtual Inertia and Damping in Converter-Based Power Systems
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；ABB Corporate Research Center（ABB中央研究院）
针对变流器接口可再生能源替代同步机导致的惯量和阻尼缺失问题，提出一种考虑系统稳定性、成本效率和韧性的动态优化算法，实现虚拟惯量和阻尼的最优分配，并在三区域系统上验证。
2026-06-09 cs.SY eess.SY
Synthetic Discrete Inertia
本文提出利用柔性离散设备控制实现合成惯性，以维持无同步机或构网变流器系统的功率平衡，并解决循环问题，通过仿真验证其有效性。
2025-04-22 cs.SY eess.SY
Inertia Matching Principle: Improving Transient Synchronization Stability in Hybrid Power Systems With VSGs and SGs
Hohai University（河海大学）；State Grid Electric Power Research Institute（国家电网电力科学研究院）
本文研究了混合虚拟同步发电机与同步发电机的电力系统暂态同步稳定性，提出惯性匹配原理，揭示了惯性匹配对稳定性的影响，并提出协调稳定策略以提升同步稳定性。
2026-04-21 cs.SY eess.SY
Quantitative Parameter Conditions for Stability and Coupling in GFM-GFL Converter Hybrid Systems from a Small-Signal Synchronous Perspective
针对含GFM与GFL换流器的混合电力系统同步交互机制不明的问题，建立考虑线路动态的小信号同步稳定模型，基于子空间摄动理论给出解耦参数条件，分别提出解耦与耦合场景下的分散式稳定判据，并经仿真验证有效。
2025-10-30 cs.SY eess.SY
Active Damping of Power Oscillations Following Frequency Changes in Low Inertia Power Systems
增加来自可再生源（例如主要异步连接的风力涡轮机和光伏装置）的能量生成量的绝对要求实际上可能在瞬态事件期间（其中检查频率变化）激发大型电网连接的同步发电机的功率输出的振荡响应。这种发电机的响应必须通过改变涡轮机的施加扭矩或通过改变气隙中的电磁扭矩来控制。选择后者，适当的电压调节器，特别是嵌入式电力系统稳定器（PSS）的电路，使用IEEE PSS 1A模型的自动电压调节器的同步发电机驱动的燃气轮机。响应通过能量网系统中的小（线性）和大（非线性）尺度瞬态事件的闭合形式解析解获得。在与分析研究，从MatLab-SimPowerSystems的计算机模型模拟的行为进行审查。
2019-08-12 cs.SY eess.SY
Variable speed hydropower plant with virtual inertia control for provision of fast frequency reserves
在本文中，五个虚拟惯性控制结构的实现和测试的变速水电站（VSHP）。结果表明，所有五个可以提供快速的电力储备，以维持电网稳定后，干扰后的干扰。VSHP非常适合于该目的，因为其输出功率可以通过利用涡轮机和发电机的旋转能量几乎瞬时地改变。这将导致涡轮机转速暂时偏离其最佳值。然后，调速器控制将通过控制导叶开度并由此控制涡轮流量和机械功率来重新获得涡轮转速。这样，VSHP输出功率可以永久改变，以主要贡献频率储备。动态和特征值分析进行比较五个不同版本的基本VSG和VSM控制结构; VSG，工频PID控制器与永久下垂（VSG-PID），VSM，VSM与工频PD控制器（VSM-PD），和VSM与工频PID控制器和永久下垂（VSM-PID）。它们通过两个主要标准进行评估;它们提供瞬时功率（惯性）以降低频率变化率（ROCOF）的能力以及它们对频率遏制控制（稳态频率下降响应）的贡献
2020-03-18 cs.SY eess.SY
Heuristic Dynamic Programming for Adaptive Virtual Synchronous Generators
Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）
本文采用神经网络启发式动态规划（HDP）对基于虚拟惯性的三相逆变器并网控制进行最优控制。结果表明，传统的虚拟惯性控制器不适用于无感电网。提出了一种基于神经网络的控制器，以适应任何阻抗角。应用自适应动态规划控制器代替监督控制方法使系统能够根据不同的条件进行自我调节。HDP由两个子网络组成，评论家网络和行动网络。这些网络可以在相同的训练周期中训练，以减少训练时间。仿真结果表明，所提出的神经网络HDP控制器在虚拟惯性控制方案中的性能优于传统的直馈电压和无功控制器。
2019-08-14 cs.LG cs.NE cs.SY
Optimal Allocation of Virtual Inertia and Droop Control for Renewable Energy in Stochastic Look-Ahead Power Dispatch
为了稳定以可再生能源为主的电力系统的频率，新颁布的电网规范要求可再生能源通过虚拟惯性仿真或下垂控制提供频率支持。由于RES长期预测存在较大误差，需要在线滚动配置RES的频率控制参数，在稳定系统频率的前提下提高运行经济性。为了解决这一问题，本文提出了一种频率约束随机前瞻电力调度（FCS-LAPD）模型，制定的RESS和储能系统（ESS）的频率控制参数作为调度变量，它可以优化分配的虚拟惯性和下垂系数的RESS和ESS。在该FCS-LAPD模型中，使用高斯混合模型（GMM）来表征RESS的不确定性。根据频率控制参数确定所需备用，并根据预测发电量适当调整备用成本系数，实现备用分配。由于频率最低点约束的非线性，提出了一种凸壳近似方法来线性化它，并保证可行性。所提出的FCS-LAPD最终被视为二次规划的一个实例，可以有效地解决。通过对改进的IEEE 24节点系统和中国某省级电力系统的算例分析，验证了该模型的有效性。
2022-11-30 cs.SY eess.SY
Dynamic Droop Approach for Storage-based Frequency Control
功率突然不平衡后的瞬时频率下降--频率最低点--对低惯性电力系统的频率稳定性提出了很大的挑战。由于低惯性被认为是深频率最低点的原因之一，因此由能量存储单元提供的虚拟惯性被认为是该问题的解决方案之一。在本文中，我们提出了一种新的方法与能量存储系统（ESS）的频率控制，称为动态下垂控制（iDroop），可以完全消除频率的最低点在瞬态。最低点消除允许我们进行频率稳定性评估，而不需要直接的系统动态数值模拟。我们直接比较我们开发的策略与通常的控制方法-虚拟惯性（VI）和下垂控制（DC）-并表明iDroop比两者都更有效地消除了最低点。更准确地说，iDroop在比虚拟惯性低得多的增益下实现了最低点消除，并且需要几乎$40\%$更少的存储功率容量来实现控制。此外，我们表明，而不切实际的控制增益所需的虚拟惯性，以实现最低点消除。
2019-10-14 cs.SY eess.SY
The role of VSG parameters in shaping small-signal SG dynamics
University of Stuttgart（斯图加特大学）；ABB Corporate Research（ABB企业研究院）
本文研究了VSG参数对SG小信号动态的影响，分析了虚拟惯性和调速器滞后之间的权衡，以及阻尼绕组模拟的有限效果。
2026-02-17 cs.SY eess.SY
Improving Stability of Low-Inertia Systems using Virtual Induction Machine Synchronization for Grid-Following Converters
针对低转动惯量电力系统中并网跟踪型电压源换流器（VSC）的同步问题，提出了一种新的同步策略。所提出的同步单元是基于仿真的感应电机的物理特性，并利用其固有的电网友好的属性，如自同步，振荡阻尼，和独立的能力。为此，感应电机的数学模型进行了分析和重新制定，以获得未知的电网频率，通过处理在转换器输出的电压和电流测量。这消除了对锁相环（PLL）单元的需要，传统上用于电网跟踪VSC控制方案，同时保留系统和设备级控制。此外，我们提供了适当的步骤，以获得索引-1 DAE表示的感应机为基础的同步单元，适合稳定性分析。我们的分析表明，取代PLL单元与虚拟感应电机为基础的同步可以大大提高系统的稳定性与电网跟踪转换器，并促进频率遏制。此外，我们通过仿真验证了所提出的同步单元的性能，并为其调整提供了建议。
2022-06-29 cs.SY eess.SY
False Relay Operation Attacks in Power Systems with High Renewables
负荷发电平衡和系统惯性对于维持电力系统的频率至关重要。为了保持负荷发电平衡，电网配备了频率变化率（ROCOF）和甩负荷（LS）继电器。随着可再生能源的日益普及，电网的惯性正在下降，这导致在负载-发电不平衡的情况下系统频率下降更快。在此背景下，我们分析了在具有高可再生能源的电力系统中启动虚假数据注入（FDI）以创建虚假继电操作（FRO）的可行性，我们称之为FRO攻击。我们对电力系统的频率动态和相应的FDI攻击进行建模，包括同步发电机惯性、调速器时间常数和下垂等参数对FRO攻击成功的影响。我们将FRO攻击形式化为约束满足问题（CSP），并使用可满足性模理论（SMT）解决。我们的案例研究表明，可再生能源的电网更容易受到FRO攻击，同步发电机的惯性在减少电网中FRO攻击的成功方面起着至关重要的作用。
2021-02-24 cs.SY eess.SY
Physics-informed Actor-Critic for Coordination of Virtual Inertia from Power Distribution Systems
针对输电系统惯性缺失需协调配电网可再生能源虚拟惯性的问题，提出融合摇摆方程动力学正则化的物理信息驱动Actor-Critic强化学习算法，在两个标准配电系统测试中实现了比纯数据驱动AC和GA更优的奖励与更快的学习速度。
2024-04-17 cs.SY eess.SY
Fast Critical Clearing Time Calculation for Power Systems with Synchronous and Asynchronous Generation
针对含 CIG 的电力系统 CCT 计算依赖大量时域仿真、负担较重的问题，提出基于轨迹灵敏度的快速评估方法，并通过仿真验证其优异性能。
2025-03-15 cs.SY eess.SY
Frequency Quality in Low-Inertia Power Systems
本文分析了低惯量电力系统的频率质量问题。该分析是基于现实世界的大规模低惯性电力系统，即爱尔兰和北爱尔兰的全岛输电系统（AITS），目前可容纳高达75%的非同步发电。本论文的研究动机是一些频率质量参数，如标准频偏和慢频率恢复的最新趋势。本文首先讨论了频率控制服务目前到位，以确保频率质量的AITS。根据实测数据对AITS的频率质量参数进行了分析。本文还讨论了，通过一个说明性的例子，自动发电控制的有效性，作为一个潜在的方法，以保持频率在操作范围内。
2023-02-03 cs.SY eess.SY
Dynamic Virtual Power Plants with Robust Frequency Regulation Capability
针对IBR接入导致的电力系统频率安全挑战，提出DVPP鲁棒备用决策方法，通过解析频率动力学确定参数并优化分配IBR备用，经IEEE九节点系统验证可高可靠保障频率安全。
2025-06-13 cs.SY eess.SY
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
Analysis of power system inertia estimation in high wind power plant integration scenarios
如今，电力系统的惯性正在改变，这是由可再生能源，主要是风力和光伏发电厂取代传统的单位。这一事实显著地影响了在功率不平衡下的电网频率响应。因此，可再生能源发电厂的新频率控制策略正在开发中，以模仿传统发电厂在这种突发事件下的行为。这些方法通常被称为“虚拟惯性仿真技术”。本文分析了不同的惯性估计方法对电力系统惯性估计的影响，讨论了在新的供电侧环境下各种方法的适用性和一致性。所建模的电力系统包括常规机组和风力发电厂，包括符合当前混合发电场景的风频控制策略。结果表明，所有考虑的方法提供了一个准确的结果，以估计等效惯量的基础上旋转发电机组直接连接到电网。然而，显着的差异时，发现频率控制策略包括在风力发电厂从电网解耦。在这种方式中，作者认为，它是必要的，以定义替代惯性估计方法，包括虚拟惯性仿真。本研究也提供了广泛的讨论和结果。
2020-05-05 cs.SY eess.SY
