Shaping Frequency Dynamics in Modern Power Systems with Grid-forming Converters
本文研究了高换流器渗透率下电网形成转换器对现代电力系统频率动态的调节作用，并通过IEEE 118节点系统验证了其可控性。
2025-11-25 cs.SY eess.SY
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
Local Effects of Grid-Forming Converters Providing Frequency Regulation to Bulk Power Grids
以可再生能源逐步取代传统发电需要恢复足够的电力调节能力，以确保电力系统的可靠运行。电池储能系统（BESS）被认为是恢复适当频率调节容量水平的有前途的资产。BESS通常通过功率转换器连接到电网，能够在电网形成或电网跟随模式下操作。本文定量评估了向大电力系统提供频率调节的BESS对当地配电网的影响。提出了具体的指标来比较网格形成和网格跟踪控制的性能。实验结果得到利用720 kVA/500 kWh BESS连接到20 kV配电网的EPFL校园。基于适当提出的指标的定量评价证实了优越的性能的网格形成策略，相比网格以下的。
2021-10-11 cs.SY eess.SY
mu-synthesis-based Generalized Robust Framework for Grid-following and Grid-forming Inverters
电网跟随和电网形成逆变器是微电网的组成部分，用于将可再生能源与电网集成。对于需要仿真可控电流源的电网跟随逆变器，一个重大的挑战是解决电网阻抗的大不确定性。对于需要模拟可控电压源的并网逆变器，必须解决由于负载变化而引起的大的不确定性。在这篇文章中，一个μ综合为基础的鲁棒控制设计方法，在量化的不确定性下的性能是有保证的，是根据一个统一的方法，电网以下和电网形成逆变器。在设计最优控制器时，控制目标是：i）在电网阻抗不确定性的大变化下，电网跟随逆变器具有参考跟踪、扰动抑制、谐波补偿能力和足够的LCL谐振阻尼; ii）在等效负载不确定性的大变化下，电网形成逆变器具有参考跟踪、扰动抑制、谐波补偿能力和增强的动态响应。结合系统在环（SIL），控制器硬件在环（CHIL）和功率硬件在环（PHIL）的实验验证10 kVA微电网系统与两个物理逆变器系统进行，以评估所提出的控制器的有效性和可行性。
2022-07-06 cs.SY eess.SY
Dual-Port Grid-Forming Interconnecting Power Converters in Hybrid AC/DC Grids
本文针对混合交直流电网，提出一种能在交直流侧同时建立稳定电压的双端口构网型互联功率变换器控制方案，通过小信号稳定性分析及实验室暂态测试验证了其优于传统单端口方案的动态性能。
2024-12-20 cs.SY eess.SY
Dual-port grid-forming control of MMCs and its applications to grids of grids
本工作的重点是电网形成（GFM）控制的互联电力转换器（IPC），用于互连多个HVAC和HVDC子电网，形成一个电网的网格。我们介绍了双端口GFM控制的概念，利用模块化多电平转换器（MMC）的能力，同时形成其AC和DC端电压，并提出了两个双端口GFM MMC控制。我们提供了分析结果和高保真仿真，证明（i）双端口GFM控制对突发事件更具弹性（即，线路和发电机断电），以及（ii）与单端口GFM控制不同，双端口GFM控制不需要将电网形成和电网跟随（GFL）角色分配给电网中的IPC终端。最后，我们提供了一个深入的讨论和比较单端口GFM控制和建议的双端口GFM控制。
2022-03-03 cs.SY eess.SY
Reference-Free Heterogeneous Multi-Agent Reinforcement Learning for Grid-Friendly Tie-Line Power Shaping in Industrial Microgrids
Tsinghua University（清华大学）
提出顺序异构智能体协调框架，通过多时间尺度异构资源协同，实现无参考轨迹的联络线功率整形，显著降低购电成本、合同越限时间和爬坡越限。
2026-06-25 cs.SY eess.SY
Revisiting Grid-Forming and Grid-Following Inverters: A Duality Theory
用于将可再生能源集成到电力系统中的电力电子变换器可分为并网逆变器和并网跟随逆变器。它们具有某些相似之处，但也有一些重要的差异，这意味着它们之间的关系相当微妙，有时甚至是模糊的。在这篇文章中，提出了一个新的视角，基于二重性，以创造新的见解。它以对称、优雅和技术中立的形式成功地统一了两种逆变器类型的电网接口和同步特性。分析表明，并网逆变器和并网跟随逆变器在几个方面相互重叠，包括a）同步控制器：频率下垂控制和锁相环（PLL）; b）并网接口特性：电流跟随电压形成和电压跟随电流形成; c）摆动特性：电流角摆动和电压角摆动; d）内环控制器：输出阻抗整形和输出导纳整形;以及e）电网强度兼容性：强电网不稳定性和弱电网不稳定性。摆动方程的对偶形式，揭示了电网强度，同步控制器和内环控制器之间的动态相互作用。深入了解小信号和瞬态/大信号稳定性差的情况。理论分析和仿真结果被用来说明简单的单逆变器无限母线系统和多逆变器电力网络的情况。
2022-01-27 cs.SY eess.SY
Universal dual-port grid-forming control: bridging the gap between grid-forming and grid-following control
本文提出通用双端口构网型控制方法，统一了构网型与跟网型控制功能，并建立端到端建模框架与稳定性条件，以降低含交直流输电和多种发电储能技术的电力系统复杂性。
2024-01-16 cs.SY eess.SY
Placing Grid-Forming Converters to Enhance Small Signal Stability of PLL-Integrated Power Systems
现代电网的特点是功率变换器的高渗透性，其广泛采用锁相环（PLL）用于电网同步。然而，有人指出，锁相环可以引起小信号不稳定性弱电网条件下。这个问题可以通过在电网形成模式下操作转换器来解决，即不使用PLL。尽管如此，它还没有从理论上揭示如何放置电网形成转换器增强小信号稳定性的电力系统集成与大规模PLL为基础的转换器。本文旨在填补这一空白。基于矩阵摄动理论，我们明确表明，电网形成转换器的位置相当于增加电网强度，从而提高小信号稳定性的PLL为基础的转换器。此外，我们调查的最佳位置，以放置成网转换器，通过增加的最小特征值的加权和克朗约化的电力网络的拉普拉斯矩阵。通过对改进的两区域测试系统和改进的39节点测试系统的高保真仿真研究，验证了本文的分析。本文可能为理解基于PLL的（即，电网跟随）变换器和电网形成变换器，并协调它们在未来变换器主导的电力系统中的布置。
2021-02-17 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Vector Current Control FRT Modes Under Symmetrical and Asymmetrical Faults
本文针对电网形成型矢量电流控制（GFVCC）提出多种故障穿越策略，以处理对称和不对称短路故障，保持电网同步与电网形成行为，并通过无限母线和多单元电网案例验证。
2025-08-05 cs.SY eess.SY
Distributed Optimization in Distribution Systems with Grid-Forming and Grid-Supporting Inverters
随着有源边缘技术的广泛应用，分布式计算和优化方法在求解分布式最优潮流问题中得到了广泛的关注。然而，通用的分布式优化技术的OPF问题的应用程序会导致大量的宏迭代或通信轮之间的分布式计算代理延迟决策过程或导致次优的解决方案。此外，现有的分布级OPF问题通常将逆变器接口的分布式能源（DER）建模为电网跟随逆变器;没有明确考虑电网支持和电网形成功能。由不同的逆变器模型引入的增加的复杂性需要进一步关注开发用于基于逆变器的新型DER和计算易处理的OPF算法的适当模型。在本文中，我们扩展了分布级的OPF模型，包括一个组合的网格形成，网格支持，网格跟随逆变器为基础的DER，也提出了一个特定领域的问题分解和分布式算法的应用，拓扑径向配电系统，有效地解决分布级的OPF问题。
2022-05-20 cs.SY eess.SY
Plug-and-Play Model Predictive Control for Load Shaping and Voltage Control in Smart Grids
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出了一种用于处理智能电网中即插即用充电请求的预测控制器，通过分层控制方案优化系统成本，实现负载整形与电压控制。
2016-06-21 cs.SY eess.SY
Dynamic state estimation of hybrid systems: Inverters that switch between grid-following and grid-forming control schemes
针对在并网跟随与并网形成控制间切换的逆变器，本文构建混合自动机建模框架（含电压频率保护条件与模式转换重置映射）并嵌入扩展卡尔曼滤波器，相比连续模型提升了切换时刻附近的状态估计性能。
2025-11-17 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Loads: Can the loads be in charge of forming the grid in modern power systems?
现代电力系统正面临着整合大量可变（不可调度）可再生发电容量（如太阳能光伏发电或风力发电）的巨大挑战。在这种情况下，所需的电力系统灵活性需要在其他单元中分配，这些单元可以包括能量存储、需求管理或提供来自可再生能源的储备，从而减少输出功率。本文提出了成网负荷的新概念，认为成网负荷是一种完全柔性的需求概念。该概念不仅通过使负载适应于整个系统平衡来确保负载支持电网稳定性，而且还确保负载实际上有助于形成电网并向整个系统提供同步功率。从这个意义上说，新概念允许在电网跟随模式下运行仅由以最大功率（或运营商定义的设定点）运行的可再生能源供电的系统，而整个系统控制在需求侧进行。这是一个重要的范式转变，因为它认为所有的灵活性，同步性和稳定性都是在需求方面。这一概念既可以应用于孤立系统，也可以应用于未来的电力系统，其中数百万负载引导电力系统，而可再生能源则以全功率运行。本文提出了这一概念，提出了可能的控制实现网格形成的负载和分析的概念，在四个仿真案例研究。
2022-08-27 cs.SY eess.SY
Voltage Support Capability Analysis of Grid-Forming Inverters with Current-Limiting Control Under Asymmetrical Grid Faults
本文通过正负序等效电路模型分析，发现将虚拟阻抗相角与故障路径阻抗相角匹配，可最大化构网型逆变器在不对称故障下的电压支撑能力，并经理论与实验验证。
2024-11-07 cs.SY eess.SY
Passivity and Decentralized Stability Conditions for Grid-Forming Converters
本研究证明可调度虚拟振荡器控制（dVOC）的大信号模型具备输出反馈无源性，据此推导多变流器并网系统中dVOC暂态稳定性的分散式条件，拓展了小信号稳定性研究，为电网扰动下可再生能源电站的暂态稳定保障提供支撑。
2024-02-02 cs.SY eess.SY
A Unified Framework for Hybrid Grid-Forming and Grid-Following Inverter Control
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
提出一种统一控制框架，通过集成可调度虚拟振荡器控制与参考跟随同步，实现混合构网与跟网逆变器运行，支持多种模式平滑切换，并通过仿真和实验验证。
2026-07-03 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
Stability Analysis of Grid-Following and Grid-Forming Converters Connected to Generators
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
研究连接发电机的GFL和GFM变流器稳定性，通过特征值轨迹等深入小信号分析，在不同电网强度场景比较二者，经时域仿真验证结果，揭示VSC主导电网稳定性受电网强度和VSC功率强烈影响。
2026-07-15 cs.SY eess.SY
f-P vs P-f based Grid-forming Control under RoCoF Event Considering Power and Energy Limits
针对传统P-f构网控制在变流器能量达限时面临的功率限制与电网同步两难问题，提出f-P与Q-V混合控制策略，在保持相近构网性能的同时提升了功率限制与同步能力。
2024-12-08 cs.SY eess.SY
Constructive Port-Hamiltonian Energy Shaping Design of Dispatchable Virtual Oscillators in Grid-Forming Converters
本文针对网侧变流器中传统可调度虚拟振荡器控制的能量耦合问题，提出构造性端口哈密顿能量整形方法，统一幅值调节等功能，经仿真验证可保证稳定性并消除不良潮流解。
2026-09-02 cs.SY eess.SY
Improved Dynamic Response in Grid-Forming Converters with Current Limiting Control during Fault Conditions
针对构网型变换器在故障期间的过流与同步问题，提出基于功率匹配的限流方案及动态虚拟阻尼算法，并通过MATLAB仿真验证其故障穿越与弱电网支撑能力。
2024-09-17 cs.SY eess.SY
Analysis of the Implication of Current Limits in Grid Forming Wind Farm
由于同步发电厂的退役导致风力发电厂中的系统强度问题，存在电网连接点处的短路功率减少的持续趋势。而风力发电厂的额定功率和出口电缆长度不断增加，进一步削弱了系统的强度，并伴随着稳定性的挑战。在这种情况下，电网形成控制证明在一个较弱的系统中运行的价值创造的潜力，在风力涡轮发电机的应用。此外，并网控制还可以使风电场运行于孤岛模式，提供惯性和跳相有功功率支持。然而，电网形成控制的应用具有挑战性，因为应用于功率转换器（GFC）的电网形成控制具有电压源行为，并且不严格控制电网侧有功功率，因此需要单独的电流限制机制。然而，当电流限制被触发时，特别是在电网电压相位跳变事件期间，在保持GFC的同步方面可能存在潜在的挑战。在具有许多风力涡轮机的风电场中，建模和捕获这种现象是一个挑战。为此，本文研究了建模充分的聚合GFC-WF到一个单一的GF-WTG的总WF评级捕捉GFC-WF动态。本文还评估了在电网相位跳变事件期间，当一个或多个风力涡轮发电机进入限流操作时与同步稳定性损失相关的挑战。
2021-10-04 cs.SY eess.SY
Power Control of Grid-Forming Converters Based on Full-State Feedback
传统上并网变流器的有功功率控制器和无功功率控制器是分开设计的，这依赖于回路解耦的假设。本文提出了一种全状态反馈控制的并网变换器的功率回路。首先，考虑功率回路的自然耦合，对功率回路进行建模，因此，这可以适用于各种线路阻抗，即，电阻、电感或复数。然后采用全状态反馈控制设计。通过这种方法，系统的特征值可以被任意放置到功率回路时标中的任何位置。因此，可以通过预定义的规范直接选择参数。文中还给出了一种分步参数设计方法。实验结果验证了该方法的有效性。
2022-05-06 cs.SY eess.SY
Ensuring Disturbance Rejection Performance by Synthesizing Grid-Following and Grid-Forming Inverters in Power Systems
本文从理论上证明综合GFL和GFM逆变器能调节网络拉普拉斯矩阵特征值并重新匹配SCR，从而在强弱电网中均确保抗扰性能，揭示了综合不同逆变器控制方案的必要性。
2024-03-27 cs.SY eess.SY
Quantitative Stability Conditions for Grid-Forming Converters With Complex Droop Control
本文解析研究采用复杂下垂控制的并网变流器暂态稳定性，证明其存在稳态平衡点，给出全局渐近稳定的定量条件，揭示失稳时的有界极限环特性，并将结果拓展至全阶系统，为参数整定与稳定性保障提供指导。
2024-05-23 cs.SY eess.SY
A normal form for grid forming power grid actors
未来的电网将运行大量的异构动态演员。其中许多将有助于系统的基本动态稳定性。从复杂性理论的角度出发，推导了电网中构成电网的元件的规范形式。这允许分析网格系统属性，而不需要详细的技术模型。我们的方法是基于在电网中的功率流的物理一方面，并在共同的对称性，这是继承的控制目标网格形成电网组件试图实现。我们提供了第一个实验验证，这种正常的形式可以捕捉到的行为，复杂的电网形成逆变器没有任何知识的基础技术，并表明它可以用来使技术独立的声明未来电网的稳定性。
2022-01-13 cs.SY eess.SY nlin.AO
Grid-forming Control of Converter Infinite Bus System: Modeling by Data-driven Methods
本研究探索数据驱动建模技术，通过非线性动力学稀疏辨识和深度符号回归，从合成数据中捕捉构网型换流器无穷大母线系统动态，发现前者计算效率更高，后者保真度更高，为实时电网应用平衡了准确性与运行时间。
2025-10-10 cs.SY eess.SY
Grid-Forming and Spatially Distributed Control Design of Dynamic Virtual Power Plants
本文提出一种动态虚拟电厂的构网型控制设计方法，通过自适应分而治之策略分解控制规格，实现异构分布式能源的快速频率和电压辅助服务，并扩展至混合及空间分布式场景，在IEEE九节点系统中验证了性能。
2023-12-29 cs.SY eess.SY
Mitigating Data Centers Load Risks and Enabling Grid Support Functions through Grid-Forming Control
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本文提出通过电网形成控制技术，在数据中心中集成电池储能系统，以缓解负载风险并提供电网支持功能，通过仿真验证了其在动态负载和电网断开情况下的有效性。
2026-02-01 cs.SY eess.SY
Interactive Power to Frequency Dynamics Between Grid-Forming Inverters and Synchronous Generators in Power Electronics-Dominated Power Systems
随着越来越多的注意力在电网形成逆变器作为电力系统稳定设备期间的逆变器为基础的资源操作的高份额，有一个目前需要一个透明的和严格的调查逆变和直接的功率频率控制能力，以及相关的影响，这些设备上的混杂系统。在这里，下垂控制的并网逆变器和同步发电机的频率动态分析阐明了逆变的有功功率-频率关系和频率响应阶数减少，形成了新的非线性频率下垂控制方法的基础。设备级电磁暂态域仿真证实了降阶的结果，建立了一个适当设计的直流侧系统有一个可以忽略不计的动态影响有功功率传输，不会妨碍频率调节，并确认频率响应的改善与非线性控制。9节点和39节点测试系统的仿真验证了大型网络中频率的最低点和变化率的降阶和相关解耦。主系统振荡模式证实了高份额的电网形成逆变器和增加模式频率和阻尼之间的相关性;阻尼急剧下降，观察份额超过80%，无论是在大型网络或额定值变化的电网形成设备的数量在一个小的测试系统。最后，在夏威夷毛伊岛的仿真结果表明，一阶频率响应与电网形成逆变器的趋势，进一步证实了分析结果和网络的影响。
2022-10-08 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
On Power Control of Grid-Forming Converters: Modeling, Controllability, and Full-State Feedback Design
针对构网型变流器传统单输入单输出功率控制的适配性与性能局限，本文从多输入多输出视角推导误差状态空间模型，分析可控性格拉姆矩阵，提出仅用本地测量的全状态反馈控制实现特征值任意配置，并通过实验验证了方法有效性。
2022-09-17 cs.SY eess.SY
Disturbance-Observer-Based Grid-Forming Control for Unbalanced Grids
Aalto University School of Electrical Engineering（阿尔托大学电气工程学院）；ABB Oy Drives（ABB驱动器公司）；ABB Corporate Research（ABB企业研究院）；Aix Marseille Univ, CNRS, LIS（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心、LIS实验室）
该研究针对不平衡电网提出基于扰动观测器的电网形成控制方法，集成电流限制方案，经12.5kVA变流器实验验证可在严重故障下运行。
2026-08-13 cs.SY eess.SY
Ideally-Smooth Transition between Grid-Forming and Grid-Following Inverters based on State Mapping Method
本文提出状态映射方法，实现电网形成与电网跟随逆变器之间理想平滑切换，通过理论分析和实验验证其有效性。
2026-04-05 cs.SY eess.SY
Effects of current limit for grid forming converters on transient stability: analysis and solution
应用于将存储或可再生发电连接到电网的功率转换器的电网形成控制已经被识别为促进电力系统中基于转换器的可再生发电的实质份额的潜在解决方案。分析电网形成变换器（GFC）在大频率、大相位、大电压条件下的响应，特别是当GFC进入限流运行时的响应，对系统的稳定性具有重要意义，但这方面的研究还很有限。本文提出了一个定量和说明性的分析，在GFC的电流限制对系统的暂态稳定性的影响，包括GFC。在此基础上，提出了一种基于虚拟有功功率的解决方案，以提高GFC进入限流时的暂态稳定裕度。最后，通过电力硬件在环（PHIL）实验验证了分析和所提出的方法，以提高暂态稳定性。
2021-06-25 cs.SY eess.SY
Control Designs for Critical-Continegency Responsible Grid-Following Inverters and Seamless Transitions To and From Grid-Forming Modes
提出两种逆变器控制框架，通过GFL逆变器在contingency时辅助GFM调压并实现模式无缝切换，仿真验证了其在暂态稳定和功率跟踪方面的改善。
2024-03-22 cs.SY eess.SY
A Novel Koopman-Inspired Method for the Secondary Control of Microgrids with Grid-Forming and Grid-Following Sources
本文提出一种无需预热训练的在线数据驱动Koopman启发辨识与控制方法，用于包含构网型和跟网型电源的微电网二次电压与频率控制，在多母线测试系统中验证了其在噪声、时延及大扰动下的有效性与鲁棒性。
2023-01-04 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
Hybrid Voltage-Current Control of Grid-Forming and Grid-Following Inverters
本文提出混合电压-电流控制方法，通过d轴电压控制和q轴电流控制，使逆变器在d轴具有电压源特性，在q轴具有电流源特性，实现电网形成与电网跟随控制的结合，通过仿真和实验验证其在不同短路比下的稳定性。
2026-04-04 cs.SY eess.SY
Physics-Informed Neural Network for Modeling the Dynamic Behavior of Grid-Forming Converters
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
研究用物理信息神经网络对下垂控制的电网形成变流器动态行为建模，通过在合成数据上训练并与传统方法及普通神经网络对比，实现更高预测精度且大幅减少运行时间。
2026-07-27 cs.SY eess.SY
Augmentation of Generalized Multivariable Grid-Forming Control for Power Converters with Cascaded Controllers
用于功率转换器的电网形成控制策略的经典设计依赖于DC和AC状态及其对应的控制回路之间的时标分离的严格假设，例如，AC和DC环路，功率和级联的电压和电流环路等。本文提出了一种多输入多输出的电网形成（MIMO-GFM）控制的功率变换器使用多变量反馈结构。首先，MIMO-GFM控制通过一般的多变量控制传递矩阵将AC和DC回路耦合。然后，参数设计转化为一个标准的固定结构的H ∞综合。通过这种方式，所有的回路可以同时和最佳地调谐，而不依赖于回路解耦的假设。因此，可以实现优异且鲁棒的性能。实验结果验证了该方法的有效性。
2022-02-17 cs.SY eess.SY
A New Virtual Oscillator based Grid-forming Controller with Decoupled Control Over Individual Phases and Improved Performance of Unbalanced Fault Ride-through
虚拟振荡器（VO）控制是并网逆变器的最新控制技术。VO控制器（VOC）提供与连接的电网的时域同步。同时，VOC可以包含额外的嵌套控制回路，以满足系统级要求，例如故障穿越能力。然而，现有的VOC有两个局限性。首先，现有的VOC不具有对各个相的解耦控制。因此，现有VOC的性能在存在不平衡电网电压的情况下不令人满意。其次，现有的挥发性有机化合物在不平衡故障下的故障穿越性能不令人满意。故障相严重影响健康相的功率运行。本文介绍了一种改进的基于VO的系统级网格形成控制器，以克服上述局限性。提出了系统的发展与分析推理的控制体系结构。仿真研究和硬件实验进行验证。
2022-03-24 cs.SY eess.SY
Frequency Control and Disturbance Containment Using Grid-Forming Embedded Storage Networks
本文提出利用构网型嵌入式储能网络实现大型电力系统快速频率控制，通过本地测量自主支撑频率并施加安全约束抑制扰动传播，同时评估了储能容量和逆变器参数的影响，并在IEEE测试系统上验证了其优于跟网型控制的性能。
2024-10-18 cs.SY eess.SY
Comparative assessment of typical controlrealizations of grid forming converters based ontheir voltage source behaviour
提供类似于同步发电机的能力的转换器控制功能被称为电网形成转换器（GFC）。与同步电机相同，电网形成转换器被期望在超出控制带宽的阻抗之后表现为电压源。然而，GFC的实现是不同的，有些使用内部电流和电压控制器，而另一些则不使用。本文研究了内回路对电网形成转换器作为阻抗后的电压源的能力的影响。选择了三种最流行的GFC结构，1）级联电压和电流控制的GFC，2）内部电流控制的GFC，3）没有内环，进行比较。分析表明，MW级GFC在弱电力系统下可能发生失稳。此外，级联控制的GFC只能在很窄的网络阻抗范围内稳定运行。此外，它还表明，基于级联内环的慢响应行为会影响动态无功和有功功率共享。
2021-06-18 cs.SY eess.SY
Saturation-Informed Current-Limiting Control for Grid-Forming Converters
本文针对构网型变流器在电流饱和下的暂态稳定问题，提出一种基于饱和度反馈的可证明稳定限流控制，并给出多变流器系统在并网与孤岛场景下的参数化稳定条件。
2024-07-01 cs.SY eess.SY
Unified Virtual Oscillator Control for Grid-Forming and Grid-Following Converters
提出了一种统一的虚拟振荡器控制器（uVOC），它使一个统一的分析，设计和实施框架，为电网形成（GFM）和电网跟踪（GFL）的电压源变换器（VSC）。基于振荡器的GFM控制器，如可调度虚拟振荡器控制（dVOC），提供了严格的分析框架与增强的同步，但缺乏有效的故障处理能力，这严重限制了实际应用。所提出的uVOC便于与任意低电网电压和快速过流限制同步;这使得有效的故障穿越不同于现有的GFM控制器，其通常在故障期间切换到备用控制器。采用uVOC的GFM操作在并网和孤岛模式下实现，两者之间无缝过渡。在GFL变换器中，双向功率流控制和DC总线电压调节通过uVOC实现。GFL或GFM运行不需要锁相环（PLL），从而避免了弱电网应用中与PLL相关的同步问题。详细的小信号模型GFM和GFL操作已经开发和系统的控制器参数的设计准则。在交直流混合微电网中通过硬件实验验证了该控制器的有效性。
2020-07-12 cs.SY eess.SY
Jacobian Voltage Stiffness Metric -- A Measure of Grid-Forming Capability and System Strength in IBR-Dominated Grids
Imperial College London（帝国理工学院）
电力系统向IBR主导电网过渡，传统指标难表征稳定性挑战。本文提出雅可比电压刚度指标（JVSM）量化VSBI特性，它可衡量电压幅值和相角刚度，能有效评估GFM IBR的VSBI特性及识别小信号稳定性问题，通过仿真案例研究得到验证。
2026-07-13 cs.SY eess.SY
Multivariable Grid-Forming Converters with Direct States Control
提出了一种基于多输入多输出的电网形成（MIMO-GFM）变换器，该变换器采用多变量反馈控制，并通过低阶控制器证明了其优越性和鲁棒性。然而，对于无电压电流内环级联的变流器以及接入强电网时，原有的MIMO-GFM控制容易受到高频分量的影响。本文提出了一种改进的MIMO-GFM控制方法，该方法选择频率和内电压作为状态变量直接进行控制。以这种方式，消除了高频分量的影响，而不增加控制系统的复杂性。使用H ∞综合来调整参数以获得优化的性能。实验结果验证了该方法的有效性。
2022-06-28 cs.SY eess.SY
Damping LFOs: Grid Following with Power Oscillation Damping vs. Grid Forming vs. PSS
针对可再生能源高渗透电网中的低频振荡问题，本文提出带辅助阻尼控制的跟网型控制器，并与PSS及虚拟同步机等构网型控制策略进行对比，仿真表明构网型VSM阻尼效果最优。
2025-05-30 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Control Based On Emulated Synchronous Condenser Strategy Compliant With Challenging Grid Code Requirements
提出一种基于模拟同步调相机并联受控电流源并显式表示摇摆方程的GFM控制，无需额外逻辑即可满足相位跳变、FRT、孤岛和黑启动等严苛电网要求。
2024-05-07 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
Generalized Multivariable Grid-Forming Control Design for Power Converters
并网变流器是未来电力系统中逆变器与发电机接口越来越多的重要单元。然而，改善其业绩仍然是一个关键挑战。本文从多变量反馈控制的角度提出了一种广义的并网变流器结构。因此，许多现有的流行控制策略，即，下垂控制、功率同步控制、虚拟同步发电机控制、匹配控制、可调度虚拟振荡器控制以及它们的改进形式被统一为作用于若干线性和非线性误差信号的多变量反馈控制传递矩阵。同时，与传统的交直流解耦控制、有功功率和无功功率解耦控制的假设不同，该配置同时考虑了交直流解耦控制、有功功率和无功功率解耦控制，具有更好的性能。作为一个例子，提出了一种新的多输入多输出网格形成（MIMO-GFM）控制的基础上的广义配置。为了应付多变量反馈，最佳的和结构化的$H_{\infty}$综合用于设计控制参数。最后，仿真和实验结果表明，所提出的配置和控制的优越性能和鲁棒性。
2021-09-14 cs.SY eess.SY
