Numerical estimation of the lock-in domain of a DC/AC inverter
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
本文提出通过构造向量Lyapunov函数,对直流/交流逆变器电流控制系统的锁入域进行数值估计,证明了系统收敛到原点。
2025-05-26 cs.SY eess.SY math.OC
Synchronising DER inverters to weak grid using Kalman filter and LQR current controller
本文提出用基于卡尔曼滤波器的高级角度估计和LQR电流控制器取代跟网型逆变器中的锁相环,以增强弱电网下的同步稳定性、精度和振荡阻尼性能。
2025-07-02 cs.SY eess.SY
Latent-Feature-Informed Neural ODE Modeling for Lightweight Stability Evaluation of Black-box Grid-Tied Inverters
本文提出LFI-NODE模型,通过轨迹数据实现轻量级黑盒逆变器稳定性评估,显著减少训练样本需求并提升预测精度。
2025-10-10 cs.SY eess.SY
A Complex-Valued Feedback Linearization-Based Controller for a Voltage Source Inverter Tied to the Grid via a Second-Order Filter
本文提出一种基于复值反馈线性化的非线性控制器,用于通过二阶滤波器并网的电压源逆变器,在弱电网下实现良好性能。
2025-02-25 cs.SY eess.SY
A Reconfigurable Solar Photovoltaic Grid-Tied Inverter Architecture for Enhanced Energy Access in Backup Power Applications
提出了一种光伏可重构并网逆变器方案。与在停电期间停止操作的传统GTI不同,RGTI被设计为在并网模式下充当常规GTI,但它被重新配置为在电网停电期间继续操作的DC-DC充电控制器。在此期间,RGTI连接到基于外部UPS的备用电力系统的电池组,以增加太阳能。在不采用与UPS的通信的情况下在离网模式下的这种操作是具有挑战性的,因为RGTI的控制必须不与UPS的电池管理系统冲突。本文讨论了这一要求的硬件和控制设计方面。提出了一种用于RGTI的电池仿真控制方案,该方案有助于RGTI与物理UPS电池并联的无缝运行,以减小其放电电流。提出了一种用于整体操作和功率管理的系统级控制方案,以处理白天太阳辐射和UPS负载的动态变化,从而使电池放电负担最小化。建议的RGTI系统的设计和操作独立于外部UPS,并且可以与任何制造商提供的UPS集成。在一个4~kVA的硬件装置上的实验结果验证了所提出的RGTI概念,其操作和控制。
2019-07-06 cs.SY eess.SY
Leveraging Data-Driven Models for Accurate Analysis of Grid-Tied Smart Inverters Dynamics
针对变换器主导型电力系统中逆变器的快速开关与随机行为问题,采用无需先验物理知识的黑箱与数据驱动系统辨识技术构建PEC模型,涵盖模型选择、参数估计与验证流程,还提供商用逆变器数据集采集见解与复杂仿真模型。
2023-10-03 cs.SY eess.SY
Tutorial: Grid-Following Inverter for Electrical Power Grid
University of Vermont(佛蒙特大学)
本文教程介绍了电网跟随逆变器的建模与仿真,涵盖同步、功率控制及电流控制,并展示如何在电磁暂态仿真中使用基于互补模型的方法进行模拟。
2026-03-19 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
FPGA based Implementation of Frequency and Phase Matching Technique for Grid Tied Applications
并网逆变器将直流电压转换为交流电压,同时使其与电源线相位和频率同步。本文提出了一种高效、健壮、易于实现的网格绑定机制。首先,利用LabVIEW和Multisim软件对格栅扎带机构进行了仿真。最后,对整个系统进行了硬件实现。开发了一种原型硬件,用于从太阳能电池板产生交流电压。所产生的电压的相位和频率与参考正弦信号的相位和频率同步。同步机制在FPGA上数字化实现,并由FPGA控制整个系统。采用改进的过零检测技术实现了实时频率匹配。相位匹配也实现了实时使用修改后的锁相环(PLL)算法,保持稳定性,同时比一般的PLL算法更简单。实验表明,所提出的并网系统可靠地同步的相位和频率的电压所实现的硬件与参考电网电压。
2019-09-13 cs.SY eess.SP eess.SY
Control Design for Inverters: Beyond Steady-State Droop Laws
本文提出了一种新的控制结构和控制综合方法,用于调节DC-AC逆变器的输出电压/频率和功率注入。传统的下垂方法提供了有吸引力的解决方案,以实现冲突的功率和电压/频率调节目标之间的折衷。然而,它依赖于通过缓慢的外部控制回路使用非线性功率变量。在本文中,我们制定了传统的下垂方法作为一个反馈控制问题的基础上静态潮流方程,并显示如何忽略逆变器和传输线的动态限制可达到的闭环带宽和稳定性和鲁棒性裕度。然后,我们在给定的PLL条件下引入功率变量和$dq$帧中的电流之间的映射,允许替换快速作用的电流变量作为功率的代理。因此,我们提出了一种新的控制结构和控制综合方法的基础上的扰动抑制框架,并证明了固有的下垂特性的基础动态的特殊情况下,电阻和电感线。此外,我们推广建议的控制综合过程,包括一个广义复杂的线动态模型,并引入混合源intverter的概念。最后,我们通过实验验证,我们提出的设计更高的带宽和更好的瞬态性能。
2021-05-05 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
Design Methodology for a Medium Voltage Single Stage LLC Resonant Solar PV Inverter
针对大功率中压并网光伏单级拓扑原边开关损耗高的问题,提出基于LLC谐振变换器、利用ZVS降损的单级逆变器设计方法,经13.8kV场景仿真验证了设计有效性。
2023-10-05 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
Inverter Output Impedance Estimation in Power Networks: A Variable Direction Forgetting Recursive-Least-Square Algorithm Based Approach
本文提出一种基于VDF-RLS的非侵入式逆变器输出阻抗估计方法,通过dq坐标变换、辅助PLL及仅依赖d轴进行信号调理,在低激励条件下实现比现有方法低三倍以上的估计误差。
2025-04-09 cs.SY eess.SY
A Novel Decoupled LVRT Control Strategy for Transient Voltage Stability Enhancement of IBRs Using Voltage-Angle Coupling Analysis
本文分析 LVRT 下 PLL 误差及电压相角耦合引发的暂态电压问题机理,并提出功率相角解耦 LVRT 控制策略以提升 IBR 电压稳定性。
2025-08-30 cs.SY eess.SY
Enhanced Grid Following Inverter (E-GFL): A Unified Control Framework for Stiff and Weak Grids
本文提出E-GFL统一控制框架,通过2-SISO闭环分析和反馈控制实现强、弱电网下GFL的同步与有源阻尼,并阐明性能权衡。
2024-01-25 cs.SY eess.SY
An Optimized H5 Hysteresis Current Control with Clamped Diodes in Transformer-less Grid-PV Inverter
针对无变压器型光伏并网逆变器的漏电流问题,提出带两个钳位二极管的H5滞环控制拓扑,通过续流期解耦交直流侧稳定共模电压,2.2kW系统仿真验证其效果优于传统H4逆变器。
2024-10-26 cs.SY eess.SY
Extended Impedance Modal Analysis of Internal Dynamics in Grid-Following Inverters
本文提出扩展阻抗模态分析方法,将跟网型逆变器等效动力学分解为锁相环主导的同步动力学和电流控制回路主导的电磁动力学,通过计算参与因子、参与比及引入显式参数参与因子,有效识别影响系统稳定性的关键控制回路与参数,无需构建全状态空间模型。
2025-03-02 cs.SY eess.SY
Understanding the Nonlinear Behavior and Frequency Stability of a Grid-synchronized VSC Under Grid Voltage Dips
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学)
本文研究电网同步VSC在电网电压跌落下的非线性行为与频率稳定性,通过动态分析VSC功率控制环和PLL主导动力学,揭示频率不稳定性机制及PQ控制器调节和带宽的影响。
2018-06-29 cs.SY eess.SY
Modeling and Analysis of Grid Tied Combined Ultracapacitor Fuel Cell for Renewable Application
在这篇手稿中,超级电容器燃料电池的性能在电网连接模式进行了研究。对超级电容器的电压调节通过三电平双向DC-DC转换器实现,同时还通过双向转换器实现从电网到超级电容器的功率流。选择双向三电平转换器进行电压调节是基于其固有的高效率、低谐波特性和紧凑的尺寸。利用开关函数法推导出的变换器和并网逆变器的模型方程,在Matlab中分别针对滞后和超前功率因数仿真了电网的直轴调制指数Md和正交轴调制指数Mq。此外,在基于PLECS的仿真中利用Md和Mq的值来确定功率因数校正对向电网的电流和功率注入的影响
2022-10-06 cs.SY eess.SY
Impedance Modeling and Stability Analysis of Droop-Controlled Inverter Under Unbalanced Power Grid Operating Conditions
College of Electrical and Information Engineering, Hunan University(湖南大学电气与信息工程学院)
针对不平衡工况下镜像频率耦合效应导致现有模型不可靠的问题,提出基于谐波线性化的单输入单输出序列阻抗建模方法,通过捕获多频交互和失衡因素,结合归一化灵敏度分析与比例加权识别主导因素,并利用Bode准则分析其对稳定裕度的影响。
2026-06-02 cs.SY eess.SY
Physics Informed Neural Networks for Phase Locked Loop Transient Stability Assessment
Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Ørsted Wind Power(沃旭风电)
要实现联合国2050年净零排放目标,必须大幅增加可再生能源产量。使用诸如锁相环(PLL)的电力电子控制器来保持并网可再生资源与电网同步可能在电网故障期间引起快速瞬态行为,从而导致不稳定。然而,评估所有可能的情况是不切实际的,因此确定稳定性边界或吸引区(ROA)是必要的。然而,使用EMT模拟或降阶模型(ROM)来准确地确定ROA是计算昂贵的。或者,机器学习(ML)模型已经被提出作为预测稳定性的有效方法。然而,传统的ML算法需要大量的标记数据进行训练,这在计算上是昂贵的。本文提出了一种物理信息神经网络(PINN)结构,可以准确地预测故障下的PLL控制器的非线性瞬态动态与较少的标记训练数据。所提出的PINN算法可以被合并到传统的仿真中,加速EMT仿真或ROM超过100倍。PINN算法的性能进行了比较,对ROM和EMT模拟在PSCAD的CIGRE基准模型C4.49,证明其能够准确地近似的轨迹和ROA的PLL控制器在不同的电网阻抗。
2023-03-21 cs.AI cs.SY eess.SY
From Liability to Asset: A Three-Mode Grid-Forming Control Framework for Centralized Data Center UPS Systems
Ain Shams University(开罗 Ain Shams 大学)
本文提出了一种集中式数据中心UPS控制架构,通过三种运行模式实现动态负载管理,提升电网稳定性与能源利用效率。
2025-12-18 cs.SY eess.SY