相关论文：
-
-
全球能源互联网
第8卷 第4期 2025年07月；页码：478-488
基于网侧电压投影的构网型变流器预同步过程相位跃变抑制策略研究
Grid Side Voltage Projection Based Pre-synchronization Control for Grid-forming Inverters with Improved Phase Jump Rejection Capability
- 1.广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西壮族自治区 南宁市 530023
- 2.武汉大学电气与自动化学院，湖北省 武汉市 430072
- YANG Yiyun1, SUN Zhiyuan1*, MENG Xuanren1, SUN Pengfei2, TIAN Zhen2, ZHA Xiaoming2 (1. Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co., Ltd., Nanning 530023, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
- 2. School of Electrical Engineering and Automation, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei Province, China
关键词
Keywords
摘 要
Abstract
构网型变流器的传统预同步方法需引入额外锁相环对电网电压锁相并与自身相位做差，可能产生相位偏差跃变问题导致预同步失败。通过提出一种基于网侧电压投影的预同步方法，将网侧电压在构网型逆变器自身坐标系下做Park变换得到网侧电压的投影，利用该网侧电压投影反映相位差信息进行预同步控制。所提方法相较于传统预同步方法不需要相位做差运算，因此可有效避免相位跃变问题，且无需额外锁相环。建立了基于所提网侧电压投影的预同步控制的小信号模型，并结合阻尼比与超调约束给出了参数选取方法。最后基于10 kW硬件在环实验平台验证了所提控制策略的有效性。
The traditional pre-synchronization method of gridforming inverter relies on additional phase-locked-loop for phase tracking of the grid voltage and differential calculation of the phase of the grid voltage and the phase of the inverter,which will generate phase error jump problem and further lead to pre-synchronization failure. A novel pre-synchronization method based on grid side voltage projection is proposed in this paper. The grid side voltage is converted through park transform based on the coordinate system of grid-forming inverter itself.This projection component of the grid side voltage reflects phase difference information without any phase jump process.In contrast with the conventional pre-synchronization method,the phase jump problem is successfully avoided without the introduction of additional phase-locked-loop. The small signal model of the proposed grid side voltage projection based presynchronization method is established and the parameters selection method is given considering the constraints of damping ratio and overshoot. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified based on 10 kW hardware in loop experimental platform.
0 引言
构网型变流器在低强度、弱支撑电网场景中得到了广泛关注与应用[1-3]。构网型控制的并网变流器外特性体现为电压源，可在电网非计划性停电或检修等工况下切换至离网独立运行模式并为负载供电 [4-6]。当构网型变流器后级接入的新能源出力不足或电网电压恢复允许构网型变流器接入后，构网型变流器可通过预同步控制重新接入电网。离网至并网切换是构网型变流器独特的切换过程[7]。中国及美国IEEE等均制定了相关标准，要求在离并网切换过程中，变流器输出电压、频率以及相位需与电网电压之间的差值小于一定范围，才可闭合隔离开关实现并网运行，以避免由于等效线路两端的电压相位、幅值、频率不一致导致出现暂态冲击过电流以及不稳定等问题[8-9]。
如何实现离并网切换过程中的相位一致控制给研究者带来了严峻的挑战。传统方法引入额外锁相环观测网侧电压相位，并与变流器自身相位做差来反映相位差信息，通过预同步控制器调节变流器频率实现预同步[10-12]。相位信号实质为周期20 ms，幅值从0 rad至2π rad变化的锯齿波。而具有锯齿波形态的相位信号做差时不可避免地会出现相位跳变，进而导致传统并网预同步控制输入信号由单调变化的输入输出关系变为非单调的输入输出关系，从而造成预同步失败[13]。
为解决相位跳变问题，现有研究主要从3方面入手解决。①依然采用附加锁相环方案，将相位差进行重构，消除相位跳变问题。文献[13-15]提出了相位差信号重构方法，根据相位差正负区间进行相位偏差重构，保证了输入输出信号的单调调节特性，避免了相位跳变问题。然而该方法需要设置较为复杂的判断程序，实现难度较大。②通过引入附加变量，实现由附加变量至相位偏差的映射，取消对相位做差计算的依赖性，进而实现预同步控制。文献[16-19]针对相位跳变的问题，提出了基于虚拟阻抗的预同步方法，利用串联虚拟阻抗上流过的电流或消耗的功率反映相位差信息，避免了相位做差计算，实现相位跳变抑制。但该方法依赖虚拟阻抗设计，而其定量设计标准在上述文献中未明确给出。文献[20]通过引入虚拟q轴电流分量微分项反映相位差信息实现相位跳变抑制。但微分环节可能导致噪声放大进而导致系统失稳。文献[21-22]提出基于并网电流q轴分量的下垂控制，利用该电流分量反映相位偏差，避免了相位跳变问题。但构网变流器在离网至并网切换前网侧线路中并无电流流过，因此该方案仅适用于微电网场景中具备汇集母线且有电流流过的场景。③改变控制器结构或优化控制参数，提升系统对相位偏差跳变的耐受能力。文献[23-24]提出考虑频率波动约束的预同步控制器参数优化设计方法。文献[25]进一步提出频率变化率限制策略，提升了预同步控制器的鲁棒耐受能力。文献[26]提出智能自学习算法提升系统在预同步过程中的鲁棒性。文献[27-28]等提出非线性预同步控制。文献[23-28]缺陷是控制器设计的复杂度和理论证明的难度较大，工程实现较为复杂。
综上所述，目前仍然缺乏一种简单有效的预同步控制方法可实现对相位偏差跳变问题的抑制。针对上述问题，本文提出一种基于网侧电压投影原理的预同步方法，主要工作如下：
1） 利用网侧电压在构网型逆变器自身相位坐标系下的Park变换得到的q轴分量构造网侧电压投影，可有效反映相位差信息，避免了通过2个相位信号进行做差得到相位差信息产生的相位跳变问题，同时无需额外锁相环的引入，简化了控制结构；
2） 建立基于所提网侧电压投影的预同步过程小信号模型，并基于系统阻尼比约束给出参数设计方法；
3） 通过硬件在环实验平台验证所提改进预同步控制策略在相位跳变信号抑制方面的有效性。
1 构网型变流器离并网系统
构网型变流器离并网拓扑如图1所示，直流侧电压由后级储能系统的DC/DC变换器等控制为恒定，Ug为电网电压，Xg为线路等效电抗。UGFM与IGFM分别为构网型变流器的交流侧输出电压和输出电流，Lf、Cf分别为构网型变流器的交流侧LC滤波电感与滤波电容，Cdc为构网型变流器直流侧滤波电容。Ig为网侧电流，IL为负载侧电流。隔离开关负责实现离并网的运行拓扑切换。当隔离开关断开时，构网型变流器运行在孤岛模式为本地负载供电；当隔离开关闭合后，构网型变流器运行在并网模式，同时向电网以及本地负载供电。构网型变流器的相位同步方程如式（1） 所示，通过二阶转子方程模拟同步发电机的转子特性，可有效实现惯量模拟等特性。
图1 构网型变流器离并网系统及控制结构
Fig. 1 Grid connected system of the grid-forming inverter
式中：J、D分别为构网型变流器的等效惯量和阻尼系数；ωN为额定电网频率；s为拉普拉斯算子；Pref为有功功率参考值，一般由储能场站根据调度指令给出；Pe为构网型变流器输出瞬时有功功率；ωGFM0为构网型变流器固有输出频率；ωGFM为构网型变流器实时输出频率，经过积分环节并以2π为除数取余计算后得到相位信号θGFM。因此相位信号θGFM实质上为周期20 ms，幅值从0 rad至2π rad以100π rad/s斜率变化的锯齿波。构网型变流器的无功控制环采用无功-电压下垂控制模拟同步发电机的无功-电压下垂调压特性，其控制方程为
式中：Qref与Qe分别为构网型变流器的输出无功功率参考以及瞬时输出无功功率；kq为无功-电压下垂系数；UN为额定电网电压的相电压幅值；
为d轴电压参考。
构网型变流器内环在dq坐标系下采用电压电流双闭环控制实现对变流器瞬时输出电压和电流的控制，PI为比例积分（proportional integral）控制器，其中
Uq分别为dq轴输出电压的参考值和瞬时值，
Id、Iq分别为dq轴输出电流的参考值和瞬时值，md、mq分别为电流环输出的调制波信号，经过反Park变换后得到三相调制波信号，与三角载波进行比较后得到构网型变流器的开关管门极驱动信号。
传统预同步控制采用额外锁相环得到网侧电压US的相位θS，将该幅值相位信息与构网型变流器自身固有的相位和幅值信号做差，利用相位预同步控制器实现零相位差控制。相位预同步控制的控制方程为
式中：Δθ为构网型变流器自身相位θGFM与网侧电压相位θs的偏差；kp、ki为预同步控制器的比例和积分系数。
构网型变流器在预同步过程中的控制切换时序逻辑如图2所示，其中SPre表示预同步启动标志位，当SPre设置为0时，构网型变流器运行在离网模式为本地负载供电，此时预同步控制器不启动工作；当SPre由0设置为1后，构网型变流器仍运行在离网模式为本地负载供电，此时预同步控制器启动工作，以实现相位、频率和电压幅值的一致控制。当判断相位偏差θSθGFM、频率偏差ωGFM0-ωN、电压幅值偏差UGFM-US小于文献[9]规定的偏差阈值后，认为此时预同步成功，可以闭合网侧的隔离开关；闭合隔离开关后，将预同步启动标志位SPre由1设置为0，预同步控制器切除，构网型变流器运行至并网模式。本文主要关注相位同步过程，相位偏差阈值选取为7%[6]。
图2 构网型变流器预同步时序逻辑
Fig. 2 Sequential logic of the pre-synchronization control for grid-forming inverter
2 离并网切换过程中的相位偏差跃变问题产生机理分析
经过锁相环输出的相位信号与构网型变流器自身固有的相位信号做差可能产生严重的相位跳变问题，而相位跳变则使得相位预同步控制器的输入信号与输出信号不具备单调对应调节特性，进而造成控制失败。如图3所示为2个未经过取余的相位信号做差，假设初始时构网型变流器相位超前于电网电压相位，则期望的相位调节信号为负，该相位调节信号通过直接减小构网型变流器的输出频率从而减小相位差，直至实现零相差控制。
图3 构网型变流器预同步过程相位跳变产生机理
Fig. 3 Generation mechanism of the phase jump problem during pre-synchronization process of the grid-forming inverter
然而，受限于数字控制对数据类型上限的限制，一般均需要对相位信号进行取余处理，取余后的相位信号如图3（b） 所示，取余后的相位信号做差得到的相位差信号如图3（c） 所示，由于取余计算，偏差信号产生了负偏差，即相位相对关系转换为θGFM滞后于θS，从而使得相位同步控制器输出的信号产生瞬间的突变。
根据预同步控制方程式（3） 所示，若相位同步控制器中的比例系数越大，则相位控制器输出的补偿频率突变程度越大。该频率负向突变使相位θGFM增速减小，从而进一步增大了相位偏差，从而造成相位预同步控制失败。
构网型变流器的相位预同步过程从物理意义视角可等效为2个小球的追逐过程。小球运动的位置为相位，小球运动的速度为变流器和电网的运行频率。相位同步控制器则通过直接改变小球的速度补偿量来改变小球运动状态，最终实现2个小球运动的位置和速度完全一致。具体物理过程如图4所示。
图4 构网型变流器预同步过程物理模型
Fig. 4 Physical model of the pre-synchronization process of the grid-forming inverter
当未采用相位信号取余处理时，灰色小球代表网侧电压US，红色小球代表构网型变流器输出电压UGFM，变流器小球运行至位置2时，两者的相对位置不变，红色小球依然位置滞后于灰色小球，则PI控制器对该正位置偏差的积分结果输出为正，即小球速度补偿量为正，从而使得红色小球加速追逐灰色小球，直至二者位置速度一致。因此，可认为未对相位信号做取余处理时系统实质为对小球绝对运动距离做差。
当采用相位取余处理后，两小球运动轨迹被限制在0~2π范围内围绕点做追逐运动，即在经过水平位置时相位信号自动减少2π rad。当灰色小球运动轨迹到达水平位置2π rad时，灰色网侧电压小球US的相对旋转位置被强制改变为0 rad并继续运动。显然，若灰色网侧电压小球2到达右侧2π位置处被强行置0的瞬间且红色构网型变流器输出电压小球未到达右侧2π位置，灰色网侧电压小球US相位与红色构网型变流器小球在位置2处的相对位置由超前变为了滞后。则此时相位同步控制器产生的速度补偿量由使红色小球加速追逐灰色小球突变为使红色小球减速等待灰色小球。但值得注意的是，灰色网侧小球的实际相对位置仍然是超前于红色构网型变流器小球的。因此，可认为对相位信号做取余处理实质为对小球相对运动距离做差。显然，这种往复运动使得对2个小球的相对位置产生误判，从而导致小球的速度调节关系不再单调对应，造成相位同步失败。
3 基于网侧电压投影的相位跃变抑制策略
3.1 基于网侧电压投影的预同步原理
本文提出一种基于网侧电压投影的预同步控制方法，以并网隔离开关网侧电压US在以构网型变流器自身坐标系下的投影USq来反映二者的相对位置信息，避免以2个锯齿波信号的差值作为相对位置信息，从而避免相位跳变过程，为相位同步控制器提供具有一致性变化的输入信号，实现预同步成功。所提出的基于网侧电压投影的构网型变流器预同步控制结构如图5所示。
图5 基于网侧电压投影的构网型变流器预同步控制
Fig. 5 Grid side voltage projection based pre-synchronization control for grid-forming inverters
具体投影过程如式（4）所示。首先利用Park变换矩阵基于构网型变流器自身的运行相位对网侧电压进行坐标变换。
式中：USA、USB、USC分别为采样得到的网侧电压A、B、C相分量的幅值；USd、USq为得到的dq轴电压投影；P表示Park变换矩阵，如式（5）所示：
网侧电压投影原理如图6所示，其中构网型变流器和电网电压均定向在d轴，当网侧电压的相位超前于构网型变流器的相位，此时网侧电压US在构网型变流器相位上的投影为正，通过将该投影量进行比例积分控制可始终输出正的频率补偿量，构网型变流器频率持续增加，直至二者相位实现一致。当网侧电压的相位滞后于构网型变流器的相位，网侧电压投影为负，通过将该投影量进行比例积分控制可始终输出负的频率补偿量，构网型变流器频率持续减少，直至二者相位实现一致。
图6 网侧电压投影向量关系
Fig. 6 Vector relationship of the projection of the grid side voltage
由式（4）—（5）可得到网侧电压在构网型变流器自身坐标系下的投影USq。
通过将网侧电压利用构网型变流器自身相位进行坐标变换，得到的q轴电压USq与相位偏差近似线性相关。如图6（a） 所示，当相位偏差θS-θGFM小于π rad时，构网型变流器频率补偿量为正，构网型变流器的等效小球加速旋转以追踪电网电压相位实现同步；如图6（b） 所示，当相位偏差θS-θGFM大于π rad时，构网型变流器频率补偿量为负，构网型变流器的等效小球减速旋转以追踪电网电压相位实现同步。通过网侧电压投影的引入，构网型变流器与电网电压之间的相对相位以π rad做了相等划分，并不会出现当相对距离小于π rad但构网型变流器却加速远离电网等效小球的问题。综上所述，通过坐标投影有效地避免了在取余计算时的输出信号跳变问题。
基于网侧电压投影的构网型变流器相位预同步控制逻辑修改为式（7）。值得注意的是，电压幅值同步控制结构并不受本文所提控制结构改造的影响。
3.2 预同步控制器参数设计
定义构网型变流器的输出功角为δ = θGFM-θg，基于式（6） —（7），可以得到构网型变流器的同步方程为
式中：kp与ki分别为预同步控制器的比例系数和积分系数。对式（8） 应用小扰动线性化，得到功角-功率参考的传递函数：
可看出引入预同步控制器后，系统为一个典型二阶系统，则无阻尼自然振荡角频率ω0和阻尼比ξ分别为
基于式（9） 可得到系统阶跃响应下的超调量为
基于式（9）可得到系统特征根分布为
基于式（10）—（12），根据系统特征根、阻尼比和超调量的变化规律可得到保证系统稳定的参数设计条件以及满足系统超调量和阻尼比允许范围内的控制器参数边界。
控制器参数影响分析如图7所示。一般对于典型二阶控制系统，阻尼比一般选择在0.6~0.8，超调量一般设计在1.5%~25.4%[29-30]。当固定比例系数kp不变，增加积分系数ki时，系统的特征根实部不受影响，而虚部绝对值增大，同时根据式（11） 可知，系统阻尼比不断减小甚至越过最低阻尼比约束范围，导致系统响应为过阻尼，预同步速度变慢，因此根据阻尼比的下限和上限可确定系统积分系数的上界和下界。当固定积分系数ki不变时，增加比例系数kp，系统特征根实部绝对值增大而虚部绝对值减小，同时阻尼比增大，而阻尼比过大可能导致系统响应过程中的超调过大，产生不期望的冲击，因此可根据阻尼比上界和下界确定比例系数的上界和下界。综合上述分析，本文选择比例系数范围为0.1~5，积分系数为10~30。
图7 预同步控制器参数对特征根分布的影响
Fig. 7 Impact of parameters in pre-synchronization controller on characteristic roots distribution
4 实验验证
硬件在环实验平台如图8所示。本文所提预同步控制在TMS320F28335数字信号处理器（DSP）中编程，以产生PWM信号，并通过数字输出端口注入RTLab。图8所示的硬件部分包括电网、线路电感和三相VSC主电路在RT-Lab中实现，并通过模拟输入端口与DSP连接，用于构网型变流器输出电压和电流信号采样。计算机-II用作RT-Lab中编程的硬件部分的参数设置的主计算机。计算机-I用于本文所提预同步控制和构网型同步控制的算法编程。JTAG仿真器用于使用计算机-I对DSP进行在线调试。开关和采样频率均设置为10 kHz，RT-Lab实时仿真步长设置为1 μs。详细参数见表1。本文将构网型变流器实时输出的电压电流波形和DSP控的相位等波形数据记录在计算机中，统一通过Matlab软件进行绘制。
表1 构网型变流器系统参数
Table 1 Parameters of grid-forming invertter
参数值参数值Udc1000 VJ0.01 W·s3/rad2 Lg4.5 mHD0.2 W·s2/rad2 Lf1 mHP*5 kW Cf35 μFkq50 Ug=UN (Vrms, L-N)220 VCdc1645 μF ωN=ωg100π rad/sQref0 Var kpv, kpi1, 20kiv, kii20, 100
图8 构网型变流器硬件在环实验平台
Fig. 8 Hardware in the loop experimental platform for grid-forming inverter
4.1 基于传统附加锁相环与相差运算的预同步结果
图9给出了构网型变流器在采用传统基于锁相环相位差作为控制变量实现预同步的控制效果。设置在0.4 s启动相位同步控制器，即SPre设置为1，0.4 s前SPre设置为0，在0.6 s后将预同步控制单元旁路，闭合并网隔离开关，逆变器由离网切换至并网状态。在2个输入信号为锯齿波做差后得到的相位差信号将产生频繁的跳变现象，从而造成PI控制其输出的相位调节输出信号产生频繁跳变，相位偏差无法控制至0 rad。预同步失败引发在并网隔离开关闭合后产生峰值接近4倍额定值的冲击电流，同时有功与无功功率中也产生了8 pu和2 pu的冲击，严重危害逆变器的安全稳定运行。
图9 传统构网型变流器预同步方法离并网切换效果
Fig. 9 Performance of transition from islanded to grid connected mode of grid-forming inverter with conventional pre-synchronization control
4.2 网侧电压投影的预同步结果
图10给出了采用本文所提出方法的预同步结果。通过利用坐标变换得到网侧电压在逆变器自身运行坐标系下的q轴电压投影，可有效反映其相位差信息，避免2个锯齿波做差而产生的相位跳变现象。相位调节信号无跳变问题，采用所提预同步控制可将相位差控制至0 rad，体现为逆变器输出相位与电网电压相位在0.4 s前仍有一定差值，在0.4 s启动预同步控制后完全重合。在0.6 s隔离开关闭合，网侧几乎无冲击电流，相位差变为0.18 rad，此时构网变流器同时向电网和负荷供电。因此本文所提出的控制策略可成功抑制离并网切换过程中的相位偏差跃和由相位不一致带来的冲击电流。
图10 本文所提构网型变流器预同步方法离并网切换效果
Fig. 10 Performance of transition from islanded to grid connected mode of grid-forming inverter with proposed pre-synchronization control
4.3 不同负荷与线路阻抗下所提策略预同步结果
所提预同步控制在改变本地负荷消耗有功功率时的响应波形如图11所示。本地负荷设置为8.7 kW，相位偏差在0.4 s启动预同步控制后可被控制至0 rad，预同步成功，同时相位条件信号无跃变现象。0.6 s闭合隔离开关切除预同步控制后，由于负荷功率大于参考功率，因此相位差由0 rad减小至-0.16 rad，表明此时电网与构网型变流器联合向本地负荷供电，构网型变流器输出功率减小至额定参考值5 kW。算例表明所提预同步控制可在不同负荷条件下实现成功预同步且避免相位偏差跳变问题。
图11 不同有功功率负荷下所提预同步方法的效果
Fig. 11 Performance of pre-synchronization method of proposed pre-synchronization control under different active power consumed by local load
所提预同步控制在较弱电网强度下的相位同步效果如图12所示。线路阻抗设置为15 mH以模拟较弱电网强度接入场景。负荷设置为1.1 kW有功功率和2 kvar容性无功。在0.6 s并网前，变流器输出功率被本地负荷钳位。在0.6 s闭合隔离开关切除预同步控制后，变流器输出功率逐渐增加至5 kW额定有功和0 var无功功率。构网型变流器与电网的相位偏差由0 rad逐渐增加至0.65 rad无明显冲击。相较于4.2节中设置的算例仅设置4.5 mH线路阻抗的工况，并网后的相位差明显增大，改变主要来源于线路阻抗的增大。同时并网电流和输出有功、无功功率中均无明显冲击，因此所提预同步控制在不同线路阻抗条件和不同负荷功率因数下体现出了较好的预同步效果，且可避免相位偏差跳变问题。
图12 所提预同步方法在不同线路阻抗条件下的响应波形
Fig. 12 Waveforms of pre-synchronization method of proposed pre-synchronization control under different grid impedance
4.4 不同功率参考下所提策略预同步结果
所提预同步控制在改变有功功率参考值下的预同步效果如图13所示。额定功率参考增加为7 kW，由于额定参考值与本地负荷消耗的1.1 kW有功功率偏差相较于4.2节中设置的算例更大，因此相位调节的频率补偿量增大为-9.6 rad/s，同时在0.6 s切除预同步控制闭合隔离开关后，系统功角增加至0.78 rad，构网型变流器输出功率逐渐增加至参考值7 kW且有功与无功功率中均无明显冲击。综上所述，所提预同步控制在不同功率指令下均体现出较好的预同步效果，同时避免了相位偏差跃变问题。
图13 所提预同步方法在不同有功功率参考下的响应波形
Fig. 13 Waveforms of pre-synchronization method of proposed pre-synchronization control under different active power reference
5 结论
构网型变流器的传统预同步方法依赖于引入附加锁相环采样电网电压相位并与自身相位信号做差，可能引发相位偏差信号跳变导致预同步失败。针对上述问题本文提出了一种基于网侧电压投影原理的预同步方法。利用网侧电压在构网型变流器坐标系下的q轴分量构造电网电压投影，可反映相位差信息的同时不存在相位跃变过程，且不需要引入额外锁相环，简化了控制结构。最后通过硬件在环实验平台验证了所提控制策略在相位跃变信号抑制方面的有效性。
参考文献
-
[1]
孙鹏飞，田震，查晓明，等. 功率同步型构网变流器并网系统暂态同步稳定性研究综述[J]. 电力系统自动化，2025，49(2)：1-19.SUN Pengfei, TIAN Zhen, ZHA Xiaoming, et al. Review on research of transient synchronization stability for gridconnected system based on power-synchronization gridforming converter[J]. Automation of Electric Power Systems,2025, 49(2): 1-19(in Chinese). [百度学术]
-
[2]
张勇军，蒋崇颖，唐文虎，等. 分布式孤岛电网构网型储能控制与运行研究综述[J/OL]. 电力系统自动化，2025：1-15. (2025-06-10). https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250609.2043.002.html.ZHANG Yongjun, JIANG Chongying, TANG Wenhu, et al.Summary of research on networked energy storage control and operation of distributed isolated island power grid[J/OL]. Automation of Electric Power Systems, 2025: 1-15.(2025-06-10). https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250609.2043.002.html (in Chinese). [百度学术]
-
[3]
刘辉，于思奇，孙大卫，等. 构网型变流器控制技术及原理综述[J]. 中国电机工程学报，2025，45(1)：277-297.LIU Hui, YU Siqi, SUN Dawei, et al. An overview of control technologies and principles for grid-forming converters[J].Proceedings of the CSEE. 2025, 45(1): 277-296 (in Chinese). [百度学术]
-
[4]
张兴，战祥对，吴孟泽，等. 高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网混合模式控制综述[J]. 电力系统自动化，2024，48(21)：1-15.ZHANG Xing, ZHAN Xiangdui, WU Mengze, et al. Review on grid-following/grid-forming hybrid mode control for gridconnected converter in high penetration rate of renewable energy generation[J]. Automation of Electric Power Systems,2024, 48(21): 1-15(in Chinese). [百度学术]
-
[5]
王伟，周少泽，黄萌，等. 构网型技术：演进历程、功能定位与应用展望[J]. 电力系统自动化，2025，49(1)：1-13.WANG Wei, ZHOU Shaoze, HUANG Meng, et al. Gridforming technologies: evolution history, function, and application prospects[J]. Automation of Electric Power Systems, 2025, 49(1): 1-13(in Chinese). [百度学术]
-
[6]
POURESMAEIL M, SANGRODY R, TAHERI S, et al.An adaptive parameter-based control technique of virtual synchronous generator for smooth transient between islanded and grid-connected mode of operation[J]. IEEE Access, 2021,9: 137322-137337. [百度学术]
-
[7]
SUN P, TIAN Z, ZHA X, et al. Study on transient stability of grid-forming inverters during islanded to grid connected mode transition embedded with priority current limiter[C]// 2024 CPSS & IEEE International Symposium on Energy Storage and Conversion (ISESC), Xi’an, China, 2024: 730-735. [百度学术]
-
[8]
IEEE standard for interconnection and interoperability of distributed energy resources with associated electric power systems interfaces[S]. IEEE Std 1547-2018 (Revision of IEEE Std 1547-2003), 2018: 1-138. [百度学术]
-
[9]
国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.电能质量 供电电压偏差：GB/T 12325—2008[S]. 北京：中国标准出版社，2009.General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, Standardization Administration of the People’s Republic of China. Power quality - Deviation of supply voltage: GB/T 12325—2008[S].Beijing: Standards Press of China, 2009 (in Chinese). [百度学术]
-
[10]
葛津铭，尹瑜，庞丹，等. 低压柔性互联系统模式平滑切换控制策略[J/OL]. 电网技术，2024：1-11. (2024-07-30).https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0874.GE Jinming, YIN Yu, PANG Dan, et al. Mode smooth switching control strategy for low voltage flexible interconnected system[J/OL]. Power System Technology,2024: 1-11. (2024-07-30). https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0874 (in Chinese). [百度学术]
-
[11]
LIU T, WANG X F, LIU F C, et al. Transient stability analysis for grid-forming inverters transitioning from islanded to gridconnected mode[J]. IEEE Open Journal of Power Electronics,2022, 3: 419-432. [百度学术]
-
[12]
YUAN Y, MA J P, WANG S L, et al. Transient stability analysis of grid-forming converters during presynchronization process in islanded mode[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2024, 39(9): 11007-11019. [百度学术]
-
[13]
SHI K, SONG W T, GE H L, et al. Transient analysis of microgrids with parallel synchronous generators and virtual synchronous generators[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2020, 35(1): 95-105. [百度学术]
-
[14]
PATEL T, PRIYESH C. Presynchronization of weak source in microgrid[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2024,39(10): 12101-12106. [百度学术]
-
[15]
孙逸斐，周京华，陈莎莎. 构网储能VSG参数整定与无缝切换策略[J/OL]. 电源学报，2025: 1-12. (2025-02-19). https://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1420.TM.20250219.1503.012.html.SUN Yifei, ZHOU Jinghua, CHEN Shasha. Parameter tuning and seamless switching strategy of VSG for networked energy storage[J/OL]. Journal of Power Supply, 2025: 1-12.(2025-02-19). https://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1420.TM.20250219.1503.012.html (in Chinese). [百度学术]
-
[16]
柴秀慧，张纯江，杨春来，等. 基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步控制策略[J]. 电力电子技术，2022，56(5)：38-40.CHAI Xiuhui, ZHANG Chunjiang, YANG Chunlai, et al.Presynchronous control strategy of virtual synchronous generator based on virtual power[J]. Power Electronics, 2022,56(5): 38-40(in Chinese). [百度学术]
-
[17]
WANG J, RAMLI N, AZIZ N H A. Pre synchronization control strategy of virtual synchronous generator (VSG) in micro-grid[J]. IEEE Access, 2023, 11: 139004-139016. [百度学术]
-
[18]
RAMEZANI M, LI S H, MUSAVI F, et al. Seamless transition of synchronous inverters using synchronizing virtual torque and flux linkage[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics,2020, 67(1): 319-328. [百度学术]
-
[19]
AMIN M, ZHONG Q C. Resynchronization of distributed generation based on the universal droop controller for seamless transfer between operation modes[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2020, 67(9): 7574-7582. [百度学术]
-
[20]
兰征，刁伟业，曾进辉，等. 含异构微源孤岛微电网内虚拟同步发电机预同步控制策略[J]. 电力系统自动化，2022，46(19)：154-161.LAN Zheng, DIAO Weiye, ZENG Jinhui, et al. Presynchronization control strategy of virtual synchronous generator in islanded microgrid with heterogeneous distributed generators[J]. Automation of Electric Power Systems, 2022,46(19): 154-161(in Chinese). [百度学术]
-
[21]
郭慧珠，孟鑫，贺明智，等. 无通信高电能质量的微电网平滑切换控制策略[J]. 电工技术学报，2022，37(10)：2611-2621.GUO Huizhu, MENG Xin, HE Mingzhi, et al. An enhanced power quality and smooth transition control strategy for a microgrid without remote pre-synchronization communication[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(10): 2611-2621(in Chinese). [百度学术]
-
[22]
MENG X, GUO H, WANG X, et al. Seamless transition for parallel inverters with novel self-adaptive hybrid controller and presynchronization unit[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2022, 10(5): 5819-5832. [百度学术]
-
[23]
吴宇奇，叶雨晴，马啸，等. 抑制电压波动与规避频率越限的孤岛微电网并网预同步方案[J]. 电力系统自动化，2021，45(14)：56-64.WU Yuqi, YE Yuqing, MA Xiao, et al. Pre-synchronization scheme with voltage fluctuation suppression and frequency outof-limit avoidance for grid connection of islanded microgrid[J].Automation of Electric Power Systems, 2021, 45(14): 56-64(in Chinese). [百度学术]
-
[24]
CHAKRABORTY S, PATEL S, SARASWAT G, et al.Seamless transition of critical infrastructures using droopcontrolled grid-forming inverters[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2024, 71(2): 1535-1546. [百度学术]
-
[25]
NANDA A A, NARAYANAN V, SINGH B. A frequency adaptive ramp-rate based PR controller for seamless transition of three-phase AC microgrid between SA to GI modes[J].IEEE Transactions on Industry Applications, 2024, 60(3):4786-4795. [百度学术]
-
[26]
姚文龙，裴春博，池荣虎，等. 基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略[J]. 电力系统保护与控制，2023，51(6)：82-93.YAO Wenlong, PEI Chunbo, CHI Ronghu, et al. Presynchronization control strategy for a microgrid of merchant marine with intelligent self-learning control[J]. Power System Protection and Control, 2023, 51(6): 82-93(in Chinese). [百度学术]
-
[27]
罗龙，李耀华，李子欣，等. 基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略[J]. 电力自动化设备，2023，43(1)：130-139.LUO Long, LI Yaohua, LI Zixin, et al. On-grid and off-grid coordinated control strategy of microgrid based on Van der Pol oscillator and PQ control[J]. Electric Power Automation Equipment, 2023, 43(1): 130-139(in Chinese). [百度学术]
-
[28]
王开让，赵一名，孟建辉，等. 基于自适应模型预测控制的光储虚拟同步机平滑并网策略[J]. 高电压技术，2023，49(2)：831-839.WANG Kairang, ZHAO Yiming, MENG Jianhui, et al.Smooth grid-connected strategy for photovoltaic-storage virtual synchronous generator based on adaptive model predictive control[J]. High Voltage Engineering, 2023, 49(2): 831-839(in Chinese). [百度学术]
-
[29]
李威，朱玲，祁晓婧，等. 新能源自同步电压源接入电力系统频率特性分析[J]. 电力系统自动化，2023，47(17)：38-46.LI Wei, ZHU Ling, QI Xiaojing, et al. Frequency characteristic analysis for power system with integration of renewable energy by self-synchronous voltage source[J]. Automation of Electric Power Systems, 2023, 47(17): 38-46(in Chinese). [百度学术]
-
[30]
盛万兴，吕志鹏，崔健，等. 虚拟同步机运行区域计算与参数分析[J]. 电网技术，2019，43(5)：1557-1565.SHENG Wanxing, LÜ Zhipeng, CUI Jian, et al. Operation area calculation and parameter analysis of virtual synchronous generator[J]. Power System Technology, 2019, 43(5): 1557-1565(in Chinese). [百度学术]
基金项目
中国南方电网有限责任公司科技项目资助（GXKJXM20230273）。
Technology Project of China Southern Power Grid Co., Ltd.(GXKJXM20230273).
作者简介
-
杨艺云
-
孙志媛
-
蒙宣任
-
孙鹏飞
-
田震
-
查晓明