采用改进的预同步控制策略，实现跟随电网的逆变器与改进型电网形成逆变器之间的无缝集成及性能分析，从而提升微电网的稳定性

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Seamless Integration and Performance Analysis of Grid-Following and Improved Grid-Forming Inverters Using a Modified Pre-Synchronization Control Strategy to Enhance Microgrid Stability

微电网中改进的并网逆变器设计及预同步控制策略研究。针对传统跟踪电网（GFL）逆变器存在的电网支撑缺失、惯性不足及稳定性问题，提出基于改进摇摆方程的虚拟同步发电机（VSG）控制网格形成（GFMI）逆变器设计，结合电压频率双调制预同步技术，通过MATLAB Simulink仿真验证，同步过程涌流从140A降至0.8A，系统频率稳定性显著提升，同步可靠性优于传统方法。

　　

摘要

本研究提出了一种改进的设计方案、控制策略，并实现了级联式电网跟随（GFL）逆变器与电网形成（GFM）逆变器之间的无缝集成。传统的GFL逆变器（GFLI）存在一些局限性，例如缺乏电网支持、系统惯性不足以及稳定性问题。为了解决这些问题，本研究提出了一种改进的电网形成逆变器（GFMI）设计，该设计采用了基于改进的转子摆动方程的虚拟同步发电机（VSG）控制方式。为了提高微电网（MG）的灵活性和稳定性并引入惯性，改进后的GFMI通过一种改进的预同步（PS）技术与现有的GFLI进行了同步。所提出的PS技术利用电压和频率调制信号对转子摆动方程进行调节。在MATLAB Simulink环境中，分别进行了是否采用PS技术的GFL和GFM逆变器（G&GI）同步测试。未采用PS技术时，系统出现了电压不平衡现象，并产生了高达140安培的显著涌入电流，这可能对微电网造成损害。实施所提出的PS技术后，涌入电流降低到了0.8安培，从而实现了G&GI之间的无缝和平稳同步。对比传统PS技术与改进后的PS技术可以发现，后者具有更快速、更平稳且更可靠的同步效果。此外，频率稳定性分析表明，改进后的GFMI在受到干扰时表现出更高的稳定性，且低频波动幅度更小。同时，小信号稳定性分析也验证了这种改进同步方法的鲁棒性和可靠性。