Розробка IPSO-TVAC для адаптивного керування мережеутворюючими інверторами в мережах з низьким SCR з апаратними обмеженнями

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.354290

Ключові слова:

інвертор, що формує мережу, REGFM-B1, IPSO-TVAC, слабкі мережі з низьким SCR, BESS, апаратні обмеження

Анотація

Об’єктом дослідження є система керування інвертором, що формує мережу, на базі REGFM-B1, що працює в слабких мережах з коефіцієнтом короткого замикання (SCR) нижче 2,0. Робота зосереджена на оптимізації параметрів контролера віртуальної синхронної машини (VSM) з використанням покращеної оптимізації рою частинок зі змінними в часі коефіцієнтами прискорення (IPSO-TVAC). Основною проблемою, яку розглядають, є нездатність традиційних методів налаштування сходитися за трьох одночасних апаратних обмежень, включаючи насичення струму 1,2 од.о., затримку вимірювання 10 мс та шум квантування аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 0,01 в.о., які формують неопуклий ландшафт пошуку. Запропонована IPSO-TVAC порівнюється зі стандартними алгоритмами PSO (Std-PSO) та градієнтними алгоритмами, які часто сходяться до фізично нездійсненних рішень за заданих апаратних обмежень. Результати дослідження показують, що IPSO-TVAC значно перевершує стандартні підходи, при цьому інтеграл абсолютної похибки, зваженої за часом (ITAE), зменшився на 16,1%, стандартне відхилення конвергенції стало нижче 1 × 10⁻4, а пульсації активної потужності знизилися з 0,03 в.о. до нижче 0,005 в.о. Ці переваги свідчать про те, що IPSO-TVAC є високоефективним у стійких перехідних процесах для всіх досліджуваних комбінацій обмежень. Основна перевага методу полягає в його дробовому порядку спаду інерції та функції витрат зі штрафами за похідну, що дозволяє одночасно керувати неопуклістю насичення струму та чутливістю до шуму АЦП протягом одного циклу оптимізації. Результати дослідження показують, що IPSO-TVAC особливо вигідний для акумуляторних накопичувачів комунального масштабу у віддалених мікромережах, острівних мережах та морських вітрових електростанціях, де стабільна стабільність частоти за умов обмежень перевантаження інвертора та шуму АЦП під час переходів мережі є критично важливою

Біографії авторів

Pham Hong Thanh, Industrial University of Ho Chi Minh City

PhD Student

Le Van Dai, Industrial University of Ho Chi Minh City

Doctor of Technical Sciences

Посилання

  1. Lin, Y., Eto, J. H., Johnson, B. B., Flicker, J. D., Lasseter, R. H., Pico, H. N. V. et al. (2020). Research roadmap on grid-forming inverters. National Renewable Energy Lab. Available at: https://www.nrel.gov/docs/fy21osti/73476.pdf
  2. Integrating inverter-based resources into low short circuit strength systems (2017). North American Electric Reliability Corporation (NERC) Atlanta, GA, USA.
  3. -2022 - IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Inverter-Based Resources (IBRs) Interconnecting with Associated Transmission Electric Power Systems. https://doi.org/10.1109/ieeestd.2022.9762253
  4. Zhong, Q.-C., Weiss, G. (2011). Synchronverters: Inverters That Mimic Synchronous Generators. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (4), 1259–1267. https://doi.org/10.1109/tie.2010.2048839
  5. Bevrani, H., Ise, T., Miura, Y. (2014). Virtual synchronous generators: A survey and new perspectives. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 54, 244–254. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.07.009
  6. Alipoor, J., Miura, Y., Ise, T. (2015). Power System Stabilization Using Virtual Synchronous Generator With Alternating Moment of Inertia. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 3 (2), 451–458. https://doi.org/10.1109/jestpe.2014.2362530
  7. Tang, W., Li, B., Shao, X., Ye, Y., Yu, Y., Chen, J. (2025). An Adaptive Inertia and Damping Control Strategy for Virtual Synchronous Generators to Enhance Transient Performance. Energies, 19 (1), 204. https://doi.org/10.3390/en19010204
  8. Roveri, A., Mallemaci, V., Mandrile, F., Bojoi, R. (2025). Enhanced Virtual Synchronous Machine With Online Grid Impedance Estimation. IEEE Open Journal of Industry Applications, 6, 427–444. https://doi.org/10.1109/ojia.2025.3584050
  9. Baeckeland, N., Yang, B., Seo, G.-S. (2025). Transient Stability-Enhancing Method for Grid-Forming Inverters Under Current Limiting. IEEE Transactions on Power Electronics, 40 (5), 6714–6725. https://doi.org/10.1109/tpel.2025.3532490
  10. Elwakil, M. M., Zoghaby, H. M. E., Sharaf, S. M., Mosa, M. A. (2023). Adaptive virtual synchronous generator control using optimized bang-bang for Islanded microgrid stability improvement. Protection and Control of Modern Power Systems, 8 (1). https://doi.org/10.1186/s41601-023-00333-7
  11. Baeckeland, N., Chatterjee, D., Lu, M., Johnson, B., Seo, G.-S. (2024). Overcurrent Limiting in Grid-Forming Inverters: A Comprehensive Review and Discussion. IEEE Transactions on Power Electronics, 39 (11), 14493–14517. https://doi.org/10.1109/tpel.2024.3430316
  12. Oboreh-Snapps, O., She, B., Fahad, S., Chen, H., Kimball, J., Li, F. Et al. (2024). Virtual Synchronous Generator Control Using Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient Method. IEEE Transactions on Energy Conversion, 39 (1), 214–228. https://doi.org/10.1109/tec.2023.3309955
  13. Kweon, J., Jing, H., Li, Y., Monga, V. (2024). Small-signal stability enhancement of islanded microgrids via domain-enriched optimization. Applied Energy, 353, 122172. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122172
  14. Li, X., Clerc, M. (2018). Swarm Intelligence. Handbook of Metaheuristics, 353–384. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91086-4_11
  15. IEC 61400-1: Wind turbines - Part 1: Design requirements (2005). International Electrotechnical Commission. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/12556/5a25eb41347f46b9b293e5f30c8eb7a4/IEC-61400-1-2005.pdf
  16. Buso, S., Mattavelli, P. (2006). Digital Control in Power Electronics. Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-02495-5
  17. Nassef, A. M., Abdelkareem, M. A., Maghrabie, H. M., Baroutaji, A. (2023). Review of Metaheuristic Optimization Algorithms for Power Systems Problems. Sustainability, 15 (12), 9434. https://doi.org/10.3390/su15129434
  18. Rivas-Martínez, G. I., Rodas, J., Herrera, E., Doval-Gandoy, J. (2025). A Novel Approach to Performance Evaluation of Current Controllers in Power Converters and Electric Drives Using Non-Parametric Analysis. IEEE Latin America Transactions, 23 (1), 68–77. https://doi.org/10.1109/tla.2025.10810402
  19. -2018 - IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces. https://doi.org/10.1109/ieeestd.2018.8332112
  20. Ratnaweera, A., Halgamuge, S. K., Watson, H. C. (2004). Self-Organizing Hierarchical Particle Swarm Optimizer With Time-Varying Acceleration Coefficients. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 8 (3), 240–255. https://doi.org/10.1109/tevc.2004.826071
  21. Syed, D., Shaikh, G. M., Alshahrani, H. M., Hamdi, M., Alsulami, M., Shaikh, A., Rizwan, S. (2024). A Comparative Analysis of Metaheuristic Techniques for High Availability Systems. IEEE Access, 12, 7382–7398. https://doi.org/10.1109/access.2024.3352078
  22. Teodorescu, R., Liserre, M., Rodríguez, P. (2010). Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470667057
  23. Muñoz-Torrero, D., García-Quismondo, E., Ventosa, E., Prodanovic, M., Palma, J. (2025). On the degradation of lithium-ion batteries over a current ripple effect. Electrochimica Acta, 530, 146326. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.146326
  24. Milano, F., Dörfler, F., Hug, G., Hill, D. J., Verbič, G. (2018). Foundations and Challenges of Low-Inertia Systems (Invited Paper). 2018 Power Systems Computation Conference (PSCC), 1–25. https://doi.org/10.23919/pscc.2018.8450880
  25. Xu, X., Yousefian, R., Elkhatib, M., Choi, B., Huang, L., Mao, Y., Berner, A. (2019). Automatic Underfrequency Load Shedding Study of the PJM System. 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 1–5. https://doi.org/10.1109/pesgm40551.2019.8973420
  26. Grigsby, L. L. (Ed.) (2017). Power System Stability and Control. CRC Press. https://doi.org/10.4324/b12113
  27. Ohuchi, K., Masod, A. F. B., Kato, S., Hirase, Y. (2023). Stability analysis of virtual synchronous generator control in a high-voltage DC transmission system using impedance-based method. Energy Reports, 9, 557–567. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.11.077
Розробка IPSO-TVAC для адаптивного керування мережеутворюючими інверторами в мережах з низьким SCR з апаратними обмеженнями

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Thanh, P. H., & Dai, L. V. (2026). Розробка IPSO-TVAC для адаптивного керування мережеутворюючими інверторами в мережах з низьким SCR з апаратними обмеженнями. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5 (140), 25–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.354290

Номер

Том 2 № 5 (140) (2026): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Pham Hong Thanh, Le Van Dai

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.