具有可分配电压调节保证和安全关键电流限制的网格型控制
系统与控制
2026-03-04 v1 系统与控制
摘要
本文发展了一种具有可证明电压形成保证的非线性网格型控制器（GFM），通过基于控制屏障函数（CBF）的安全滤波器实现过电流限制。该正规控制器遵循基于滞回的内外结构，在其中，电压参考和频率由滞回律生成，外环电压控制器通过反馈控制（BS）产生电流参考，内环电流控制器合成端电压。将网格电压视为未知的有界扰动，无需其边界信息，控制器设计不依赖于点公共接触点（PCC）之外的任何网络参数。为鲁棒地抵御网格电压，采用了死区适应扰动抑制（DADS）框架，实现实际的电压调节，其特征在于PCC电压误差渐进收敛至可分配且已知的小残差集。此外，闭环系统被证明为全局良好定义的，所有物理和自适应状态受控且电压误差瞬态（由于初始条件引起）以可分配的速率指数衰减。在正规控制器之上，通过 minimally侵入性的CBF-based安全滤波器实现硬过电流保护，后者通过单约束二次规划程序执行严格的电流限制。安全滤波器与任何局部 Lipschitz 正规控制器兼容。严格的分析建立了安全电流集的前向不变性以及在电流限制下所有状态的有界性。数值结果表明，采用所提出的DADS-BS控制器作为正规控制律时，与传统基于PI的网格型控制相比，时延性能得到改善，电流限制事件恢复更快。
引用
@article{arxiv.2603.02975,
title = {Grid-Forming Control with Assignable Voltage Regulation Guarantees and Safety-Critical Current Limiting},
author = {Bhathiya Rathnayake and Sijia Geng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.02975},
year = {2026}
}