Pre-Synchronization Virtual Synchronous Generator Grid-Connection Strategy Based on Fuzzy Active Disturbance Rejection for Photovoltaic Storage

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.260110

Abstract

Abstract:

Objectives Virtual synchronous generator (VSG) technology is extensively utilized for its capability to regulate damping and inertia during inverter grid connection. However, line impedance is commonly present, and voltage and current distortions are prone to occur during the pre-synchronization process of disconnection and grid connection. Therefore, the control structure and pre-synchronization method of VSG are optimized. Methods A photovoltaic power generation system and hybrid energy storage are used to replace a traditional DC source, simulating actual conditions. Virtual active power and virtual current are incorporated into the conventional VSG model to compensate for phase and amplitude differences during grid connection, thereby achieving frequency and voltage regulation. To address the issue of selecting PD control parameters in a traditional linear active disturbance rejection control (LADRC) system, fuzzy control is employed to adaptively adjust these PD parameters online. Furthermore, LADRC is introduced into the active power loop for secondary frequency regulation, which enhances system robustness. Results The feasibility of the proposed method is verified through MATLAB/Simulink simulation, which demonstrates the excellent performance of the pre-synchronization control system. Conclusions The fuzzy LADRC enables rapid and smooth grid connection, suppresses grid-side current surges, and reduces frequency oscillations, thereby improving the stability of the grid-connected inverter-grid interaction system.

Key words: virtual synchronous generator (VSG), microgrid, distributed energy, pre-synchronization, impedance, virtual current, fuzzy linear active disturbance rejection control, photovoltaic storage system

CLC Number:

TK 02

Tao LI, Chun ZHANG, Tiancheng HU. Pre-Synchronization Virtual Synchronous Generator Grid-Connection Strategy Based on Fuzzy Active Disturbance Rejection for Photovoltaic Storage[J]. Power Generation Technology, 2026, 47(1): 111-121.

Figures/Tables 15

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e	n
e	NB	NM	NS	ZO	PS	PM	PB
NB	PB/PB	PB/PB	PB/PB	PB/NB	PS/NB	ZO/NM	NS/NS
NM	PB/PB	PB/PB	PM/PM	PM/NM	ZO/ZO	NS/PS	NM/PM
NS	PB/PB	PM/PM	PM/PM	PS/NS	NS/PM	NM/PB	NB/PB
ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO
PS	NB/PM	NM/PB	NS/PM	PS/NS	PM/PM	PM/PM	PB/PB
PM	NM/PM	NS/PS	ZO/ZO	PM/NM	PB/PM	PB/PB	PB/PB
PB	NS/NS	ZO/NM	PS/NB	PB/NB	PB/PB	PB/PB	PB/PB

e	n
e	NB	NM	NS	ZO	PS	PM	PB
NB	PB/PB	PB/PB	PB/PB	PB/NB	PS/NB	ZO/NM	NS/NS
NM	PB/PB	PB/PB	PM/PM	PM/NM	ZO/ZO	NS/PS	NM/PM
NS	PB/PB	PM/PM	PM/PM	PS/NS	NS/PM	NM/PB	NB/PB
ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO	ZO/ZO
PS	NB/PM	NM/PB	NS/PM	PS/NS	PM/PM	PM/PM	PB/PB
PM	NM/PM	NS/PS	ZO/ZO	PM/NM	PB/PM	PB/PB	PB/PB
PB	NS/NS	ZO/NM	PS/NB	PB/NB	PB/PB	PB/PB	PB/PB

参数	数值	参数	数值
直流母线参考电压/V	1 500	逆变器负荷/kW	40
蓄电池输出功率/kW	30	网侧负荷/kW	40
惯性系数	0.003 1	有功参考值/kW	80
虚拟惯量/(kg⋅m²)	0.5	滤波电感/mH	5
虚拟阻尼/(N⋅m⋅s/rad)	20	滤波电容/μF	0.2
额定频率/Hz	50	开关频率/kHz	20

参数	数值	参数	数值
直流母线参考电压/V	1 500	逆变器负荷/kW	40
蓄电池输出功率/kW	30	网侧负荷/kW	40
惯性系数	0.003 1	有功参考值/kW	80
虚拟惯量/(kg⋅m²)	0.5	滤波电感/mH	5
虚拟阻尼/(N⋅m⋅s/rad)	20	滤波电容/μF	0.2
额定频率/Hz	50	开关频率/kHz	20

参数	常规VSG	LADRC	模糊LADRC
并网时间/s	0.437	0.407	0.403
频率振荡最大范围/Hz	1.029 0	1.041 5	0.995 8
并网时电流平均峰值/A	56.942 5	44.938 1	39.213 4
离网功率波动峰值/W	80 478.5	80 402.7	80 237.7