A Control Strategy for Grid-Forming Inverters in Grids With a Wide Range of Short-Circuit Ratios

OUYANG Yifeng; WANG Xinhao; GUO Chuangxin

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A Control Strategy for Grid-Forming Inverters in Grids With a Wide Range of Short-Circuit Ratios

更新时间：2026-09-30

- A Control Strategy for Grid-Forming Inverters in Grids With a Wide Range of Short-Circuit Ratios
- Power Generation Technology Pages: 1-12(2026)
- 作者机构：
  
  1.南京国电南自电网自动化有限公司，江苏省南京市 211100
  2.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China Joint Fund Integrated Project(U24B600017)
- DOI：
  CLC： TM 464
- Received：10 June 2026，
  
  Revised：2026-08-21，
  
  Accepted：17 September 2026，
  
  Online First：30 September 2026，
- 稿件说明：
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欧阳逸风,汪昕昊,郭创新.面向宽范围短路比电网的构网型逆变器控制策略[J].发电技术,

OUYANG Yifeng,WANG Xinhao,GUO Chuangxin.A Control Strategy for Grid-Forming Inverters in Grids With a Wide Range of Short-Circuit Ratios[J].Power Generation Technology,
欧阳逸风,汪昕昊,郭创新.面向宽范围短路比电网的构网型逆变器控制策略[J].发电技术, DOI：10.12096/j.2096-4528.pgt.01.

OUYANG Yifeng,WANG Xinhao,GUO Chuangxin.A Control Strategy for Grid-Forming Inverters in Grids With a Wide Range of Short-Circuit Ratios[J].Power Generation Technology, DOI：10.12096/j.2096-4528.pgt.01.

摘要

目的

针对构网型逆变器在强电网工况下因电压源特性冲突易引发低频振荡的问题，提出一种适用于宽范围短路比电网的电流补偿控制策略，旨在提升逆变器在不同电网强度下的并网稳定性和鲁棒性。

方法

在保留经典构网型双闭环控制架构的基础上，引入电流前馈补偿回路，通过控制维度的补偿机制，在不改变主回路物理阻抗的前提下，主动重塑逆变器闭环输出导纳的频率特性。建立并网系统闭环回路阻抗模型，结合频域解析与特征根分析方法，揭示所提策略的宽频阻尼重塑机理。

结果

该策略在强电网环境下可有效消除功率低频振荡，在弱电网工况下仍能维持充足的相位稳定裕度；与虚拟阻抗控制相比，所提策略克服了对电网短路比的依赖，且不会因控制等效阻抗叠加而进一步恶化弱电网强度，具有较强的电网适应能力。

结论

所提策略通过导纳重塑实现了自适应阻尼，能够在宽范围短路比电网中保障构网型逆变器的稳定运行，显著增强新能源并网系统的场景适应能力。

Abstract

Objectives

To address the low-frequency oscillation issue in grid-forming inverters caused by voltage-source characteristic conflicts under strong-grid conditions

a current compensation control strategy applicable to grids with a wide range of short-circuit ratios is proposed

aiming to enhance the grid-connection stability and robustness of inverters under different grid strengths.

Methods

The proposed strategy retains the classic dual-closed-loop control architecture while introducing a current feedforward compensation loop. Through a control-domain compensation mechanism

it actively reshapes the frequency characteristics of the inverter's closed-loop output admittance without altering the physical impedance of the main circuit. A closed-loop impedance model of the grid-connected system is established

and frequency-domain analysis and characteristic root analysis are used to reveal the wideband damping reshaping mechanism of the proposed strategy.

Results

The proposed strategy can effectively eliminate low-frequency power oscillations under strong grid conditions while maintaining sufficient phase stability margins under weak-grid conditions. Compared with virtual impedance control

the proposed strategy overcomes the dependency on the grid short-circuit ratio and avoids further deterioration of weak-grid strength caused by the superposition of equivalent control impedance

thereby exhibiting strong grid adaptability.

Conclusions

The proposed strategy achieves adaptive damping through admittance reshaping

ensuring the stable operation of grid-forming inverters across a wide range of short-circuit ratios

significantly enhancing the scenario adaptability of renewable energy grid-connected systems.

关键词

Keywords

references

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