Virtual synchronous generator control of energy storage PCS based on state observation and power decoupling

Li Zhen; Wang Nan; Xu Xiaoqi; Wu Sifan; Zhou Xichao; Hao Tianyi; Sun Weihua; Tian Yanjun

doi:10.16081/j.epae.202604012

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Virtual synchronous generator control of energy storage PCS based on state observation and power decoupling

ENERGY STORAGE PLANNING\，REGULATION AND OPERATION FOR POWER SYSTEM WITH HIGH PENETRATION OF RENEWABLE ENERGY | 更新时间：2026-09-24

- Virtual synchronous generator control of energy storage PCS based on state observation and power decoupling
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 10, Pages: 105-112(2026)
- 作者机构：
  
  1.国网综合能源服务集团有限公司，北京 100032
  2.华北电力大学（保定）燕赵电力实验室，河北保定 071000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Science and Technology Research and Development Project of State Grid Integrated Energy Services Group Co.,Ltd(527899240001)
- DOI：10.16081/j.epae.202604012
  CLC： TM46
- Received：20 April 2025，
  
  Revised：2025-09-19，
  
  Online First：21 April 2026，
  
  Published：10 October 2026
- 稿件说明：
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李振,王楠,徐小奇等.基于状态观测及功率解耦的储能PCS虚拟同步机控制[J].电力自动化设备,2026,46(10):105-112.

Li Zhen,Wang Nan,Xu Xiaoqi,et al.Virtual synchronous generator control of energy storage PCS based on state observation and power decoupling[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):105-112.
李振,王楠,徐小奇等.基于状态观测及功率解耦的储能PCS虚拟同步机控制[J].电力自动化设备,2026,46(10):105-112. DOI： 10.16081/j.epae.202604012.

Li Zhen,Wang Nan,Xu Xiaoqi,et al.Virtual synchronous generator control of energy storage PCS based on state observation and power decoupling[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):105-112. DOI： 10.16081/j.epae.202604012.

摘要

采用构网型控制的储能功率变换系统（PCS）能够为新型电力系统提供惯量支撑。针对虚拟同步机（VSG）控制因功率耦合导致的系统稳定性和惯量支撑效果差的问题，提出基于全状态反馈的功率解耦VSG（PD-VSG）控制策略。建立了VSG状态空间模型，分析了有功环路和无功环路耦合交互机理；采用全状态反馈消除了系统状态空间模型中的耦合元素，实现有功环路和无功环路之间的解耦。提出了基于扰动注入的稳态工作点观测方法，以应对稳态工作点偏移对解耦性能的影响。根轨迹分析表明，解耦系统相比耦合系统在多项参数变化过程中表现出更好的稳定性。通过硬件实验平台进行实验验证，实验结果表明所提控制策略能够抑制暂态下的功率振荡，提升惯量响应特性。

Abstract

The energy storage power conversion system（PCS） with grid-forming control can provide inertia support for new power system. To address the issues of degraded system stability and inertia support performance of virtual synchronous generator（VSG） control caused by power coupling，a power decoupling VSG（PD-VSG） control strategy based on full-state feedback is proposed. A state-space model of the VSG is established，and the coupling interaction mechanism between the active and reactive power loops is analyzed. By applying full-state feedback，the coupling elements in the state-space model are eliminated，achieving decoup-ling between the active and reactive loops. Furthermore，a steady-state operating point observation method based on disturbance injection is introduced to mitigate the impact of steady-state operating point drift on the decoupling performance. Root locus analysis shows that the decoupled system demonstrates better stability than the coupled system under various parameter variations. A hardware experimental platform is deve-loped for the experiment verification，and the experimental results verify that the proposed control strategy effectively suppresses transient power oscillation and enhances inertia response performance.

关键词

Keywords

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