سینکرونورتر با قابلیت افزایش میرایی جهت کاهش نوسانات توان و فرکانس در ریز شبکه های مبتنی بر اینورتر
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
کامبیز مهردادیان
1
,
سید محمد عظیمی
2
*
1 - دانشگاه صنعتی همدان،دانشکده مهندسی
2 - دانشگاه صنعتی همدان،دانشکده مهندسی
کلید واژه: اینرسی, ریزشبکه, سینکرونورتر, قاب چرخان,
چکیده مقاله :
امروزه با پیشرفت‌های صورت‌گرفته در الکترونیک قدرت و تمایل به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، ریزشبکه‌ها توسعه قابل توجهی یافته‌اند. یکی از حالت‌های کاری در ریزشبکه، حالت جزیره‌ای است که کنترل توان و فرکانس برای منابع تولید پراکنده در این موقعیت با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است. با توجه به اين که بسياري از منابع انرژي پراکنده مبتني بر مبدل‌های الکترونیک قدرت هستند و این مبدل‌ها برخلاف ژنراتورهای سنکرون فاقد اینرسی می‌باشند، موضوع کنترل توان و فرکانس در ریزشبکه‌ها یک چالش جدی محسوب می‌شود. این مسأله سبب ایجاد نوسانات شدید فرکانس در مواقع رخداد تغییرات توان و در مواردی سبب ناپایداری سیستم خواهد شد. در این مقاله، یک ریزشبکه به صورت نمونه، ابتدا با روش قاب چرخان شبیه‌سازی گردیده و سپس با الگوبرداری از اینرسی در ماشین‌های سنکرون، روش کنترلی مناسب با قابلیت افزایش اینرسی مجازی در زمان نوسانات توان و فرکانس در مدل سینکرنورتر با هدف میراسازی نواسانات توان و فرکانس ارائه می‌شود. در انتها به وسیله شبیه‌سازی در حوزه زمان در نرم‌افزار Matlab/Simulink در یک ریزشبکه دارای چند مبدل مبتنی بر اینورتر در حالت جزیره روش پیشنهادی پیاده‌سازی و با روش کنترل برداری در قاب چرخان تحت سناریوهای مختلف مقایسه می‌شود.
Nowadays, due to the advances made in power electronics and the desire to use renewable energy resources, micro-grids have been developed considerably. One of the challenging operation modes of Micro-grids is named islanded mode, where the control of power and frequency is a challenging problem. Many distributed energy resources are operated based on electronic power converters and these converters have no inertia unlike synchronous generators, as a result, the issue of power and frequency control in micro-grids is considered as a serious problem. This issue will cause severe frequency fluctuations following to power changes which can lead to system instability. In this paper, first a sample micro-grid is simulated and modeled in synchronous reference frame then using the idea of inertia in synchronous machines, a novel control method with the capability of damping enhancement during system transients is proposed. The control scheme utilizes the idea of virtual inertia injection during the power and frequency fluctuations based on the synchronverter model. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified using a set of the time domain simulations carried out in Matlab/Simulink software in an inverter based multi-source micro-grid operating in the island mode, and the results are compared with the vector control method implemented in the rotating reference frame under different scenarios.
[1] V. Toro and E. Mojica-Nava, "Droop-free control for networked microgrids," in Proc. IEEE Conf. on Control Applications, CCA’16, pp. 374-379, Buenos Aires, Argentina 19-22 Sept. 2016.
[2] Q. C. Zhong and G. Weiss, "Synchronverters: inverters that mimic synchronous generators," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 58, no. 4, pp. 1259-1267, Apr. 2010.
[3] M. Chowdhury, N. Hosseinzadeh, and W. Shen," Smoothing wind power fluctuations by fuzzy logic pitch angle controller," Renewable Energy, vol. 38, no. 1, pp. 224-233, Feb. 2012
[4] J. P. Lopes, S. A. Polenz, C. L. Moreira, and R.Cherkaoui, "Identification of control and management strategies for LV unbalanced microgrids with plugged-in electric vehicles," Electric Power Systems Research, vol. 80, no. 8, pp. 898-906, Aug. 2010.
[5] Z. Xiao-Xiao, X. Ming-chao, H. Xuan-hu, and Z. Yuan, "Study on protection scheme for micro-grid with mobile energy storage units," Procedia Engineering, vol. 16, pp. 192-197, Aug. 2011.
[6] H. Karimi-Davijani and O. Ojo, "Dynamic operation and control of a multi-DG unit standalone microgrid," in Proc. ISGT, 7 pp., Anaheim, CA, USA, 17-19 Jan. 2011.
[7] S. M. Azimi, S. Afsharnia, and S. Lotfifard, "Stabilizer design for heterogeneous types of distributed generators in microgrids operating in a unified control mode," IEEE Systems J., vol. 12, no. 4, pp. 3673-3682, Jul. 2017.
[8] S. M. Azimi and S. Lotfifard, "A nonlinear controller design for power conversion units in islanded micro-grids using interconnection and damping assignment tracking control," IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 12, no. 1, pp. 284-292, May 2020.
[9] T. L. Vandoorn, B. Meersman, L. Degroote, B. Renders, and L. Vandevelde, "A control strategy for islanded microgrids with dc-link voltage control," IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 26, no. 2, pp. 703-713, Jun. 2011.
[10] N. Soni, S. Doolla, and M. C. Chandorkar, "Improvement of transient response in microgrids using virtual inertia," IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 28, no. 3, pp. 1830-1838, Jun. 2013.
[11] X. Hou, et al., "Improvement of transient stability in inverter-based AC microgrid via adaptive virtual inertia," in Proc. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE’16, 6 pp., Milwaukee, WI, USA, 18-22 Sept. 2016.
[12] T. Kerdphol, F. S. Rahman, Y. Mitani, M, Watanabe, and S. K. Kufeoglu, "Robust virtual inertia control of an islanded microgrid considering high penetration of renewable energy," IEEE Access, vol. 6, pp. 625-636, Nov. 2017.
[13] K. Shi, et al., "Virtual inertia control strategy in microgrid based on virtual synchronous generator technology," IEEE Access, vol. 6, pp. 27949-27957, May 2018.
[14] T. Kerdphol, et al., "Enhanced virtual inertia control based on derivative technique to emulate simultaneous inertia and damping properties for microgrid frequency regulation," IEEE Access, vol. 7, pp. 14422-14433, Jan. 2019.
[15] J. A. Adu, et al., "Virtual inertia in a microgrid with renewable generation and a battery energy storage system in islanding transition," in Proc. 1st In. Conf. on Energy Transition in the Mediterranean Area, SyNERGY MED’19, 5 pp., Cagliari, Italy 28-30 May 2019.
[16] P. Bhowmik and P. Rout, "Emulation of virtual inertia with the dynamic virtual damping in microgrids," in Proc. Int. Conf. on Applied Machine Learning, ICAML’19, pp. 130-133, Bhubaneswar, Indi,a 25-26 May 2019.
[17] V. Thomas, S. Kumaravel, and S. Ashok, "Reduction of frequency oscillations in solar PV microgrid using virtual synchronous machine," in Proc. Int. Conf. on Power Electronics Applications and Technology in Present Energy Scenario, PETPES’19, 5 pp., Mangalore, India, 29-31 Aug. 2019.
[18] A. Mojallal, S. Lotfifard, and S. M. Azimi, "A nonlinear supplementary controller for transient response improvement of distributed generations in micro-grids," IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 11, no. 1, pp. 489-499, Jan. 2019.
[19] R. Majumder, et al., "Improvement of stability and load sharing in an autonomous microgrid using supplementary droop control loop," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 25, no. 2, pp. 796-808, Oct. 2009.
[20] S. M. Azimi and S. Lotfifard, "Supplementary controller for inverter-based resources in weak power grids," IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 13, no. 4, pp. 2886-2896, Jul. 2022.
[21] Y. A. -R. I. Mohamed and E. F. El-Saadany, "Adaptive decentralized droop controller to preserve power sharing stability of paralleled inverters in distributed generation microgrids," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 23, no. 6, pp. 2806-2816, Nov. 2008.
[22] J. M. Uudrill, "Dynamic stability calculations for an arbitrary number of interconnected synchronous machines," IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, vol. 87, no. 3, pp. 835-844, Mar. 1968.
[23] M. N. Marwali and A. Keyhani, "Control of distributed generation systems-part i: voltages and currents control," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 19, no. 6, pp. 1541-1550, Nov. 2004.
[24] M. Prodanovic, "Power quality and control aspects of parallel connected inverters in distributed generation," Jan. 2004.
[25] S. M. Azimi and S. Afsharnia, "Multi-purpose droop controllers incorporating a passivity-based stabilizer for unified control of electronically interfaced distributed generators including primary source dynamics," ISA Trans., vol. 63, pp. 140-153, Jul. 2016.
نشریه مهندسی برق و مهندسی كامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق، سال 20، شماره 3، پاییز 1401 215
مقاله پژوهشی
سینکرونورتر با قابلیت افزایش میرایی جهت کاهش نوسانات
توان و فرکانس در ریزشبکه‌های مبتنی بر اینورتر
کامبیز مهردادیان و سید محمد عظیمی
چكیده: امروزه با پیشرفت‌های صورت‌گرفته در الکترونیک قدرت و تمایل به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، ریزشبکه‌ها توسعه قابل توجهی یافته‌اند. یکی از حالت‌های کاری در ریزشبکه، حالت جزیره‌ای است که کنترل توان و فرکانس برای منابع تولید پراکنده در این موقعیت با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است. با توجه به اين که بسياري از منابع انرژي پراکنده مبتني بر مبدل‌های الکترونیک قدرت هستند و این مبدل‌ها برخلاف ژنراتورهای سنکرون فاقد اینرسی می‌باشند، موضوع کنترل توان و فرکانس در ریزشبکه‌ها یک چالش جدی محسوب می‌شود. این مسأله سبب ایجاد نوسانات شدید فرکانس در مواقع رخداد تغییرات توان و در مواردی سبب ناپایداری سیستم خواهد شد. در این مقاله، یک ریزشبکه به صورت نمونه، ابتدا با روش قاب چرخان شبیه‌سازی گردیده و سپس با الگوبرداری از اینرسی در ماشین‌های سنکرون، روش کنترلی مناسب با قابلیت افزایش اینرسی مجازی در زمان نوسانات توان و فرکانس در مدل سینکرنورتر با هدف میراسازی نواسانات توان و فرکانس ارائه می‌شود. در انتها به وسیله شبیه‌سازی در حوزه زمان در نرم‌افزار Matlab/Simulink در یک ریزشبکه دارای چند مبدل مبتنی بر اینورتر در حالت جزیره روش پیشنهادی پیاده‌سازی و با روش کنترل برداری در قاب چرخان تحت سناریوهای مختلف مقایسه می‌شود.
کلیدواژه: اینرسی، ریزشبکه، سینکرونورتر، قاب چرخان.
1- مقدمه
به دلایل اقتصادی، فنی و زیست‌محیطی، سهم انرژی الکتریکی تولیدشده توسط منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی باد، انرژی خورشیدی و غیره، به طور پیوسته در حال افزایش است. بیشتر منابع تولید پراکنده مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر شامل منابع AC با فرکانس متغیر، منابع AC با فرکانس بالا یا منابع DC هستند و از این رو، این منابع به مبدل‌های DC-AC که به آنها اینورتر2 گفته می‌شود، نیاز دارند تا بتوانند به شبکه اصلی متصل شوند. به عنوان مثال، توربین‌های بادی در صورتی که به صورت فرکانس متغیرکار جهت تبدیل و انتقال توان به مبدل‌های الکترونیک قدرت نیاز دارند. توربین‌های گازی کوچک با ژنراتورهای مستقیم در فرکانس بالا و همچنین آرایه‌های فتوولتائیک3 به منظور تبدیل توان به مبدل‌ها نیاز دارند [1]. این بدان معنا است که اینورترها و مبدل‌های بیشتر و بیشتری به دلیل تنوع در منابع تجدیدپذیر به شبکه وصل می‌شوند و نهایتاً در سیستم‌های قدرت نقش تعیین‌کننده‌ای خواهند داشت [2]. واسط‌های الکترونیک قدرت، منابع تولید توان را در مقایسه با ماشین‌های متداول الکتریکی بسیار انعطاف‌پذیرتر و کنترل‌پذیرتر می‌کنند. با این حال به دلیل اینرسی فیزیکی ناچیز، به طور بالقوه نوساناتی ناشی از تغییرات ناگهانی در تولید و مصرف و یا رخدادهای شبکه وجود خواهد داشت. با توجه با عدم وجود اینرسی در اینورترها، اینرسی کل شبکه به شدت کاهش یافته و تغییر در بار و یا بروز خطا در شبکه سبب انحراف شدید در فرکانس و در نهایت ناپایداری می‌گردد.
یکی از مسایل مهم در ریزشبکه‌ها، مباحث مربوط به کنترل در شرایط مختلف کاری می‌باشد که توجه به آن مهم و بسیار ضروری است [3] تا [5]. کنترل ریزشبکه در حالت جزیره‌ای نسبت به حالت اتصال به شبکه پیچیده‌تر و دارای نکات و مسایل بیشتری می‌باشد، خصوصاً زمانی که میزان منابع مبتنی بر مبدل‌های الکترونیک قدرت در شبکه افزایش بیابد. یکی از روش‌های مرسوم جهت کنترل توان در ریزشبکه‌ها روش دروپ4 است. این روش در ریزشبکه در حالت جزیره با چند واحد تولید پراکنده با قابلیت تقسیم توان متناسب با توان نامی منابع مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش به هر یک از واحدهای تولید پراکنده، دو مشخصه کنترل دروپ فرکانس- توان اکتیو و دروپ ولتاژ- توان راکتیو اختصاص می‌یابد [6]. از طرفی منابع تولید فرض‌شده در ریزشبکه‌ها ژنراتورهای کوچک و یا سایر منابع انرژی تجدیدپذیر هستند. با توجه به ساختار جدید و توسعه منابع تولید پراکنده مبتنی بر مبدل‌های اینورتری و گوناگونی آنها و عدم حضور ژنراتورهای سنکرون بزرگ با اینرسی بالا، موضوع اینرسی کم در ریزشبکه‌ها را به چالشی بزرگ تبدیل نموده است. این موضوع، کاهش سطح اینرسی در ریزشبکه‌های مبتنی بر مبدل‌های الکترونیک قدرت را به همراه خواهد داشت که این امر، خود موجب شدت حالت‌های گذرا در ریزشبکه‌ها در مقایسه با سیستم‌های قدرت می‌شود. به عبارتی، منابع انرژی تجدیدپذیر به دلیل ماهیت و تنوع نمی‌توانند مستقیماً به شبکه وصل شوند و اتصال این منابع به شبکه باید توسط ادوات واسط الکترونیک قدرت با قابلیت تغییر در سطح ولتاژ و فرکانس انجام شود. با توجه به عدم وجود اینرسی به میزان کافی در این مبدل‌ها، ریزشبکه‌ها اینرسی پایین و دینامیک‌های سریع را تجربه خواهند نمود. بنا بر دلایل ذکرشده، ارائه ساختار کنترلی مناسب برای رفع این موانع در ریزشبکه‌ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است [7] تا [9].
در شبکه‌های بزرگ، توان از طریق ژنراتورهای سنکرون بزرگ که
شکل 1: تولید مرجع فرکانس و دامنه ولتاژ بر اساس کنترل دروپ.
روتور آن دارای اینرسی قابل توجهی است تأمین می‌شود. این اینرسی عاملی ذاتی در مقابل اغتشاشات و نوسانات بوده و در پایداری سیستم نقش بزرگی ایفا می‌کند. با توجه به گسترش منابع تجدیدپذیر که عمدتاً مبتنی بر مبدل‌های الکترونیک قدرت هستند و فاقد اینرسی می‌باشند، اینرسی در شبکه به شدت کاهش می‌یابد. با کاهش اینرسی، شبکه نسبت به هر گونه اغتشاشی سریعاً پاسخ داده و ممکن است ناپایدار و موجب از دست رفتن تولید گردد. بنابراین در شبکه‌های مبتنی بر اینورتر، کنترل دروپ سنتی کارایی لازم را نداشته و لازم است که جهت افزایش اینرسی در چنین شبکه‌هایی، راهکار مناسب ارائه گردد. در این راستا ایده تولید اینرسی مجازی با استفاده الگوبرداری از ژنراتورهای سنکرون، بسیار مورد توجه قرار گرفته شده است. در [1] با استفاده از یک ساختار کنترل سلسله‌مراتبی، کنترل دروپ معمول برای ریزشبکه‌های AC با یک الگوی بدون کنترلر دروپ جایگزین می‌شود که به عنوان کنترل سطح اول و
دوم عمل می‌کند. در [2] عملکرد اینورتر با الگوبرداری از رفتار ژنراتور سنکرون بررسی شده است. در کنترل دروپ چندمنظوره برای منابع تولید پراکنده با رابط الکترونیکی در [3] ارائه شده است. در ادامه مروری بر سایر روش‌های کنترلی مورد استفاده در ریزشبکه‌های مبتنی بر مبدل‌های اینورتری خواهیم داشت. در [10] یک کنترل‌کننده برای بهبود پاسخ فرکانس ریزشبکه تحت اختلالات ناشی از انحراف فرکانس زیاد پیشنهاد شده است.
مرجع [11] به جای الگوبرداری از اینرسی مجازی ثابت، اینرسی مجازی تطبیقی را برای کاهش پاسخ فرکانسی پیشنهاد می‌کند. به منظور مقابله با این چالش، روش کنترل مقاوم5 
، بر روی حلقه کنترل اینرسی مجازی در [12] پیاده‌سازی شده است. مرجع [13] به منظور بهبود دقت کنترل، بر تجزیه و تحلیل ویژگی‌های پاسخ فرکانس سمت جریان متناوب (AC) تمرکز کرده و سپس فرکانس AC را به طور مستقیم و دقیق‌تر توسط اینرسی مجازی تولیدشده از دستگاه ذخیره انرژی و اینورتر متصل به شبکه تنظیم می‌کند. ارائه ساختار جدید همراه با تجزیه و تحلیل کنترل اینرسی مجازی جهت الگوبرداری از خواص میرایی و اینرسی به طور هم‌زمان در ریزشبکه، با هدف بهبود کیفیت فرکانس و پایداری در [14] پیشنهاد گردیده است. در [15] استفاده از اینرسی ایجادشده برای سیستم‌های دارای منابع ذخیره‌کننده مانند خازن‌ها مورد بررسی، تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در [16] استفاده از انرژی جنبشی ذخیره‌شده در چرخ طیار جهت میرایی نوسانات در مبدل‌ها پیشنهاد گردیده است. مرجع [17] تأثیر ماشین سنکرون مجازی متصل به ریزشبکه را با نفوذ زیاد فتوولتائیک در کاهش انحرافات و نوسانات فرکانس بررسی کرده است. استفاده از روش‌های مبتنی بر کنترل غیر خطی و استفاده از پایدارسازها نیز در سال‌های اخیر در ریزشبکه‌ها مورد توجه بوده که استفاده از پردازنده‌های قوی و پیچیدگی‌های طراحی از خصوصیات این روش‌ها است [8] و [18]. استفاده از پایدارسازهای دینامیکی جهت بهبود پایداری سیگنال کوچک در ریزشبکه‌ها همانند آنچه به وسیله پایدارسازهای سیستم قدرت6 مورد استفاده قرار می‌گیرد، پیشنهاد شده است [19]. این پایدارساز به صورت یک سیگنال کمکی در حلقه کنترل ولتاژ مربوط به مبدل‌های اینورتری مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما پایدارسازهای دینامیکی مبتنی بر نقطه کار سیستم هستند و در مواقع رخداد نوسانات سیگنال بزرگ، توانایی لازم جهت حفظ پایداری را نخواهند داشت [20] و [21]. بهره‌گیری از روش‌های مبتنی بر کنترل غیر خطی به عنوان راهکاری مؤثر در میراسازی نوسانات حالت گذرا و سیگنال بزرگ در برخی
مراجع مورد توجه محققان بوده است [20] اما همان طور که پیشتر بیان شد، پیچیدگی‌های طراحی و پیاده‌سازی سخت‌افزاری توسط پردازنده‌ها محدودیت‌های موجود در این روش‌ها هستند. در این مقاله تمرکز بر روی ارائه ساختاری مبتنی بر اینرسی مجازی برای مدل سینکرونورتر7 در حالت گذرا جهت کاهش نوسانات فرکانس و توان می‌باشد. در مدل پیشنهادی این مقاله از کنترل دروپ با الگوریتم عملکردی خاص در زمان رخداد نوسانات در توان و فرکانس استفاده شده است. جهت بهبود کیفیت فرکانس، یک حلقه کنترلی بر مبنای تغییر ضریب دروپ بر روی مدل سینکرونورتر پیاده‌سازی و ارائه شده است.
2- روش کنترلی دروپ سنتی
در این روش از کنترل سیستم‌هاي قدرت چندژنراتوري جهت تقسیم بار الگوبرداری شده است. در واقع ایده اصلی این روش، الگوبرداری از رفتار ژنراتورهای سنکرون است. در سیستم‌هاي قدرت، ژنراتورهاي سنکرون هر تغییري در بار را با افت و خیز فرکانس، بر اساس مشخصه دروپ گاورنر8 بر اساس ساختار رسم‌شده در شکل 1 بین مولدها تقسیم می‌کنند. این امر، این امکان را فراهم می‌سازد که ژنراتورهاي سنکرون
به تغییرات بار به گونه‌ای پیش‌بینی شده عکس‌العمل نشان دهند و از فرکانس و ولتاژ سیستم به عنوان لینک ارتباطی بین سیستم‌هاي کنترل خود بهره گیرند. این روش در اینورترها با کاهش فرکانس مرجع اینورتر به عنوان تابعی از توان اکتیو خروجی آن، قابل پیاده‌سازي است. به گونه‌اي مشابه، تقسیم توان راکتیو بین اینورترها با کاهش دامنه ولتاژ خروجی اینورتر به عنوان تابعی از توان راکتیو خروجی آن قابل دستیابی است.
2-1 مدل ریزشبکه مبتنی بر مبدل‌های اینورتری در حالت عملکرد جدای از شبکه
کل سیستم به 3 زیرواحد اصلی شامل اینورتر، شبکه و بارها تقسیم می‌شود. مدل اینورتر شامل دینامیک کنترلر، تقسیم‌گر توان9، دینامیک فیلتر خروجی، دینامیک‌های سلف کوپلینگ10 و دینامیک کنترلر ولتاژ و جریان است.
در ادامه معادلات مربوط به حالت شبکه و بار در قاب مرجع یکی از اینورترها ارائه شده است. این قاب به عنوان قاب مرجع مشترک11 در نظر گرفته می‌شود. اینورترهای دیگر با استفاده از تکنیک انتقال مرجع که در شکل 2 نشان داده شده و در (1) تعریف گردیده است، به این قاب مرجع
شکل 2: قاب مرجع و مؤلفه‌های آن.
مشترک انتقال می‌یابند [22]. محورهای 
قاب مرجع مشترک هستند که با فرکانس 
می‌چرخند و محورهای 
و 
قاب مرجع اینورترهای 
و 
هستند که با فرکانس 
و 
چرخش می‌کنند
(1)
(2)
که در (1) و (2)، 
زاویه قاب مرجع اینورتر ام نسبت به قاب مرجع مشترک است.
2-2 مدل‌سازی فضای حالت اینورتر منبع ولتاژ
اینورتر منبع ولتاژ معمولاً برای اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه استفاده می‌شود. شکل 3 بلوک دیاگرام یک اینورتر متصل به ریزشبکه را نشان می‌دهد. در این ساختار بخش پردازش توان، متشکل از یک اینورتر سه‌ساق، فیلتر LC خروجی و سلف کوپلینگ است. با فرض یک منبع ایده‌آل از سمت مبدل مبتنی بر اینورتر، دینامیک‌های باس DC قابل صرف نظر می‌باشند. همان طور که در شکل دیده می‌شود، کنترل یک مبدل مبتنی بر اینورتر می‌تواند به 3 بخش مختلف تقسیم‌بندی شود. بخش اول، حلقه کنترل توان است که دامنه و فرکانس مؤلفه‌های اصلی ولتاژ خروجی اینورتر را با توجه به ویژگی‌های دروپ توان‌های اکتیو و راکتیو تنظیم می‌کند. بخش دوم و سوم از سیستم کنترل، کنترلر ولتاژ و جریان است که برای حذف اثر اختلالات فرکانس بالا و ارائه میرایی کافی برای خروجی فیلتر LC طراحی شده‌اند [23] و [24].
2-2-1 کنترلر توان
ایده اصلی این کنترلر، بر اساس عملکرد و کنترل گاورنر در ژنراتور سنکرون است. در یک سیستم قدرت متعارف، ژنراتور سنکرون هر گونه افزایش بار را با کاهش فرکانس با توجه به مشخصه‌های گاورنر خود به اشتراک خواهد گذاشت. این اصل در اینورترها با کاهش فرکانس مرجع انجام می‌شود. به طور مشابه با افت دامنه ولتاژ، فرایند تقسیم توان راکتیو بین منابع انجام می‌شود.
مؤلفه‌های توان لحظه‌ای اکتیو و راکتیو 
و 
توسط ولتاژ و جریان خروجی اندازه‌گیری شده، به صورت (3) محاسبه گردیده است
(3)
مؤلفه‌های توان لحظه‌ای از فیلتر پایین‌گذر12، نشان داده شده در (4)، برای به دست آوردن توان‌های اکتیو و راکتیو 
و 
مرتبط با مؤلفه اصلی عبور داده شده‌اند. در اینجا 
فرکانس قطع فیلتر پایین‌گذر است
شکل 3: بلوک دیاگرام اینورتر.
(4)
براي تقسیم توان بین اینورترهاي موازي، از مشخصه‌هاي دروپ استفاده می‌شود و افتی که در دامنه فرکانس و ولتاژ خروجی ایجاد می‌گردد، به صورت زیر است
(5)
(6)
در (5) و (6)، 
و 
فرکانس و ولتاژ نامی سیستم و 
و 
ضرایب دروپ13 می‌باشند.
کنترل‌کننده طوري طراحی شده که ولتاژ مرجع خروجی را که از روش دروپ به دست می‌آید، بر محور d منطبق کرده و مرجع محور q را برابر صفر قرار دهد. همچنین ضرایب دروپ طبق (7) به دست می‌آیند
(7)
2-2-2 کنترلرهای ولتاژ و جریان
بلوک دیاگرام کنترلر ولتاژ در شکل 4 نمایش داده شده است. همان طور که ملاحظه می‌شود، کنترلر شامل فیدبک14 و فیدفوروارد15 می‌باشد و برای تولید جریان‌های مرجع از کنترلر PI استفاده شده است. این کنترلر مرجع جریان‌ها را مشخص می‌نماید.
2-2-3 کنترلر جریان
شکل 5 ساختار کنترلر جریان را نشان می‌دهد. مراجع جریان تولیدشده به وسیله کنترلر ولتاژ به عنوان ورودی مرجع وارد کنترلر جریان می‌شوند. معادلات حالت این کنترلر به صورت زیر است.
3- پیاده‌سازی مدل سینکرونورتر
در این بخش، جزئیات لازم جهت پیاده‌سازی ساختار پیشنهادی مبتنی
شکل 4: کنترلر ولتاژ.
شکل 5: کنترلر جریان.
بر مدل سینکرونورتر تشریح می‌شود. سینکرونورتر متشکل از یک اینورتر و یک کنترلر است که باعث می‌شود اینورتر به مانند یک ژنراتور سنکرون عمل کند. سینکرونورتر در اصل یک کنترل‌کننده دروپ با الگوریتمی خاص است که رفتار قسمت مکانیکی یک ژنراتور سنکرون را الگوبرداری می‌کند. سینکرونورتر را می‌توان به صورت کلی به 2 بخش قدرت و کنترل تقسیم‌بندی کرد.
3-1 بخش قدرت
مهم‌ترین قسمت قدرت سینکرونورتر، یک مبدل DC/AC سه‌فاز (اینورتر) است که برای تبدیل توان DC به AC استفاده می‌شود. نمایی از مبدل در شکل 6 نشان داده شده است. ولتاژ DC می‌تواند خروجی
یک مبدل DC/DC یا یک مبدل AC/DC از یک منبع تولید پراکنده 16(DGS) باشد که ولتاژ ورودی مورد نیاز اینورتر را تأمین می‌کند. در خروجی مبدل مطابق شکل 6، فیلتر LC به منظور کاهش اعوجاج ناشی از سوئیچینگ قرار داده شده است.
3-2 بخش کنترل
جهت دستیابی به یک معادله دروپ بهینه، دروپ فرکانس و ولتاژ به صورت زیر بازنویسی می‌شوند [25].
در یک ریزشبکه دروپ فرکانس بدین صورت تعریف می‌شود
(8)
که در آن 
، 
و 
به ترتیب فرکانس مرجع، ضریب دروپ فرکانس و مرجع توان اکتیو می‌باشند. 
مقدار متوسط توان اکتیو است
شکل 6: دیاگرام بخش قدرت سینکرونورتر.
شکل 7: بلوک دیاگرام کنترل فرکانس.