I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   1451 ~ 1 4 6 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 2 . p p 1 4 5 1 - 1 4 6 1           1451       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Stability  ana ly sis  of photo v o ltaic g rid - co nnec ted  po w er sy stems  emplo y ing  virtua l sy nchro no us g enerato r control       Abda lla h E l G ha ly Ab du lla h H a m da n ,   M o ha ma d T a rnini   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o mp u t e r   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   B e i r u t   A r a b   U n i v e r si t y ,   B e i r u t ,   Le b a n o n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   6 2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   16 2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   28 2 0 2 6       Th e   ra p i d   i n teg ra ti o n   o p h o to v o lt a ic  (P V)  s y ste m in to   p o we n e two r k s   p o se sig n ifi c a n c h a ll e n g e to   g rid   sta b il i ty ,   i n c lu d in g   re d u c e d   in e rti a ,   v o lt a g e   flu c tu a ti o n s,  a n d   li m it e d   fa u lt   rid e - t h ro u g h   (F RT)  c a p a b il i ti e s.  Th is   stu d y   p re se n ts  a   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  o f   two   in v e rter  c o n tro l   stra t e g ies th e   sy n c h r o n o u re fe re n c e   fra m e   (S RF c o n tro ll e a n d   th e   v irt u a sy n c h ro n o u s   g e n e ra to r   (VSG c o n tr o ll e r.   h i g h - fi d e li ty   M AT LAB/S imu li n k   m o d e wa s   d e v e lo p e d ,   i n c o r p o ra ti n g   th e   e ffe c ts  o irrad ian c e   a n d   tem p e ra tu re ,   m a x imu m   p o we p o in t   trac k in g   ( M P P T),   a n d   b a tt e ry   e n e r g y   st o ra g e   sy ste m   (BES S i n tera c ti o n .   S tan d a rd iz e d   fa u lt   sc e n a rio we re   a p p li e d   a P V   p e n e tratio n   lev e ls  ra n g i n g   fro m   3 0 %   t o   1 5 0 %   in   a c c o rd a n c e   with   IEE E - 1 5 4 7 ,   IEE E - 5 1 9 ,   a n d   IEC  6 1 7 2 7   re q u irem e n ts.   Th e   re su lt sh o w   th a S RF   c o n tro a c h iev e su p e rio h a rm o n ic  su p p re ss io n ,   with   a   t o tal   h a rm o n ic   d isto rti o n   (THD)  c o n siste n tl y   b e lo 0 . 5 % ,   c o n firmin g   i ts  su it a b il it y   fo r   stro n g   g rid p rio r it izin g   p o we q u a li ty .   H o we v e r,   it sta b il it y   d e te rio ra ted   a t   h ig h e p e n e tratio n   lev e ls,  wit h   th e   v o lt a g e   o v e rsh o o re a c h in g   a p p r o x ima tel y   1 6 %   a n d   re c o v e ry   ti m e e x c e e d in g   3   s.  I n   c o n tras t,   th e   VS G   c o n tro l   d e m o n stra tes   e n h a n c e d   tran sie n t   sta b il it y   a n d   e ffe c ti v e   F RT  p e r fo rm a n c e ,   with   t h e   o v e rsh o o t   li m it e d   t o   ≤5 %   a n d   re c o v e ry   a c h iev e d   wit h in   0 . 8   a c ro ss   a ll   o p e ra ti n g   c o n d it i o n s.   Th e   m a i n   c o n tri b u ti o n   o f   th is   stu d y   li e in   th e   d irec t   b e n c h m a rk in g   o f   t h e   S RF   a n d   VSG   c o n tr o l   stra teg ies   u n d e id e n ti c a l   o p e ra ti n g   c o n d it i o n s   u si n g   a   u n ifi e d   e v a l u a ti o n   fra m e wo rk ,   in c l u d i n g   a n   e x ten d e d   a n a l y sis  b e y o n d   1 0 0 %   P p e n e tratio n .   Th e   fin d in g h ig h li g h a   fu n d a m e n tal  trad e - o ff  b e twe e n   h a rm o n ic  p e rfo rm a n c e   a n d   tran sie n sta b il it y   a n d   p ro v id e   p ra c ti c a g u id a n c e   fo se lec ti n g   a p p r o p r iate   in v e rter  c o n tr o l   stra teg ies   fo re n e wa b le - d o m in a te d   p o we sy ste m s.   K ey w o r d s :   Gr id   s tab ilit y   Gr id - f o llo win g   co n tr o l   Gr id - f o r m i n g   co n tr o l   Ph o to v o ltaic  s y s tem   Po wer   q u ality   Vir tu al  s y n ch r o n o u s   g e n er at o r   s y n ch r o n o u s   r ef e r en ce   f r am e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am ad   T a r n in i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r in g ,   Facu lt y   o f   E n g in ee r i n g ,   B eir u t A r a b   Un iv er s ity   B eir u t 1 1 - 5 0 2 0 ,   L eb an o n   E m ail:  m . tar n in i@ b au . ed u . lb       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ad v an ce m en t   o f   p h o to v o l taic  ( PV)   tech n o lo g y   is   ce n tr a to   s u s tain ab le  e n er g y   s tr ateg ies,  d r iv en   b y   clim ate  ch an g m itig atio n   an d   th n ee d   to   r ed u ce   g r ee n h o u s g as  em is s io n s   [ 1 ] .   T h g lo b al  PV  ca p ac ity   ex ce ed ed   1   T W   in   2 0 2 2   a n d   is   p r o jecte d   to   s u p p ly   m o r e   th an   3 0 o f   th elec tr icity   d em an d   b y   2 0 5 0 ,   s u p p o r ted   b y   d ec lin in g   co s ts ,   ef f icien cy   g ain s ,   an d   f av o r ab le  p o licies  [ 2 ] .   Desp ite   th is   g r o wth ,   th e   in ter m itten cy   o f   s o lar   ir r ad ia n ce   an d   lack   o f   in h er en t in e r tia  ch allen g g r i d   r eliab ilit y   an d   s tab ilit y   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   C o n v en tio n al  g r id s   r ely   o n   s y n ch r o n o u s   g e n er ato r s   f o r   in e r tia,   f r eq u e n cy   r e g u latio n ,   an d   f au lt - r id e - th r o u g h   ( FR T ) .   Ho wev er ,   PV  in v er ter s   ac as   g r id - co n n ec ted   v o ltag s o u r ce s   with o u t   p h y s ical  in er tia,   wh ich   ca n   in cr ea s t h r ate   o f   ch a n g o f   f r eq u e n cy   ( R o C o F),   v o l tag in s tab ilit y ,   an d   h ar m o n ic   d is to r tio n   in   wea k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 4 5 1 - 1461   1452   g r id s   [ 5 ] [ 7 ] .   T o   ad d r ess   th ese  is s u es,  g r id   co d es  s u ch   as  I E E E - 1 5 4 7 ,   I E E E - 5 1 9 ,   I E C   6 1 7 2 7 ,   an d   E NT SO - m an d ate  lo w - v o ltag r id e - th r o u g h   ( L VR T ) ,   h ar m o n ic  s u p p r e s s io n ,   an d   r ea ctiv c u r r en t su p p o r t [ 8 ] .   Am o n g   th e   co n tr o m eth o d s ,   th s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r am ( SR F)  co n tr o ller ,   a   g r id - f o llo win g   ap p r o ac h ,   o f f er s   ac cu r ate  ac tiv e/r ea ctiv p o wer   c o n tr o an d   ex ce llen h a r m o n ic  s u p p r ess io n   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Ho wev er ,   its   r elian ce   o n   p h ase - lo ck ed   lo o p s   ( PLL s )   r en d er s   it  less   r o b u s i n   wea k   g r id s   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   I n   co n tr ast,  th v ir tu al  s y n c h r o n o u s   g en er ato r   ( VSG) ,   g r id - f o r m in g   a p p r o ac h ,   em u lates  s y n ch r o n o u s   m ac h i n in er tia  an d   d am p in g ,   th er eb y   im p r o v i n g   th tr an s ien r esp o n s an d   f r eq u en c y   s tab ilit y   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Ho wev e r ,   it   is   m o r s en s itiv to   p ar am eter   tu n in g   a n d   is   g en e r ally   in f er i o r   in   ter m s   o f   h ar m o n ic  s u p p r ess io n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   R e c e n t   s t u d i es   r e f l e ct   t h e s e   t r ad e - o f f s :   SR F   i m p r o v e s   h a r m o n i c   s u p p r e s s i o n   a n d   t r a n s i e n t   c o n t r o l   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] ,   w h e r e a s   a d a p t i v e   V SGs   e n h a n c e   f a u l t   r i d e - t h r o u g h   a n d   i n e r t i a   s u p p o r t   [ 1 7 ] [ 2 0 ] .   H o w e v e r ,   V S p e r f o r m a n c e   i s   h i g h l y   d e p e n d en t   o n   t h e   i n e r t i a   a n d   d a m p i n g   c o e f f i c i e n ts   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] ,   a n d   c o m p a r a t i v e   e v a l u at i o n s   r e m a i n   s c a r ce ,   o f t e n   a s s es s i n g   th e   S R F   f o r   p o w e r   q u a l i t y   a n d   V S G   f o r   s t a b i li t y   u n d e r   d i f f e r en t   c o n d i t i o n s   [ 2 3 ] .   Desp ite  th ese  ad v an ce m en ts ,   s ev er al  lim itatio n s   r em ain   in   th f ield .   Ma n y   ex is tin g   s tu d ies  ad o p s im p lifie d   DC - lin k   r ep r esen ta tio n s   o r   id ea DC   s o u r ce s ,   n e g lectin g   th in f lu en ce   o f   p h o t o v o ltaic  o p e r atin g   co n d itio n s ,   s u ch   as  ir r ad ian ce   an d   tem p er atu r e,   o n   s y s tem   p er f o r m an ce .   I n   ad d itio n ,   co m p ar ativ an aly s es  b etwe en   th e   SR an d   VSG  co n tr o ller s   ar e   o f ten   co n d u cte d   u n d er   n o n - u n if o r m   o p er atin g   co n d itio n s ,   lim itin g   th v alid ity   o f   th c o n clu s io n s .   Fu r th er m o r e ,   co m p r eh e n s iv ev alu atio n s   u n d er   s h o r t - cir c u it  f au lt  s ce n ar io s   ar lim ited ,   p ar ticu lar ly   t h o s e   u s in g   s tan d a r d ized   p er f o r m a n ce   m etr ics  s u ch   as  r ec o v e r y   tim e,   R o C o F,  an d   f au lt  r id e - th r o u g h   ca p ab ilit y .   T h is   lim its   th ab ilit y   to   ass es s   r ea lis tic  g r id   b eh av io r   u n d er   d is tu r b an ce   co n d itio n s   in   th e   f ield .   T h is   s tu d y   ad d r ess es  th ese  g ap s   b y   i)   D ev elo p in g   PV  m o d el  in co r p o r atin g   ir r ad ian ce   an d   tem p er atu r ef f ec ts   with   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT) ii)  I n teg r atin g   b atter y   en er g y   s to r ag e   s y s tem   ( B E SS )   f o r   co o r d in at ed   co n tr o l;  an d   iii)  C o n d u ctin g   s y s tem atic  f au lt - b ased   e v alu atio n   ac r o s s   PV  p en etr atio n   lev els  r an g in g   f r o m   3 0 to   1 5 0 %.  Un lik p r io r   s tu d ies  with   s im p lifie d   m o d els  o r   n o n - s tan d a r d   test   co n d itio n s ,   th is   s tu d y   em p lo y s   I E E E /I E C - alig n ed   b en ch m ar k i n g   m etr ics,  in clu d in g   to tal  h ar m o n ic   d is to r tio n   ( T HD) ,   r ec o v er y   tim e,   an d   FR T   co m p lian ce ,   with   s tr ess   s ce n ar io s   u p   to   1 5 0 p en etr atio n   to   em u late  o v er - g en er ati o n   co n d i tio n s .   T h co n tr ib u tio n   o f   th is   s tu d y   s tem s   f r o m   ass ess in g   th SR an d   VSG  co n tr o s tr ateg ies  u n d er   th e   s am o p er atin g   co n d itio n s   wi th in   u n if ied   b en ch m ar k in g   f r am ewo r k .   T h r esu lts   s h o th at  SR co n tr o is   b etter   s u ited   f o r   s tr o n g   g r id s   wh er h ig h   p o wer   q u ality   is   e s s en tial,  wh ile  VSG  co n tr o d em o n s tr ates  g r ea ter   r o b u s tn ess   in   wea k   o r   lo w - in er tia  s y s tem s .   T h ese  f in d in g s   p r o v id p r ac tical  g u i d an ce   f o r   th e   d esig n   a n d   o p er atio n   o f   s tab le  PV - d o m in ated   p o wer   s y s tem s   ac r o s s   r an g o f   g r id   co n d itio n s .       2.   M E T H O D   T h is   s tu d y   e m p lo y s   MA T L AB /Si m u lin k - b ased   s im u latio n   f r a m ewo r k   to   ev alu ate   an d   c o m p ar e   th e   p er f o r m an ce   o f   SR an d   VSG   co n tr o s tr ateg ies  f o r   g r id - co n n ec ted   PV  s y s tem s .   T h e   an al y s is   was  co n d u cte d   u n d er   id en tical  o p er atin g   an d   d is tu r b an ce   c o n d itio n s   t o   en s u r f air   an d   co n s is ten co m p a r is o n   in   ac c o r d a n ce   with   th I E E E /I E C   r eq u ir em e n ts .     2 . 1 .     Sy s t e m   o v er v iew   T h s im u lated   s y s tem   co n s is t ed   o f   g r i d - co n n ec ted   PV  g e n er atio n   u n it  in ter f a ce d   th r o u g h   DC DC   b o o s co n v e r ter   a n d   a   v o lt ag s o u r ce   in v er te r   ( VSI ) ,   wh i ch   was  co n n ec ted   to   th g r id   v ia  an   L C L   f ilter   at  th p o in o f   co m m o n   co u p lin g   ( PC C ) .   T h PV   ar r ay   o p er ates  u n d er   f ix ed   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s   with   ir r ad ian ce   s et  to   1 0 0 0   W /m ²  a n d   tem p er at u r m ain tain e d   at  2 5   °C .   MPPT  was  im p lem en ted   u s in g   th p er tu r b   an d   o b s er v e   ( P& O)   alg o r ith m .   b atter y   en e r g y   s to r ag s y s tem   ( B E SS )   r ated   at  6 0   k W   was  in teg r ated   o n   th e   DC   s id to   s u p p o r t th tr a n s ien t p o wer   e x ch an g d u r in g   d is tu r b an ce s .   I n   th is   s tu d y ,   th e   PV  g en e r atio n   was  m ain tain e d   c o n s tan at   3 6   k W   f o r   all  s im u latio n   s ce n ar io s .   T h e   PV  p en etr atio n   lev el  is   d ef in ed   b y   v ar y in g   th lo ad   d em a n d   wh ile  k ee p in g   th PV  o u tp u co n s tan t.  T h is   ap p r o ac h   en ab les  co n tr o lled   ev alu atio n   o f   th s y s tem   p er f o r m an ce   ac r o s s   p en etr atio n   lev els  r an g in g   f r o m   3 0 to   1 5 0 %,  en s u r in g   th at  v ar iatio n s   in   th s y s tem   b eh av io r   ar attr ib u ted   to   th lo ad in g   co n d itio n s   r ath er   th an   ch an g es in   g en e r atio n .   T h e   s i m u l at i o n   w as   p e r f o r m e d   i n   a   d i s c r et e   e n v i r o n m e n t   u s i n g   a   f i x e d - s t e p   s o l v e r   w it h   a   s a m p l i n g   t i m o f   1 0   µ s ,   a l l o w i n g   a n   a c c u r at e   r e p r e s e n t at i o n   o f   t h e   s wi t ch i n g   d y n a m i c s   a n d   c o n t r o l   r e s p o n s e s .   T h e   t o t al  s i m u l at i o n   d u r a t i o n   w as   5   s ,   c o v e r i n g   t h e   p r e - f a u l t ,   f a u l t ,   a n d   p o s t - f a u l t   o p e r a t i n g   i n te r v a l s .   T h e   o v e r a ll  c o n f i g u r a t i o n   o f   t h e   g r i d - c o n n e c t e d   PV   s y s te m   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 ,   a n d   t h e   S R a n d   V SG   c o n t r o i m p l e m e n t a ti o n s   a r e   il l u s t r a t e d   i n   Fi g u r e   2 .   T h m a i n   e l e c t r ic a l   a n d   c o n t r o p a r a m e te r s   u s ed   i n   t h s i m u l a t i o n   a r e   l is t e d   i n   T a b le   1 .   M e as u r em e n t   b l o c k s   a r e   i m p l e m e n t e d   a t   t h e   PC C   t o   r e c o r d   s y s t e m   v a r i a b l e s ,   i n c l u d i n g   v o l t a g e ,   c u r r e n t ,   T H D ,   v o lt a g e   d e v i a t i o n s ,   a n d   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   i n d i c at o r s   u s e d   i n   t h e   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S ta b ilit a n a lysi s   o f p h o to vo lt a ic  g r id - co n n ec ted   p o w er sys t ems e mp lo yin g   virt u a l     ( A b d a lla h   E l G h a ly )   1453       Fig u r 1 .   Gen e r al  m o d el  o f   th g r id - c o n n ec ted   PV sy s tem           Fig u r 2 .   Mo d el  o f   th g r i d - co n n ec ted   PV sy s tem   with   SR F/ VSG  co n tr o l c o n f i g u r atio n s       T ab le  1 .   Sy s tem   p ar a m eter s   f o r   SR F a n d   VSG  co n tr o l im p le m en tatio n   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   R f   ( i n v e r t e r   si d e )   Rf   0 . 1   Ω   DC - l i n k   v o l t a g e   V d c   8 0 0   V   Lf   ( i n v e r t e r   s i d e )   Lf   5   mH   Rc   f i l t e r   b r a n c h   Rc   0 . 5   Ω   R g   ( g r i d   s i d e )   Rg   0 . 0 3   Ω   Cc    f i l t e r   b r a n c h   Cc   4 0   µ F   Lg   ( g r i d   s i d e )   Lg   0 . 3 5   mH   J (V S G   i n e r t i a   c o n st a n t )   J   0 . 5   s   F r e q u e n c y   f   5 0   H z   D   ( V S G   d a m p i n g   f a c t o r )   D   1 0   p u · s   G r i d   v o l t a g e   ( L - L   R M S )   V   g r i d   3 8 0   V             2 . 2 .     Sy nchro no us   re f er ence   f ra m ( SRF)   co ntr o l   T h SR co n tr o ller   is   a   wid e ly   ad o p ted   g r i d - f o llo win g   m e th o d   th at  r eg u lates  ac tiv an d   r ea ctiv cu r r en ts   b y   s y n ch r o n izin g   wi th   th e   g r id   u s in g   a   PLL .   I n   th d q   r o tatin g   f r am e ,   p r o p o r t io n al in teg r al   ( PI)   r eg u lato r s   in d ep e n d en tly   c o n tr o th cu r r en co m p o n e n ts ,   en ab lin g   ac cu r ate  p o wer   r e g u latio n   an d   r o b u s t   h ar m o n ic  s u p p r ess io n   [ 2 4 ] .   T h is   s tr u ctu r is   well - s u ited   f o r   s tiff   g r id s   b u ex h ib its   r ed u ce d   r o b u s tn ess   u n d er   weak - g r id   co n d itio n s   o win g   t o   its   r elian ce   o n   th PLL .   T h g en er al  co n tr o s ch em is   illu s tr ated   in   Fig u r 3 .   Alth o u g h   th e   SR co n tr o ller   p r o v id es   r eliab le  b e n ch m ar k   f o r   h a r m o n ic  p e r f o r m an ce ,   it  lack s   th ca p ab ilit y   to   em u late  p h y s ical  in er tia  o r   d am p in g .   T h is   lim itatio n   m o tiv ates  th u s o f   VSG  co n tr o l,  wh ich   is   d escr ib ed   in   th f o llo win g   s u b s ec tio n   as  th m ain   f o c u s   o f   th is   s tu d y .     2 . 3 .     Virt ua l sy nchro no us   g ener a t o ( VSG )   co ntr o l   T h VSG  co n tr o ller   is   g r id - f o r m in g   s tr ateg y   th at  em u lates  s y n ch r o n o u s   g en e r ato r   d y n am ics  b y   in tr o d u cin g   v ir tu al  in e r tia  an d   d am p in g   ef f ec ts .   T h s im p l if ied   co n tr o s tr u ctu r is   s h o wn   in   Fig u r 4 .   I ts   b eh av io r   is   g o v er n ed   b y   th s win g   in   ( 1 )   [ 2 5 ] .     {   =  = ( 0 )   = 0   ( 1 )     I n   th is   c o n tex t,   ω   a n d   ω ₀  r e p r esen th in s tan tan e o u s   an g u lar   s p ee d   a n d   n o m i n al  f r e q u e n cy   o f   th e   g r id ,   r esp ec tiv ely .   T m   an d   T e   c o r r esp o n d   to   th m ec h an ical  t o r q u an d   elec tr o m ag n etic  to r q u e,   wh ile  P m   an d   P   d en o te  th m ec h a n ical  in p u p o wer   an d   elec tr ical  o u t p u p o wer ,   r esp ec tiv ely .   J   r ef er s   to   th m o m en o f   in er tia,   is   th d am p in g   f a cto r ,   an d   δ  r e p r esen ts   th p o wer   an g le.   T o   em u late  th e   p r im ar y   f r eq u e n cy   r eg u latio n   b e h av io r   o f   co n v en tio n al  s y n ch r o n o u s   m ac h in e,   p r im m o v e r   co n tr o is   in co r p o r ated   in to   th e   VSG  s tr u ctu r e.   T h v ir tu al  p r i m m o v er   co n tr o l is d escr ib ed   b y   ( 2 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 4 5 1 - 1461   1454   = + ( 0 )   ( 2 )     B y   s u b s titu tin g   ( 2 )   in to   ( 1 )   an d   ap p ly i n g   th L a p lace   tr an s f o r m atio n ,   th cl o s ed - lo o p   f r e q u en cy   r esp o n s is   o b tain ed   as ( 3 ) ,   wh er th eq u iv alen t tim co n s tan t a n d   d r o o p   co ef f icien t a r d ef i n ed   in   ( 4 ) ,   r esp ec tiv ely .     0 = 1 0 + 0 + =  + 1   ( 3 )     { = 0 0 + = 1 0 +   ( 4 )     As  s h o wn   in   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,   th in er tia  co n s tan J   an d   d am p in g   f ac to r   g o v er n   th f r eq u e n cy   d y n am ics  o f   th e   s y s tem .   lar g e r   J   p r o v id es  s tr o n g er   in er tial  s u p p o r an d   lim its   th f r eq u e n cy   d ev i atio n   b u t   s lo ws  th e   tr an s ien r esp o n s e,   wh e r ea s   s m aller   J   ac ce ler ates  th d y n am ics  y et  r is k s   in s tab ilit y   if   th d am p in g   is   in ad eq u ate.   T h e   d am p i n g   f ac to r   c o n tr o ls   th e   o s cillatio n s : h ig h er   v alu es  s u p p r ess   th s win g s ,   wh er ea s   lo we r   v alu es  m ay   ca u s s u s tain ed   o s cillatio n s .   I m p r o p er   tu n in g   o f   J   an d   D   ca n   d estab ilize  th s y s tem in   p r ac tice,   lo in er tia  with   o p tim ized   d am p in g   en ab les  f ast  tr a n s ien ts ,   wh er ea s   h ig h   in er tia  wi th   ad d e d   d am p in g   en h an ce s   r o b u s tn ess   [ 2 6 ] .   Vo ltag r eg u latio n   is   ac h iev ed   v ia  r ea ctiv p o wer v o ltag d r o o p   co n tr o l a s   ( 5 ) .     = + ( )   ( 5 )     I n   ( 5 ) ,     an d       d en o te  th e   r ated   an d   r ef er e n ce   v o ltag es,  r esp ec tiv ely .     r ep r esen ts   th r e f e r en ce   r ea ctiv p o wer ,   wh ile  Q   in d i ca tes  th ac tu al  r ea ctiv e   p o w er   d eliv er e d   b y   th e   s y s tem .   T h p ar a m eter     r ef er s   to   th e   r ea ctiv p o wer v o ltag d r o o p   co ef f icien t.   T h is   co n tr o m ec h an is m   en a b les  d e ce n tr alize d   v o lta g r eg u latio n   b y   ad j u s tin g   th e   in v er ter   o u tp u v o ltag ac c o r d in g   to   th e   r ea ctiv e   p o wer   d e m a n d .   A n   a p p r o p r iate   ch o ice  o f     f ac ilit ates   ac cu r ate  r ea ctiv p o wer   s h ar in g   am o n g   m u ltip le  in v er ter s   an d   im p r o v es  th o v er all   v o ltag s tab ilit y   o f   t h s y s te m .   As  s h o wn   in   Fig u r e   4 ,   th VSG  ap p r o ac h   m im ics  s y n ch r o n o u s   m ac h in e   d y n am ics,  p r o v id in g   an   in e r tial  r esp o n s e,   f r eq u en cy   s tab ilit y ,   an d   r o b u s f au lt  r id e - th r o u g h .   I ts   ef f ec tiv en ess   d ep en d s   s tr o n g ly   o n   th p r o p e r   tu n in g   o f   t h in er tia  ( J ) ,   d am p in g   ( D) ,   an d   d r o o p   c o ef f icien ts .           Fig u r 3 .   C o n tr o l stru ctu r f o r   s y n ch r o n o u s ly   r o tatin g   r e f er e n ce   f r am [ 2 4 ]           Fig u r 4 .   Simp lifie d   s win g - b a s ed   v ir tu al  s y n ch r o n o u s   g en er ato r       2 . 4 .     Sim ula t i o n pro ce du re   T h s y s tem   was  in itially   o p er ated   u n d er   s tead y - s tate  co n d itio n s   at  s p ec if ie d   ir r a d ian ce   an d   tem p er atu r e.   th r ee - p h ase  s h o r t - cir cu it  f au lt  was  th en   a p p li ed   at  th PC C   f o r   d u r atio n   o f   0 . 2   s   to   r e p r esen s ev er d is tu r b a n ce .   Fo llo win g   f au lt  clea r a n ce ,   t h tr an s ien t   r ec o v e r y   b eh av io r   was  r ec o r d ed .   T h e   s im u latio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S ta b ilit a n a lysi s   o f p h o to vo lt a ic  g r id - co n n ec ted   p o w er sys t ems e mp lo yin g   virt u a l     ( A b d a lla h   E l G h a ly )   1455   was  r ep ea ted   f o r   PV  p en etr a tio n   lev els  r an g in g   f r o m   3 0 to   1 5 0 b y   v ar y in g   th l o ad   d e m an d   wh ile   m ain tain in g   co n s tan PV  g en e r atio n .   I d e n tical  s y s tem   co n f ig u r atio n s   an d   d is tu r b a n ce   co n d itio n s   wer ap p lied   to   b o th   t h SR F a n d   VSG  co n tr o l stra teg ies to   en s u r r e p r o d u cib ilit y   an d   o b jectiv co m p ar is o n .     2 . 5 .     E v a lua t i o n m et rics   T h p er f o r m a n ce   o f   th c o n tr o s tr ateg ies  was  ev alu ated   u s in g   s et  o f   m etr ics  th at  ca p tu r ed   b o th   p o wer   q u ality   a n d   d y n am ic  s tab ilit y .   T HD  was  u s ed   to   ass e s s   th cu r r en q u ality .   T h v o l tag o v er s h o o ( %)  an d   v o ltag s u r g ( V)   q u an tif y   th m ag n itu d o f   tr a n s ien t v o ltag d ev iatio n s   d u r in g   d is tu r b an ce s ,   wh er ea s   th e   tr an s ien t r ec o v er y   tim ( s )   r e p r esen ts   th tim r eq u ir ed   f o r   th s y s tem   to   r etu r n   to   s tead y - s tate  o p er atio n .   Fre q u en cy   s tab ilit y   is   ev alu ate d   u s in g   th e   r ate  o f   c h an g e   o f   f r eq u en c y   ( R o C o F)  a n d   f r eq u e n cy   n ad ir ,   d ef in ed   as  th m in im u m   f r e q u en cy   r e ac h ed   d u r in g   d is tu r b an ce .   I n   ad d itio n ,   th p o wer   an g le  ( δ)   was  m o n ito r ed   to   ass ess   th s y s tem   s y n ch r o n is m   an d   o v er all  s tab ilit y .   All  m ea s u r em en ts   w er o b tain e d   at  t h PC C   u s in g   s im u latio n   m o n ito r in g   to o ls ,   en s u r i n g   co n s is ten cy   an d   ac c u r ac y   ac r o s s   all  s ce n ar io s .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   ev alu ates  th c o m p ar ativ p e r f o r m an ce   o f   th e   SR an d   VSG  co n tr o s tr ate g ies  u n d er   PV  p en etr atio n   v alu es  ch an g i n g   f r o m   3 0 to   1 5 0 %,  d ep e n d in g   o n   th s y s tem   m o d el  d e f in ed   in   Sectio n   2 .   T h an aly s is   co n s id er ed   k e y   p er f o r m an ce   in d icato r s ,   in clu d in g   T HD,   v o lta g r eg u latio n   ( %VR ) ,   tr an s ien o v er s h o o t,   r ec o v er y   tim e,   v o lt ag s u r g e,   f r eq u en cy   d y n a m ics,  an d   p o wer   an g le  δ ( r ad ) .   T h ev al u atio n   was  co n d u c ted   in   ac co r d a n ce   with   th e   co n tr o s tr ateg ies  an d   p er f o r m an ce   ch ar ac ter is tics   r ep o r ted   in   th e   liter atu r [ 1 7 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 7 ] ,   as   well  as  in ter n atio n al  g r id   s tan d ar d s ,   in cl u d in g   IEEE - 1 5 4 7   [ 2 8 ] ,   I E E E - 5 1 9   [ 2 9 ] ,   an d   I E C   6 1 7 2 7   [ 3 0 ] .   R ep r e s en tativ wav ef o r m s   at  1 0 0 % PV  p en etr atio n   ar p r esen ted   f o r   b o th   n o r m al  an d   f au lted   o p e r atin g   co n d i tio n s ,   as  s h o wn   in   Fig u r es   5 8 .   T h s y s tem   p er f o r m an ce   at  lo wer   ( 3 0 %)  an d   h ig h er   ( 1 2 5 % 1 5 0 %)  p e n etr atio n   lev els  is   s u m m ar ized   in   T ab les  2   an d   3 ,   an d   co m p ar ativ o v er v iew  o f   all  s ce n ar io s   is   p r o v id e d   in   Fig u r 9 .   T h is   u n if ied   ev alu a tio n   u n d e r   id en tical   o p er atin g   co n d itio n s   en a b les  a   co n s is ten ass ess m en o f   th e   SR an d   VSG  p er f o r m an ce s   an d   h ig h lig h ts   th ei r   o p er atio n al  lim its   u n d er   in cr ea s in g   PV p en etr atio n .     3 . 1 .     No r m a o pera t io n per f o rm a nce   Un d er   s tead y - s tate  co n d itio n s ,   b o th   co n tr o ller s   m ain tain ed   s y n ch r o n is m   with   th g r id   at  all   p en etr atio n   lev els.  Ho wev er ,   d is tin ct  d if f er en ce s   wer o b s er v ed   in   th h ar m o n ic  p er f o r m an ce   an d   v o ltag e   r eg u latio n ,   as  illu s tr ated   in   Fi g u r es  5   an d   6   a n d   s u m m ar ize d   in   T ab les  2   an d   3 .   T h SR co n tr o ller   ( Fig u r 5   an d   T ab le  2 )   d em o n s tr ated   ex ce llen h ar m o n ic  s u p p r ess io n ,   with   th T HD  co n s is ten tly   b elo 0 . 5 %,  th er e b y   s atis f y in g   th lim its   d ef in ed   in   I E E E - 5 1 9   [ 2 9 ] .   s lig h o v er v o ltag co n d itio n   ( %VR     −1 . 5 %)  was  o b s er v ed   at  h ig h er   p en etr atio n   lev els,  p r im ar ily   b ec au s o f   th in c r ea s ed   ac tiv p o wer   in jectio n   an d   d e p en d e n ce   o n   PLL   d y n am ics.  T h e   p o wer   a n g le  δ r em ain ed   s tab le  at  a p p r o x im ately   0 . 2   r ad ,   i n d icatin g   s tr o n g   s y n c h r o n is m .   I n   co n tr ast,  th e   VSG  co n tr o ll er   ( Fig u r e   6   an d   T ab le   3 )   ac h iev ed   tig h ter   v o ltag e   r eg u lat io n ,   with   | %V R |   n o ex ce ed in g   1 . 8 1 ac r o s s   all  p en etr atio n   lev els  an d   r em ain in g   with in   ap p r o x im a tely   1 . 5 f o r   m o s t   o p er atin g   p o i n ts .   T h e   T HD  r a n g ed   b etwe en   1 . 1 4 an d   1 . 7 6 %,  r em ain in g   with in   I E E E - 5 1 9   co m p lian ce   [ 2 9 ] .   T h is   b eh av io r   is   attr ib u ted   t o   d r o o p - b ased   v o ltag e   r eg u latio n   an d   v ir tu al  in er tia,   w h ich   en h an ce   p o wer   s h ar in g   an d   g r id   s u p p o r t.  T h p o wer   an g le  δ  s tab ilized   at  ap p r o x im ately   0 . 2 5   r a d ,   r ef lecti n g   im p r o v ed   ac tiv e   p o wer   tr an s f er   ca p ab ilit y .   T h ese  r esu lts   co n f ir m   cle ar   tr ad e - o f f   b etwe en   th e   two   co n tr o s tr ateg ies  u n d er   s t ea d y   s tate  co n d itio n s .   T h SR co n tr o ll er   p r o v id es  s u p er i o r   h ar m o n ic  s u p p r ess io n   b ec au s its   cu r r en r e g u latio n   is   d ir ec tly   s y n ch r o n ized   with   th g r id   t h r o u g h   th d q   r e f er en ce   f r am e,   wh er ea s   th VSG  co n tr o ller   ac h iev es   tig h ter   v o ltag s u p p o r t h r o u g h   d r o o p - b ased   r eg u latio n   an d   v ir tu al  in er tia.   Acc o r d in g ly ,   th SR is   m o r s u itab le  wh en   p o wer   q u ality   i s   th d o m in an o b jectiv e,   wh er ea s   th VSG  o f f er s   s tr o n g er   v o ltag s u p p o r t   ca p ab ilit y   u n d er   v a r y in g   o p er a tin g   co n d itio n s .       T ab le  2 .   Per f o r m an ce   o f   SR F c o n tr o l u n d er   v ar y i n g   PV p en etr atio n   lev els d u r in g   n o r m al  o p er atio n   a n d   p o s t - SC C   ( 0 . 2   s )   P V   p e n e t r a t i o n   l e v e l   P V   ( k W )   Lo a d   ( k W )   P C C   v o l t a g e   n o r m a l   G r i d   v o l t a g e   (V)   TH D   ( %)   %VR  n o r m a l   V o l t a g e   a t   P C C   ( V )   p o s t   S C C   %VR  p o st   S C C   V   su r g e   p o s t   S C C   Tr a n s i e n t   t i m e   ( s)   O v e r sh o o t   ( %)   3 0 %   3 6 . 0   1 2 0 . 0   3 7 2 . 3 2   3 8 0   0 . 2   2 . 0 6   3 7 9 . 6 7   0 . 0 9   3 9 1 . 9 2   1 . 9   3   5 0 %   3 6 . 0   7 2 . 0   3 7 7 . 2 2   3 8 0   0 . 2 3   0 . 7 4   3 8 9 . 4 7   2 . 4 9   3 9 5 . 5 9   2 . 2   4   7 0 %   3 6 . 0   5 1 . 4 3   3 7 8 . 4 5   3 8 0   0 . 3 3   0 . 4 1   3 9 1 . 9 2   3 . 1 4   3 9 8 . 0 4   2 . 4   5   1 0 0 %   3 6 . 0   3 6 . 0   3 8 5 . 7 9   3 8 0   0 . 4   - 1 . 5   3 9 4 . 3 7   3 . 7 8   4 2 8 . 6 6   2 . 6   13   1 2 5 %   3 6 . 0   2 8 . 8   3 8 0 . 9   3 8 0   0 . 3 4   - 0 . 2 4   3 9 4 . 3 7   3 . 7 8   4 4 0 . 9 1   2 . 9   16   1 5 0 %   3 6 . 0   2 4 . 0   3 8 2 . 1 2   3 8 0   0 . 3 6   - 0 . 5 5   3 9 1 . 9 2   3 . 1 4   4 3 1 . 1 1   3 . 1   13   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 4 5 1 - 1461   1456   T ab le  3 .   Per f o r m an ce   o f   VSG  co n tr o l u n d er   v ar y i n g   PV p en etr atio n   lev els d u r in g   n o r m al  o p er atio n     an d   p o s t - SC C   ( 0 . 2   s )           Fig u r 5 .   SR F c o n tr o p er f o r m an ce   at  1 0 0 % PV  p en etr atio n   d u r in g   n o r m al  o p e r atio n ,   s h o win g   th v o lta g e,   cu r r en t,  p o wer ,   f r eq u en cy   r esp o n s e,   an d   p o wer   a n g le  δ           Fig u r 6 .   VSG  co n tr o ls   p er f o r m an ce   at  1 0 0 % PV  p en etr atio n   d u r i n g   n o r m al  o p er atio n ,   s h o win g   v o lta g e,   cu r r en t,  p o wer ,   f r eq u en cy   r esp o n s e,   an d   p o wer   a n g le  δ       3 . 2 .     F a ult  ride - t hro ug h a nd   t ra ns ient   re s po ns e   T h tr an s ien p e r f o r m an ce   o f   b o th   c o n tr o ller s   was  ev alu ate d   u n d er   a   0 . 2   s   th r ee - p h ase  s h o r t - cir cu it   f au lt  at  th e   1 0 0 PV  p en etr at io n   lev el,   as  illu s tr ated   i n   Fig u r es  7   an d   8   an d   s u m m a r ized   in   T a b les  2   an d   3 .   T h SR co n tr o ller   ( Fig u r 7   an d   T a b le  2 )   ex h ib ited   s ig n if ican tr an s ien s tr ess ,   with   th v o ltag o v er s h o o t   r ea ch in g   a p p r o x im ately   1 3 %,  th s u r g v o ltag in c r ea s in g   t o   ap p r o x im ately   4 2 8 . 6 6   V,   an d   th r ec o v er y   tim e   ex ten d in g   to   a p p r o x im ately   2 . 6   s .   T h f r eq u en cy   d r o p p ed   to   ap p r o x im ately   4 9 . 7   Hz,   ac co m p an ied   b y   h ig h   r ate  o f   ch an g o f   f r eq u e n cy   ( R o C o F),   wh er ea s   th p o wer   a n g le  δ  in c r ea s ed   to   ap p r o x im ately   0 . 9   r ad   b ef o r e   r ec o n v e r g in g .   T h is   r esp o n s in d icate s   th at  th g r id - f o llo w in g   s tr u ctu r is   m o r s en s iti v to   s ev er f a u lts   b ec au s th s y n ch r o n izatio n   d ep en d s   o n   th PLL   tr ac k i n g   o f   th d is tu r b ed   g r id   v o ltag e .   C o n s eq u en tly ,   th e   P V   p e n e t r a t i o n   l e v e l   P V   ( k W )   Lo a d   ( k W )   P C C   v o l t a g e   n o r m a l   G r i d   v o l t a g e   (V)   TH D   ( %)   %VR  n o r m a l   V o l t a g e   a t   P C C   (V)  p o s t   S C C   %VR  p o s t   S C C   V   su r g e   p o s t   S C C   Tr a n s i e n t   t i m e   ( s)   O v e r sh o o t   ( %)   3 0 %   3 6 . 0   1 2 0 . 0   3 7 7 . 0   3 8 0   1 . 1 4   0 . 7 4   3 7 9 . 6 7   - 0 . 0 9   3 7 9 . 6 7   0 . 7   0   5 0 %   3 6 . 0   7 2 . 0   3 8 1 . 0   3 8 0   1 . 3 5   - 0 . 2 4   3 8 5 . 7 9   1 . 5 2   3 9 1 . 9 2   0 . 8   3   7 0 %   3 6 . 0   5 1 . 4 3   3 8 3 . 0   3 8 0   1 . 5   - 0 . 8 7   3 8 7 . 0 2   1 . 8 5   3 9 6 . 8 2   0 . 8   4   1 0 0 %   3 6 . 0   3 6 . 0   3 8 6 . 0   3 8 0   1 . 7 6   - 1 . 5   3 8 8 . 2 4   2 . 1 7   3 9 9 . 2 7   0 . 8   5   1 2 5 %   3 6 . 0   2 8 . 8   3 8 6 . 0   3 8 0   1 . 2   - 1 . 5   3 8 8 . 2 4   2 . 1 7   3 8 8 . 2 4   0 . 6   2   1 5 0 %   3 6 . 0   2 4 . 0   3 8 7 . 0   3 8 0   1 . 1 5   - 1 . 8 1   3 8 7 . 0 2   1 . 8 5   3 8 9 . 4 7   0 . 6   2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S ta b ilit a n a lysi s   o f p h o to vo lt a ic  g r id - co n n ec ted   p o w er sys t ems e mp lo yin g   virt u a l     ( A b d a lla h   E l G h a ly )   1457   co n tr o ller   ex p er ien ce s   lar g e r   tr an s ien ex cu r s io n s   an d   s l o wer   p o s t - f au lt  r ec o v er y ,   c o n s is ten with   th e   lim itatio n s   r ep o r ted   in   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   w h ile  also   ap p r o ac h in g   o r   ex ce ed in g   th e   lim its   d ef in ed   in   I E E E - 1 5 4 7   [ 2 8 ]   an d   I E C   6 1 7 2 7   [ 3 0 ] .   I n   co n tr ast,  th VSG  co n tr o lle r   ( Fig u r 8   a n d   T a b le  3 )   d em o n s tr ated   s u p er io r   tr a n s ien p er f o r m an ce ,   with   th o v er s h o o t   lim ited   to   5 an d   r ec o v er y   ac h iev ed   w ith in   0 . 8   s .   T h e   f r e q u en c y   n a d ir   r em ain ed   clo s to   th n o m in al  v al u o f   a p p r o x i m ately   4 9 . 8 5   Hz,   an d   th p o wer   an g le  δ  ex h ib ited   well - d am p ed   o s cillatio n s   th r o u g h o u t h p o s t - f a u lt  in ter v al.   T h is   im p r o v ed   b eh av i o r   ar is es  f r o m   th v ir tu al  in er tia  an d   d am p in g   em b ed d e d   in   th VSG  s tr u ctu r e,   wh ich   m o d er ate  th e   f r e q u en cy   d e v iatio n ,   r e d u ce   o s cillato r y   b e h av io r ,   an d   s u p p o r t   f aster   r esto r atio n   o f   v o ltag an d   s y n ch r o n is m   af ter   f au lt  clea r an ce .   T h ese   f in d in g s   ar co n s is ten with   p r ev io u s   s tu d ies o n   VSG - b ased   co n tr o l stra teg ies [ 1 7 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 7 ] .     3 . 3 .     H i g h penet ra t io n a na ly s is   ( 1 2 5 1 5 0 %)   T o   ass ess   th s y s tem   r o b u s tn ess   u n d er   ex tr em o p e r atin g   co n d itio n s ,   th an aly s is   was  ex ten d ed   to   PV  p en etr atio n   lev els  o f   1 2 5 % 1 5 0 %,  as  s u m m ar ized   in   T ab les  2   an d   3 ,   an d   illu s tr ated   in   Fig u r 9 .   T h SR F   co n tr o ller   ( T ab le  2   a n d   Fig u r 9 )   ex h ib ited   n o ticea b le  p e r f o r m an ce   d e g r ad atio n   at  h ig h   p en etr atio n   lev els.   T h v o ltag e   o v e r s h o o r ea ch e d   1 6 at  1 2 5 p en etr atio n ,   wh er ea s   th tr an s ien r ec o v er y   tim in cr ea s ed   to   3 . 1   s   at  1 5 0 % p en etr atio n .           Fig u r 7 .   SR F c o n tr o p er f o r m an ce   at  1 0 0 % PV  p en etr atio n   d u r in g   0 . 2 - s   f au lt,  s h o win g   v o ltag e,   cu r r en t,  ac tiv p o wer ,   f r eq u e n cy   r esp o n s e,   an d   p o wer   an g le  δ           Fig u r 8 .   VSG  co n tr o ls   p er f o r m an ce   at  1 0 0 % PV  p en etr atio n   d u r i n g   0 . 2 - s   f a u lt,  s h o win g   v o ltag e,   c u r r en t,   ac tiv p o wer ,   f r eq u e n cy   r esp o n s e,   an d   p o wer   an g le  δ       I n   ad d itio n ,   th s u r g v o ltag in cr ea s ed   to   4 4 0 . 9 1   at  1 2 5 p en etr atio n   an d   r em ain ed   h ig h   at   4 3 1 . 1 1   at  1 5 0 p en etr atio n ,   ex ce ed in g   th ac ce p tab le  li m its   d ef in ed   in   I E E E - 1 5 4 7   [ 2 8 ]   an d   I E C   6 1 7 2 7   [ 3 0 ] .   T h p o wer   an g le  δ  a p p r o ac h ed   1   r ad ,   i n d icatin g   wea k en ed   s y n ch r o n is m   an d   r ed u ce d   s tab ilit y   m ar g in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 4 5 1 - 1461   1458   u n d er   h ig h ly   s tr ess ed   o p er atin g   co n d itio n s .   I n   co n tr ast,  th VSG  co n tr o ller   ( T ab le  3   a n d   Fig u r 9 )   m ain tain e d   s tab le  o p er atio n   ac r o s s   th s am h ig h   p en etr atio n   r an g e .   T h o v er s h o o r em ai n ed   lim ited   to   2 %,  th r ec o v er y   tim was  r ed u ce d   to   0 . 6   s ,   a n d   th s u r g v o ltag r em ain e d   with in   th r elativ ely   n ar r o r an g o f   3 8 8 . 2 4 3 8 9 . 4 7   V.   T h f r e q u en c y   n ad i r   r em ain ed   ab o v 4 9 . 8   Hz,   a n d   th o s cillatio n s   o f   th e   p o wer   an g le  δ  wer well - d am p ed ,   co n f i r m in g   s tr o n g   s y n ch r o n is m   an d   s u p e r io r   d y n a m ic  s tab ilit y .   T h ese  r esu lts   d em o n s tr ate  th at  th VSG  co n tr o ller   p r o v id es  s u b s tan tially   g r ea ter   r o b u s tn ess   th an   th SR co n tr o ller   u n d er   o v er g e n er atio n   an d   h ig h - p e n etr atio n   co n d itio n s .   I n   p a r ticu lar ,   th e   co n tr ast  b ec o m es   m o r p r o n o u n ce d   ab o v 1 0 0 p en etr atio n ,   wh er th SR co n tr o ller   s h o ws  clea r   d eg r ad atio n   in   th e   o v er s h o o t,   s u r g e   v o ltag e,   an d   r ec o v er y   tim e,   wh e r ea s   th V SG  co n tr o ller   p r eser v es  s tab le  an d   well - d am p ed   b eh av io r .   T h is   ex ten d ed   a n aly s is   u p   to   1 5 0 p en etr atio n   s tr en g th en s   th p r ac tical  r elev an ce   o f   th s tu d y   b y   r ev ea lin g   th o p er atin g   lim its   o f   b o th   s tr ateg ies  u n d er   s tr ess ed   co n d itio n s ,   wh ich   a r n o t   c o m m o n l y   ex a m in ed   in   d ir ec t c o m p ar ativ s tu d ies.     3 . 4 .     Co m pa riso n wit t he  s t a t o f   t he  Art   T h p er f o r m an ce   tr e n d s   ac r o s s   all  P p en etr atio n   lev els  ar s u m m ar ized   in   T a b les  2   an d   3   an d   illu s tr ated   in   Fig u r 9 .   T h S R co n tr o ller   ( T ab le  2   an d   Fig u r 9 )   c o n s is ten tly   ac h iev e d   lo T HD  v alu es  b elo 0 . 5 %,  c o n f ir m i n g   its   s u itab ilit y   f o r   a p p licatio n s   th at   p r io r itize  p o wer   q u ality   an d   r em ain   well  with in   th lim its   s p ec if ied   b y   th I E E E - 5 1 9   [ 2 9 ] .   T h is   o b s er v atio n   is   co n s is ten with   p r e v io u s   s tu d ies  th at  r ep o r ted   th s tr o n g   h ar m o n ic  s u p p r ess io n   ca p a b ilit y   o f   SR F - b ased   co n tr o s tr ateg ies  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Ho wev er ,   u n d er   h ig h e r   p en etr atio n   lev els,  th SR co n tr o ller   ex h ib its   d eg r ad e d   tr an s ien p er f o r m an ce ,   i n clu d in g   in cr ea s ed   o v er s h o o t,   lo n g er   r ec o v er y   tim e,   an d   wea k en ed   s y n ch r o n i s m ,   p r im ar ily   b ec au s o f   its   r elian ce   o n   p h ase - lo ck ed   lo o p   s y n c h r o n izatio n ,   a s   d is cu s s ed   in   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   I n   c o n tr ast,  th e   VSG  co n tr o lle r   ( T a b le  3   an d   Fig u r 9 )   e x h ib ited   s lig h tly   h ig h er   T HD  v alu es,  r an g in g   f r o m   1 . 1 4 to   1 . 7 6 %,  b u s till   r em ain ed   with in   th I E E E - 5 1 9   co m p lian ce   [ 2 9 ] .   Simu ltan eo u s ly ,   it  p r o v id es  clea r ly   s u p er io r   tr an s ien p er f o r m a n ce ,   in clu d in g   lo we r   o v er s h o o t,  f aster   r ec o v er y ,   an d   im p r o v ed     f r eq u e n cy   s tab ilit y   ac r o s s   all  o p er atin g   c o n d itio n s .   T h ese  f in d in g s   ar e   co n s is ten with   ea r lier   s tu d ies   h ig h lig h tin g   th ad v an tag es   o f   g r id - f o r m in g   c o n tr o s t r ateg ies  in   lo w - in er tia  an d   d is tu r b an ce - p r o n e     s y s tem s   [ 1 7 ] [ 2 0 ] ,   [ 2 7 ] .   C o m p ar ed   with   m o s p r ev io u s   s tu d ies,  th is   s tu d y   p r o v id es  d ir ec an d   co n tr o lled   b en ch m ar k   b etwe en   th SR an d   VSG   co n tr o ls   u n d er   id e n tical  o p er atin g   co n d itio n s   u s in g   a   u n if ied   ev alu atio n   f r am ewo r k .   I ts   m ain   co n t r ib u t io n   is   th s y s tem atic  co m p ar is o n   o f   g r id - f o llo win g   a n d   g r id - f o r m in g   s tr ateg ies  ac r o s s   wid p en etr atio n   r a n g e,   in clu d in g   s tr ess ed   o v er g e n er atio n   s ce n a r io s   u p   to   1 5 0 %.  T h r esu lts   s h o th at  th r elativ ad v an tag o f   ea ch   co n tr o ller   d e p en d s   s tr o n g ly   o n   th s elec ted   p er f o r m an ce   o b jectiv e:  th SR r em ain s   p r ef er ab le  wh en   lo T HD  is   r eq u ir ed ,   wh er ea s   th VSG  b ec o m es  m o r ad v an tag e o u s   wh en   tr an s ien t stab ilit y ,   d am p in g ,   a n d   f au lt  r id e - th r o u g h   ar p r io r i tized .           Fig u r 9 .   C o m p a r ativ p e r f o r m an ce   o f   SR F a n d   VSG  co n tr o ller s   at  d if f er en t PV  p e n etr atio n   lev els    ( 3 0 1 5 0 %)  b ased   o n   k ey   p o w er   q u ality   an d   s tab ilit y   m etr ics   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S ta b ilit a n a lysi s   o f p h o to vo lt a ic  g r id - co n n ec ted   p o w er sys t ems e mp lo yin g   virt u a l     ( A b d a lla h   E l G h a ly )   1459   3 . 5 .     I m p l i c a t i o n s   o f   t h e   r e s u l t s   T h r e s u l t s   p r o v i d p r a c t ic a g u i d an c f o r   s e l e c t in g   i n v e r t e r   co n tr o s t r a te g i e s   i n   m o d e r n   p o w e r   s y s t e m s .   T h S R F   c o n tr o l ler   r e m a in s   a t t r a c t i v f o r   ap p l i c a t i o n s   i n   w h i ch   h a r m o n i s u p p r e s s i o n   a n d   a c c u r a t e   s t e a d y - s t a t e   cu r r e n r e g u la t i o n   a r e   th e   p r i m ar y   r e q u i r em e n t s .   Ho w e v er ,   i t s   r e d u ce d   r o b u s t n e s s   d u r in g   f a u l t s   a n d   a t   h i g h   p en e t r a t i o n   le v e l s   i n d i c a t e s   t h a it s   p er f o r m an c m ar g in   b e co m e s   n a r r o w e r   a s   t h o p er a t i n g   co n d i t i o n s   b e c o m e   m o r s t r e s s e d .   I n   co n tr a s t,   t h V S G   co n tr o l l er   o f f e r s   s t r o n g er   tr a n s i en t   s t a b i l i t y ,   im p r o v e d   d am p in g ,   a n d   s u p er i o r   f au l t   r i d e - t h r o u g h   c ap ab i l i t y ,   m ak i n g   i t   a   m o r e   s u i ta b l e   o p ti o n   w h e n   d y n a m ic   s u p p o r t   a n d   p o s t - f a u l r e co v er y   a r t h d o m i n a n t   d e s i g n   p r i o r i t i e s .   T h e s e   r e s u l t s   f u r th e r   i n d i c a te   t h a t   h y b r i d   o r   ad a p t iv e   co n tr o a p p r o a c h e s ,   wh i c h   i n t eg r a t t h s u p e r io r   h a r m o n i c   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   S R F   w i t h   t h i n e r t i a s u p p o r t   c a p ab i l i t y   o f   th e   V S G,   c o u l d   r e p r e s e n a   p r o m i s i n g   s o lu t i o n   f o r   t h d e v e lo p m e n o f   f u t u r e   in v er t er - d o m in a t ed   p o w e r   s y s t e m s .     3 . 6 .     L im i t a t i o n s   a n d   f u t u re   w o r k   T h i s   s t u d y   i s   b a s e d   o n   M AT L A B / S i m u l i n k   s i m u l a t io n s ,   w i t h o u e x p e r im e n ta l   v a l i d a t i o n .   T h b a t t e r y   en e r g y   s t o r ag e   s y s t em   w a s   r ep r e s en t e d   in   an   i d e a l i z e d   m a n n e r ,   an d   th e   an a l y s i s   f o cu s e d   o n   s y m m e tr i c a l   f a u l t   s c en a r io s .   F u t u r w o r k   w i l l   in c l u d e   ex p er i m en t a l   o r   h a r d wa r e - in - th e - lo o p   v a l id a t io n ,   i n v e s t i g a t i o n   o f   u n b a l an c ed   f a u l t   co n d i t i o n s ,   an d   in t e g r a ti o n   o f   ad v an c ed   e n e r g y   s t o r a g e   m o d e l in g   a n d   h y b r i d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   to   f u r t h er   en h an c e   s y s t e m   p e r f o r m a n c e .       4.   C O N C L U S I O N   I n   th i s   s t u d y ,   h ig h - f i d e l i t y   M A T L A B / S i m u l i n k   m o d e wa s   d e v e lo p e d   to   ev a l u a te   t h s t a b i l i t y   o f   g r i d - co n n e c t ed   P V   p o we r   s y s t e m s   u n d e r   v a r y i n g   p en e t r a ti o n   s c en a r io s .   T h e   s t u d y   in t eg r a t ed   a   P V   a r r a y   m o d e l   i n c o r p o r a t in g   ir r ad i an c e   a n d   t em p er a t u r e   e f f e c t s ,   to g e th e r   w i t h   M P P T   a n d   co o r d i n a t e d   b a t t er y   e n e r g y   s t o r ag e   s y s t e m   ( B E S S ) .   W i t h in   t h i s   u n i f i ed   f r a m e wo r k ,   th e   p e r f o r m an c e s   o f   S R F   a n d   V S G   c o n t r o s t r a t e g i e s   w er e   e v a l u a t ed   u n d e r   s t an d ar d i z ed   f a u l t   s c en a r i o s   a t   p en e t r a t io n   l e v e l s   r a n g i n g   f r o m   3 0 %   to   1 5 0 %,   w i t h   t h p er f o r m a n ce   a s s e s s e d   r e l a t iv e   to   t h e   I E E E - 1 5 4 7 ,   I E E E - 5 1 9 ,   a n d   I E C   6 1 7 2 7   r eq u ir e m e n t s .   T h e   r e s u l t s   r ev e a l ed   f u n d am e n t a t r ad e - o f f   b e t w e en   th p o we r   q u a l i t y   a n d   tr a n s i en t   s t a b i l i t y   o f   i n v er t e r - d o m i n a t e d   g r i d s .   T h e   S R F   c o n t r o l l e r   d e m o n s t r a te d   s u p er i o r   h a r m o n i s u p p r es s i o n ,   m a in t a i n in g   t h e   T H D   co n s i s t e n t ly   b e lo w   0 . 5 % ,   wh i ch   m ak e s   i t   w e l l - s u i t e d   f o r   s tr o n g   g r i d s   wh e r e   p o w er   q u a l i t y   i s   p r i m ar y   r eq u i r e m en t .   Ho w e v e r ,   i t s   s t a b i l i ty   d e t e r io r a t ed   s i g n i f ic a n t ly   a t   h i g h   p en e tr a t io n   l ev e l s ,   w i th   t h v o l t ag e   o v e r s h o o t   r e ac h in g   ap p r o x im a t e ly   1 6 %   a n d   r e co v e r y   t i m e s   e x c ee d in g   3   s .   I n   c o n tr a s t ,   t h e   V S c o n tr o l l er   p r o v id ed   e n h a n ce d   r e s i l i e n c th r o u g h   v ir t u al   in e r t i a   an d   d a m p in g ,   l i m i t in g   t h v o l t ag o v e r s h o o t   t o   5 %   an d   a c h i ev i n g   f a u l r ec o v er y   w i t h in   0 . 8   s   a c r o s s   a l l   o p er a t i n g   co n d i t i o n s .   T h m a in   c o n t r i b u t i o n   o f   th is   s t u d y   l ie s   i n   th d i r e c b en c h m ar k in g   o f   g r id - f o l lo w i n g   a n d   g r id - f o r m i n g   c o n t r o l   s tr a t e g ie s   u n d e r   i d e n t i c a o p er a t in g   co n d i ti o n s   u s i n g   u n i f i ed   e v a lu a t io n   f r am e w o r k ,   w i th   t h e   an a l y s i s   ex t en d ed   to   o v e r - g e n er a t i o n   co n d i t i o n s   u p   t o   1 5 0 %   p en e t r a t io n .   T h i s   s t u d y   c l ar i f i e s   th p e r f o r m a n c e   b o u n d a r i e s   o f   S R F   a n d   V S G   c o n t r o l   u n d e r   co m m o n   t e s t   co n d i t i o n s   a n d   s t a n d ar d i z ed   p e r f o r m a n c e   in d ic a t o r s .   T h f i n d in g s   p r o v i d p r a c t i ca l   g u i d a n ce   f o r   g r i d   o p er a t o r s   an d   s y s t e m   d e s ig n er s ,   s h o w i n g   t h a t   S R F   c o n t r o l   i s   m o r e   s u i t ab l e   wh en   p o w e r   q u a l i ty   i s   th e   p r i m ar y   c o n c er n ,   w h er e a s   V S G   c o n tr o l   o f f e r s   c le a r   a d v a n t ag e s   i n   te r m s   o f   tr an s i e n t   s t a b i l i t y   a n d   f au l t   r i d e - t h r o u g h   u n d e r   s t r e s s e d   o p er a t i n g   co n d i t i o n s .   D e s p i t e   t h e s e   co n tr i b u t i o n s ,   th e   s t u d y   r e m a in s   l i m i t e d   b y   i ts   s i m u l a t i o n - b a s e d   n a t u r e   an d   u s e   o f   a n   i d e a l i z ed   e n e r g y - s to r ag e   r ep r e s e n t a t i o n .   F u tu r e   wo r k   w i l l   f o cu s   o n   ex p e r i m en t a l   o r   h a r d w a r e - in - t h e - l o o p   v a l i d a t io n ,   in v e s t i g a t io n   o f   u n b a l an c ed   f au l t   c o n d i t io n s ,   an d   d ev e lo p m e n o f   h y b r id   c o n t r o s t r a t e g i e s   t h a c o m b i n t h e   h a r m o n i c   p er f o r m a n c e   o f   S R F   w i t h   th e   in er t i a l   s u p p o r o f   V S G .   T h e s d ev e lo p m e n t s   a r e   e x p ec t e d   t o   f u r t h er   i m p r o v e   th e   s t a b i l i ty   an d   r e l ia b i l i ty   o f   n e x t - g en e r a t i o n   p o w e r   s y s t em s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 4 5 1 - 1461   1460   Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ab d allah   E l G h aly                               Ab d u llah   Ham d a n                               Mo h am ad   T a r n in i                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au th o r s   d ec lar n o   co n f licts   o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar a v ailab l f r o m   th co r r esp o n d in g   au t h o r   [ MT ] u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   A .   A w u k u ,   F .   M u h a mm a d - S u k k i ,   a n d   N .   S e l l a m i ,   B u i l d i n g   i n t e g r a t e d   p h o t o v o l t a i c s t h e   j o u r n e y   s o   f a r   a n d   f u t u r e ,   E n e r g i e s v o l .   1 5 ,   n o .   5 ,   p .   1 8 0 2 ,   F e b .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 0 5 1 8 0 2 .   [ 2 ]   W .   Zh a n g ,   Y .   Z h a o ,   F .   H u a n g ,   Y .   Z h o n g ,   a n d   J.  Z h o u ,   F o r e c a st i n g   t h e   e n e r g y   a n d   e c o n o mi c   b e n e f i t o f   p h o t o v o l t a i c   t e c h n o l o g y   i n   c h i n a s r u r a l   a r e a s,   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 5 ,   p .   8 4 0 8 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 3 1 5 8 4 0 8 .   [ 3 ]   F .   C z e p ł o   a n d   P .   F .   B o r o w s k i ,   I n n o v a t i o n   s o l u t i o n   i n   p h o t o v o l t a i c   se c t o r ,   E n e rg i e s ,   v o l .   1 7 ,   n o .   1 ,   p .   2 6 5 ,   Jan .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 7 0 1 0 2 6 5 .   [ 4]   J .   Z h a n g ,   P .   Z h a o ,   Z .   Z h a n g ,   Y .   Y a n g ,   F .   B l a a b j e r g ,   a n d   Z .   D a i ,   F a s t   a m p l i t u d e   e s t i m a t i o n   f o r   l o w - v o l t a g e   r i d e - t h r o u g h   o p e r a t i o n   o f   s i n g l e - p h a s e   s y s t e m s ,   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   8 ,   p p .   8 4 7 7 8 4 8 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C E S S . 2 0 1 9 . 2 9 6 3 2 2 6 .   [ 5 ]   A .   Zd y b   a n d   S .   G u l k o w sk i ,   P e r f o r man c e   a ssessm e n t   o f   f o u r   d i f f e r e n t   p h o t o v o l t a i c   t e c h n o l o g i e s   i n   P o l a n d ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   p .   1 9 6 ,   J a n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 3 0 1 0 1 9 6 .   [ 6 ]   C .   C h i ,   H .   Z h a o ,   a n d   J .   H a n ,   S t u d y   o n   q u a n t i t a t i v e   e v a l u a t i o n   i n d e x   o f   p o w e r   sy s t e f r e q u e n c y   r e sp o n se  c a p a b i l i t y ,   E n e r g i e s v o l .   1 5 ,   n o .   2 4 ,   p .   9 4 2 3 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 2 4 9 4 2 3 .   [ 7 ]   W .   Y u a n ,   X .   Y u a n ,   L .   X u ,   C .   Z h a n g ,   a n d   X .   M a ,   H a r m o n i c   l o ss  a n a l y s i o f   l o w - v o l t a g e   d i st r i b u t i o n   n e t w o r k   i n t e g r a t e d   w i t h   d i s t r i b u t e d   p h o t o v o l t a i c ,   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 5 ,   n o .   5 ,   p .   4 3 3 4 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s u 1 5 0 5 4 3 3 4 .   [ 8 ]   N .   M a n s o u r i ,   A .   L a sh a b ,   J.  M .   G u e r r e r o ,   a n d   A .   C h e r i f ,   P h o t o v o l t a i c   p o w e r   p l a n t i n   e l e c t r i c a l   d i st r i b u t i o n   n e t w o r k s:   a   r e v i e w   o n   t h e i r   i m p a c t   a n d   so l u t i o n s,   I ET  Re n e w a b l e   P o w e G e n e ra t i o n ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 1 1 4 2 1 2 5 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :     1 0 . 1 0 4 9 / i e t - r p g . 2 0 1 9 . 1 1 7 2 .   [ 9 ]   G .   M .   El - B a n b y ,   N .   M .   M o a w a d ,   B .   A .   A b o u z a l m,  W .   F .   A b o u z a i d ,   a n d   E.   A .   R a m a d a n ,   P h o t o v o l t a i c   s y s t e f a u l t   d e t e c t i o n   t e c h n i q u e s:   a   r e v i e w ,   N e u ra l   C o m p u t i n g   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   3 5 ,   p p .   2 4 8 2 9 2 4 8 4 2 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 5 2 1 - 0 2 3 - 0 9 0 4 1 - 7.   [ 1 0 ]   A .   Q .   A l - S h e t w i ,   M .   A .   H a n n a n ,   K .   P .   J e r n ,   A .   A .   A l k a h t a n i ,   a n d   A .   E .   P G   A b a s ,   P o w e r   q u a l i t y   a s s e s s m e n t   o f   g r i d - c o n n e c t e d   PV   s y s t e m   i n   c o m p l i a n c e   w i t h   t h e   r e c e n t   i n t e g r a t i o n   r e q u i r e m e n t s ,   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 9 0 2 0 3 6 6 .   [ 1 1 ]   X .   W a n g ,   M .   G .   T a u l ,   H .   W u ,   Y .   L i a o ,   F .   B l a a b j e r g ,   a n d   L .   H a r n e f o r s ,   G r i d - s y n c h r o n i z a t i o n   s t a b i l i t y   o f   c o n v e r t e r - b a s e d   r e s o u r c e s a n   o v e r v i e w ,   I E E E   O p e n   J o u r n a l   o f   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 ,   p p .   1 1 5 1 3 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O J I A . 2 0 2 0 . 3 0 2 0 3 9 2 .   [ 1 2 ]   G .   I .   O r f a n o u d a k i s ,   E.   K o u t r o u l i s,  G .   F o t e i n o p o u l o s ,   a n d   W .   W u ,   S y n c h r o n o u r e f e r e n c e   f r a me  c u r r e n t   c o n t r o l   o f   A a l b o r g - t y p e   P V   i n v e r t e r s,   i n   2 0 2 1   2 3 rd   Eu r o p e a n   C o n f e re n c e   o n   Po w e r   El e c t ro n i c s a n d   A p p l i c a t i o n ( EPE’ 2 1   E C C E   E u ro p e ) ,   S e p .   2 0 2 1 ,   p .   P . 1 - P . 1 0 ,   d o i :   1 0 . 2 3 9 1 9 / EPE 2 1 E C C E Eu r o p e 5 0 0 6 1 . 2 0 2 1 . 9 5 7 0 4 2 5 .   [ 1 3 ]   M .   Li ,   Y .   G u i ,   Z .   J i n ,   Y .   G u a n ,   a n d   J.   M .   G u e r r e r o ,   A   s y n c h r o n o u s - r e f e r e n c e - f r a me   I - V   d r o o p   c o n t r o l   me t h o d   f o r   p a r a l l e l - c o n n e c t e d   i n v e r t e r s ,   i n   2 0 1 8   I n t e rn a t i o n a l   P o w e r   El e c t ro n i c s   C o n f e re n c e   ( I PEC - N i i g a t a   2 0 1 8   - E C C Asi a ) ,   M a y   2 0 1 8 ,   p p .   2 6 6 8 2 6 7 2 ,   d o i :   1 0 . 2 3 9 1 9 / I P EC . 2 0 1 8 . 8 5 0 7 4 4 6 .   [ 1 4 ]   A .   M .   D i a b ,   F .   G u o ,   S .   S .   Y e o h ,   S .   B o z h k o ,   C .   G e r a d a ,   a n d   M .   G a l e a ,   C o mp a r a t i v e   st a b i l i t y   a n a l y s i o f   sy n c h r o n o u r e f e r e n c e   f r a me  c u r r e n t   c o n t r o l l e r o p e r a t e d   a t   h i g h   f u n d a me n t a l   f r e q u e n c y ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   T ra n s p o rt a t i o n   E l e c t ri f i c a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 1 5 2 1 2 8 ,   J u n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TT E. 2 0 2 2 . 3 2 0 8 8 2 5 .   [ 1 5 ]   D .   R a m a s u b r a m a n i a n   a n d   E .   F a r a n t a t o s ,   V i a b i l i t y   o f   s y n c h r o n o u s   r e f e r e n c e   f r a m e   p h a s e   l o c k e d   l o o p   i n v e r t e r   c o n t r o l   i n   a n   a l l   i n v e r t e r   g r i d ,   i n   2 0 2 0   I E E E   P o w e r   &   E n e r g y   S o c i e t y   G e n e r a l   M e e t i n g   ( P E S G M ) ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P E S G M 4 1 9 5 4 . 2 0 2 0 . 9 2 8 2 0 9 1 .   [ 1 6 ]   Z .   D a i ,   G .   L i ,   M .   F a n ,   J .   H u a n g ,   Y .   Y a n g ,   a n d   W .   H a n g ,   G l o b a l   s t a b i l i t y   a n a l y s i s   f o r   s y n c h r o n o u s   r e f e r e n c e   f r a m e   p h a s e - l o c k e d   l o o p s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 0 1 8 2 1 0 1 9 1 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T I E . 2 0 2 1 . 3 1 2 5 6 5 5 .   [ 1 7 ]   X .   D i n g ,   T .   L a n ,   a n d   H .   D o n g ,   C o n t r o l   s t r a t e g y   a n d   s t a b i l i t y   a n a l y s i s   o f   v i r t u a l   s y n c h r o n o u s   g e n e r a t o r s   c o m b i n e d   w i t h   p h o t o v o l t a i c   d y n a m i c   c h a r a c t e r i s t i c s ,   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   5 ,   p p .   1 2 7 0 1 2 7 7 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 6 1 1 3 / J P E . 2 0 1 9 . 1 9 . 5 . 1 2 7 0 .   [ 1 8 ]   D .   Ji a w e i ,   Z.   J i a n g b i n ,   a n d   M .   Z i h a n ,   V S G   i n e r t i a   a n d   d a m p i n g   c o e f f i c i e n t   a d a p t i v e   c o n t r o l ,   i n   2 0 2 0   Asi a   E n e r g y   a n d   El e c t r i c a l   En g i n e e ri n g   S y m p o s i u m   ( A EEE S ) ,   M a y   2 0 2 0 ,   p p .   4 3 1 4 3 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A EEES4 8 8 5 0 . 2 0 2 0 . 9 1 2 1 5 2 6 .   [ 1 9 ]   Q .   Li n ,   T.   S h i j o ,   K .   O g a w a ,   H .   U n o ,   Y .   K a n e k i y o ,   a n d   J.  A r a i ,   I n e r t i a   e v a l u a t i o n s   o n   g r i d   f o r mi n g   i n v e r t e r w i t h   v i r t u a l   sy n c h r o n o u g e n e r a t o r   c o n t r o l   a p p l i e d   t o   p h o t o v o l t a i c   p o w e r   sy st e ms,”   i n   2 0 2 2   I EEE  E n e r g y   C o n v e rsi o n   C o n g r e ss  a n d   Ex p o s i t i o n   ( E C C E) ,   O c t .   2 0 2 2 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E C C E 5 0 7 3 4 . 2 0 2 2 . 9 9 4 7 9 9 2 .   [ 2 0 ]   R .   S h i k u m a ,   D .   O r i h a r a ,   H .   K i k u s a t o ,   H .   T a o k a ,   A .   K a n e k o ,   a n d   Y .   H a y a s h i ,   Q u a n t i t a t i v e   e f f e c t   o f   t h e   i n e r t i a   e m u l a t i o n   b l o c k   o f   g r i d - f o r m i n g   i n v e r t e r s   o n   f r e q u e n c y   s t a b i l i t y ,   i n   2 0 2 3   I E E E   B e l g r a d e   P o w e r T e c h ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P o w e r T e c h 5 5 4 4 6 . 2 0 2 3 . 1 0 2 0 2 9 5 7 .   [ 2 1 ]   Q .   C h e n ,   B .   Z h u ,   M .   L i u ,   a n d   S .   M a o ,   A n a l y s i s   o f   g r i d - c o n n e c t e d   s t a b i l i t y   o f   V S G - c o n t r o l l e d   P V   p l a n t   i n t e g r a t e d   w i t h   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m   a n d   o p t i m i z a t i o n   o f   c o n t r o l   p a r a m e t e r s ,   E l e c t r o n i c s   ( S w i t z e r l a n d ) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 3 0 7 1 3 4 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.