'n Oorsig van Stroombeperkende Beheer van Netwerk-vormende Inverters onder Simmetriese Verstoringe

    Grid-forming (GFM) inverters word as 'n aksepteerbare oplossing om die insluiting van hernubare energie in grootskale kragstelsels te verhoog. Dit verskil egter fisies van sinkroneuse generatiewe in terme van oorkorrentvermoë. Om die kragsemi-geleierverskepnings en die kragnetwerk onder ernstige simmetriese verstoringe te beskerm, moet GFM-bestuursisteme in staat wees om die volgende vereistes te bereik: beperking van stroommagnitude, bydrae tot foutstroom, en foutherstelvermoë. Verskeie stroombeperkende bestuurmetodes word in die literatuur aangebied om hierdie doeleindes te bereik, insluitend stroombeperkers, virtuele impedansie, en spanningsbeperkers. Hierdie artikel gee 'n oorsig oor daardie metodes. Opkomende uitdagings wat aangespreek moet word, insluitende tussentydse oorkorrent, ongespesifiseerde uitsetstroomvektorhoek, ongewensde stroomsaturasie, en tussentydse oorspanning, word aangewys.

1.Inleiding.

    Die spanningsbrongedrag van GFM-inverters maak hul uitsetstrome hoogs afhanklik van buitesteelselvoorwaardes. By groot verstoringe soos spanningsval of faseverskuiwings by die punt van gemeenskaplike koppeling (PCC), kan sinkroneuse generatiewe in die algemeen 5–7 p.u. oorkorrent [8] lewer, terwyl semi-geleierverskepningsgebaseerde inverters gewoonlik slegs 1,2–2 p.u. oorkorrent kan hanteer, wat dit verhinder om die spanningprofiel soos in normale operasie te handhaaf. Stroombeperkers laat gewoonlik die inverter as 'n stroombrong gedurende oorkorrenttoestande optraan, wat die regulering van die uitsetstroomvektorhoek kan fasiliteer om aan die foutstroombydraevereiste te voldoen. In vergelyking kan die virtuele impedansiemetodes en spanningsbeperkers die spanningsbrongedrag van die GFM-inverter in 'n mate handhaaf tydens ernstige verstoringe, wat outomatiese foutherstel moontlik kan maak. Hierdie artikel kyk na daardie metodes en identifiseer die opkomende uitdagings wat aangespreek moet word, insluitende tussentydse oorkorrent, ongespesifiseerde uitsetstroomvektorhoek, ongewensde stroomsaturasie, en tussentydse oorspanning.

2.   Basiese beginsels van stroombeperkende bestuurmetodes.

    Die volgende figuur wys 'n vereenvoudigde skakelmodel van 'n netgebonden GFM-inverter. Die GFM-inverter bestaan uit 'n interne spanningsbrong ve en ekwivalente uitsetimpedans. Die filterimpedans sal in Ze ingesluit word, indien geen binnekruisbesturing gebruik word nie. Wanneer binnekruisbesturing gebruik word, sal die filterimpedans nie in Ze ingesluit word nie.

3.   Stroombeperker.

     Op grond van hoe die gesatureerde stroomreferentie i¯ref bereken word, word drie stroombeperkers algemeen vir GFM-inverters gebruik, insluitende die onmiddellike beperker, die magnitude beperker, en die prioriteitsgebaseerde beperker. Die voorbeeld van 'n onmiddellike beperker word in Fig. (a) getoon, wat 'n elementsgewyse saturasiefunksie gebruik om 'n gesatureerde stroomreferentie i¯ref te bereik. Die voorbeeld van 'n magnitude beperker word in Fig. (b) gegee, wat slegs die magnitude van die oorspronklike stroomreferentie iref verminder. Die hoek van i¯ref bly dieselfde as dié van iref. Fig. (c) wys die beginsel van die prioriteitsgebaseerde beperker, wat nie slegs die magnitude van iref verminder nie, maar ook sy hoek prioriteer na 'n spesifieke waarde ϕI. Let daarop dat ϕI 'n gebruiker-gedefinieerde hoek is wat die hoekverskil tussen i¯ref en die d-as gerig na θ verteenwoordig.

4.  Virtuele impedansie.

    Die virtuele impedansiemetode wat direk die spanningmodulasie-referentie wysig, en die virtuele admittansiemetode met 'n vinnige stroomvolgbesturingslus, kan goeie stroombeperkingsprestasie bereik wanneer ernstige verstoringe voorkom. In vergelyking bereik die virtuele impedansiemetode met binnekruisbesturing stroombeperking gebaseer op die hipotese dat die spanningreferentie vref vinnig deur die spanningbesturingslus gevolg kan word. Aangesien die bandwydte van die spanningbesturingslus relatief laag is, kan tussentydse oorkorrent waargeneem word. Om hierdie kwessie aan te spreek, word hibride stroombeperkingsmetodes aangebied wat die virtuele impedansie met die prioriteitsgebaseerde stroombeperker en die stroommagnitude beperker kombiner.

5. Spanningsbeperker.

    Spanningsbeperkers het as doel om direk die spanningverskil ∥vPWM−vt∥ kleiner te maak as ∥Zf∥IM, wat die spanningreferentie wat deur die buitesteelbesturing gegenereer word wysig om stroommagnitude beperking te bewerkstellig. Hierdie metode word as 'n voorgestelde oplossing aangebied aangesien dit nie aanpasbare virtuele impedansie benodig wat die stelsel onder sekere omstandighede kan destabiliseer nie. Vir spanningsbeperkers is die binnekruisbesturingslus gewoonlik transparant, d.w.s., vPWM=vref. Daarna kan 'n ekwivalente skakeldiagram van hierdie stroombeperkingsmetode uitgedruk word.