مراجعة للتحكم في تقييد التيار للمعتقِّبات الشبكية تحت الاضطرابات المتماثلة
يعتبر مقلوب الشبكة (GFM) الحل المناسب لزيادة انتشار الطاقة المتجددة في أنظمة الطاقة الكهربائية الضخمة. ومع ذلك، فإنها تختلف جسدياً عن المولدات المتزامنة من حيث قدرتها على التحمل للتيار الزائد. لحماية أجهزة الدائرة الإلكترونية ودعم شبكة الكهرباء تحت الاضطرابات المتماثلة الشديدة، يجب أن تكون أنظمة التحكم في GFM قادرة على تحقيق المتطلبات التالية: تحديد حجم التيار، مساهمة تيار العطل، وقدرة التعافي من العطل. تم الإبلاغ عن العديد من طرق التحكم بتحديد التيار في الأدبيات لتحقيق هذه الأهداف، بما في ذلك محددات التيار، المقاومة الافتراضية، ومحددات الجهد. يقدم هذا البحث نظرة عامة على تلك الطرق. يتم الإشارة إلى التحديات الناشئة التي تحتاج إلى معالجة، بما في ذلك التيار الزائد المؤقت، زاوية متجه التيار الخارجي غير المحددة، التشبع غير المرغوب فيه للتيار، والجهد الزائد المؤقت.
1.مقدمة
يعتمد سلوك مصدر الجهد لـ GFM بشكل كبير على ظروف النظام الخارجي. عند حدوث اضطرابات كبيرة مثل انخفاض الجهد أو القفزات الطورية في نقطة الربط المشتركة (PCC)، يمكن للمولدات المتزامنة عمومًا توفير تيار زائد بمقدار 5-7 p.u. [8]، بينما يمكن لمقلوبات شبه الموصلات فقط التعامل مع تيار زائد يتراوح بين 1.2-2 p.u. عادة، مما يمنعها من الحفاظ على ملف الجهد كما هو الحال في التشغيل الطبيعي. عادة ما يجعل محددات التيار مقلوب GFM يظهر كمصدر تيار أثناء ظروف التيار الزائد، مما يمكن أن يسهل تنظيم زاوية متجه التيار الخارجي لتلبية متطلبات مساهمة تيار العطل. بالمقارنة، يمكن أن تحافظ طرق المقاومة الافتراضية ومحددات الجهد على سلوك مصدر الجهد لـ GFM إلى حد ما أثناء الاضطرابات الشديدة، مما قد يسمح باستعادة العطل التلقائية. يراجع هذا البحث تلك الطرق ويحدد التحديات الناشئة التي تحتاج إلى معالجة، بما في ذلك التيار الزائد المؤقت، زاوية متجه التيار الخارجي غير المحددة، التشبع غير المرغوب فيه للتيار، والجهد الزائد المؤقت.
2. أساسيات طرق التحكم بتحديد التيار.
يوضح الشكل التالي نموذج دارة مبسط لمقلوب GFM متصل بالشبكة. يتكون مقلوب GFM من مصدر جهد داخلي ve ومعادل للمقاومة الخارجية. سيتم تضمين مقاومة المرشح في Ze إذا لم يتم استخدام التحكم في الحلقة الداخلية. عندما يتم استخدام التحكم في الحلقة الداخلية، لن يتم تضمين مقاومة المرشح في Ze.
3. محدد التيار.
بناءً على كيفية حساب مرجع التيار المشبع i¯ref، يتم استخدام ثلاثة محددات تيار بشكل شائع لمقلوبات GFM، بما في ذلك المحدد الفوري، والمحدد للمقدار، والمحدد بناءً على الأولوية. يتم عرض مثال على المحدد الفوري في الشكل (أ)، والذي يستخدم دالة تشبع عنصرية لتحقيق مرجع تيار مشبع i¯ref. يتم تقديم مثال على المحدد للمقدار في الشكل (ب)، والذي يقلل فقط من مقدار مرجع التيار الأصلي iref. تبقى زاوية i¯ref هي نفسها مثل زاوية iref. يوضح الشكل (ج) مبدأ المحدد بناءً على الأولوية، والذي لا يقلل فقط من مقدار iref ولكنه يعطي الأولوية لزاويته لقيمة محددة ϕI. لاحظ أن ϕI هي زاوية معرفة من قبل المستخدم تمثل فرق الزاوية بين i¯ref والمحور d الموجه إلى θ.
4. المقاومة الافتراضية.
تحقق طريقة المقاومة الافتراضية التي تقوم بتعديل مرجع تعديل الجهد مباشرة وطريقة المعاوقة الافتراضية مع حلقة التحكم السريعة للتيار أداءً جيدًا في تحديد التيار عند حدوث اضطرابات شديدة. بالمقارنة، تحقق طريقة المقاومة الافتراضية مع التحكم في الحلقة الداخلية تحديد التيار بناءً على الفرضية بأن مرجع الجهد vref يمكن تتبعه بسرعة بواسطة حلقة التحكم بالجهد. نظرًا لأن عرض النطاق الترددي لحلقة التحكم بالجهد نسبيًا ضيق، فقد يتم رصد تيار زائد مؤقت. للتعامل مع هذه المشكلة، يتم تقديم طرق مختلطة لتحديد التيار تجمع بين المقاومة الافتراضية والمحدد بناءً على الأولوية ومحدد المقدار.
5. محدد الجهد.
تهدف محددات الجهد إلى تقليل الفرق بين الجهد ∥vPWM−vt∥ ليكون أقل من ∥Zf∥IM ، مما يقوم بتعديل مرجع الجهد الذي يتم إنشاؤه بواسطة التحكم في الحلقة الخارجية لتحقيق تحديد مقدار التيار. تعتبر هذه الطريقة حلًا موصى به منذ أنها لا تتطلب المقاومة الافتراضية التكيفية التي يمكن أن تزعزع استقرار النظام في ظروف معينة. بالنسبة لمحددات الجهد، تكون حلقة التحكم الداخلية عادة شفافة، أي vPWM=vref. بعد ذلك، يمكن التعبير عن مخطط دارة مكافئ لهذه طريقة تحديد التيار.
