Ülevaade sümmetriliste segaduste all võrkude moodustavate inverterite hooldamisest vooli piiranguna

    Vormimisvahetajad (GFM) on tunnistatud kui viis taastuvenergia integreerimise suurendamiseks võrgusüsteemides. Siiski on need füüsiliselt erinevad sinkroonsetest generaatoritest üleliikmeelementide osas. Energiajärgseid semiprovodilisi seadeid ja võrgu toetamiseks tõsistel simmetrilistel häiretel tuleb GFM juhtimissüsteemidel saavutada järgmised nõuded: voolu suuruse piiramise, häirevoolu panuse ja häiretöödeldamise võime. Kirjanduses on raporteeritud mitmeid voolupiiramise juhtimismeetodeid, mis täidavad neid eesmärke, sealhulgas voolupiirajad, virtuaalne impedants ja pingepiirajad. See artikkel annab nende meetodite ülevaate. Tähelepanu on juhetud ka uuele väljakutsele, milleks on ajutine üleliikevool, määramata väljundivoo vektorinurk, soovimatud voolu sättumine ja lühiajaline ülepinge.

1.Sissejuhatus.

    GFM vahetajate pingeallikana käitumine muudab nende väljundivoogu suuresti sõltuvaks välises süsteemi tingimustest. Suuremate häirete korral, nagu näiteks pingelangus või faasisünnitus ühenduspunktil (PCC), on sinkroonsetel generaatoritel üldiselt võimalik andma 5–7 per unit (p.u.) üleliikmeelement [8], samas kui semiprovodiliste vahetajatel on võimalik töödelda tavaliselt 1,2–2 p.u. üleliikmeelement, mis takistab neid säilitamast pingeprofiili tavalisel režiimil. Voolupiirajad tavaliselt muudavad vahetaja käitumist vooluallikaks üleliikmel, mis aitab reguleerida väljundivoo vektorinurka vastavalt häirevoolu panuse nõudele. Samal ajal võimaldavad virtuaalne impedants ja pingepiirajad säilitada GFM vahetaja pingeallikana käitumist tõsistel häiretel, mis võib lubada automaatset häiretöödeldamist. See artikkel uurib neid meetodeid ja tuvastab uusi väljakutseid, mille hulka kuuluvad ajutine üleliikevool, määramata väljundivoo vektorinurk, soovimatud voolu sättumine ja lühiajaline ülepinge.

2.   Voolupiiramise juhtimismeetodite alused.

    Järgmine joonis näitab lihtsustatud tsirkuitimudelit võrku sidunud GFM vahetajale. GFM vahetaja koosneb sisemisest pingeväljendijast ve ja ekvivalentsest väljundimpedantsist. Filtri impedants lisatakse Ze-sse, kui ei kasutata sisemist silmi kontrolli. Kui sisemist silmi kontrolli kasutatakse, siis filtri impedants ei lisata Ze-sse.

3.   Voolupiiraja.

     Põhinedes sättunud voolu viite i¯ref arvutamise viisil, kasutatakse GFM vahetajate jaoks tavaliselt kolme voolupiirajat, sealhulgas otsese piiraja, suuruse piiraja ja prioriteediga piiraja. Otsese piiraja illustreerimine on näidatud joonis (a) peal, mis kasutab elemendipõhist sättumisfunktsiooni, et saavutada sättunud vooluviide i¯ref. Suuruse piiraja illustreerimine on antud joonis (b) peal, mis vähendab ainult algse vooluviite iref suurust. i¯ref nurga säilitatakse sama, nagu see on iref-i puhul. Joonis (c) näitab prioriteediga piiraja põhimõtet, mis vähendab nii iref suurust kui ka prioriteediks teeb selle nurga kindlaks määratud väärtuse ϕI. Täpsustame, et ϕI on kasutaja määratud nurk, mis esindab i¯ref ja d-akseli nurga erinevust θ-suunal.

4.  Virtuaalne impedants.

    Virtuaalse impedantsi meetod, mis otse muudab pinge modulatsiooniviite, ja virtuaalne admittantsimeetod kiirega jälgihoiu voolukontrollilooga, saavutavad hea voolupiiramise tulemusi, kui esinevad tõsiselised häired. Võrdlemiseks põhineb virtuaalne impedantsi meetod sisemise silmi kontrolliga voolupiiramisel hipoteesil, et pingeviite vref saab kiiresti jälgida pingekontrollilooga. Kuna pingekontrollilooga laiendus on suhteliselt väike, võib jälgida ajutist üleliikevoolu. Selle küsimuse lahendamiseks on esitatud hübriidvoolupiiramismeetodid, mis kombinivad virtuaalse impedantsi prioriteediga voolupiirajaga ja voolu suuruse piirajaga.

5. Pingepiiraja.

    Pingepiirajad püüavad otse vähendada pingu erinevust ∥vPWM−vt∥, et see oleks väiksem kui ∥Zf∥IM, mis muudab pingeviite, mida genereerib välisne silm, et realiseerida voolu suuruse piiramist. See meetod on soovitatud lahendus, kuna see ei nõua adaptiivset virtuaalset impedantsi, mis võib destabiliseerida süsteemi teatud tingimustes. Pingepiirajate puhul on sisemine kontrolliloop tavaliselt läbipaistev, st vPWM=vref. Seejärel saab väljendada selle voolupiiramismeetodi ekvivalentset tsirkuitdiagrammi.