Pagsusuri ng Kasalukuyang Pagkontrol ng Limitasyon ng Kuryente ng Grid-Forming Inverters sa Ilalim ng Simetriyang mga Pagbabago

    Ang mga inverter na grid-forming (GFM) ay itinuturing na isang maaring solusyon upang mapataas ang penetrasyon ng renewable energy sa bulk power systems.  Gayunpaman, sila ay pisikal na iba mula sa mga synchronous generator sa termino ng overcurrent capability.  Upang protektahan ang mga power semiconductor device at suportahan ang power grid sa ilalim ng malubhang simetriyal na disturbance, ang mga GFM control system ay dapat makamit ang mga sumusunod na pangangailangan: current magnitude limitation, fault current contribution, at fault recovery capability.  Maraming current-limiting control methods ang inireport sa literatura upang matugunan ang mga layuning ito, kasama ang mga current limiters, virtual impedance, at voltage limiters.  Inilalahad ng papel na ito ang isang paglalarawan ng mga paraan na ito.  Ang mga lumalabas na hamon na kailangang asikasuhin, kasama ang temporary overcurrent, hindi tiyak na output current vector angle, hindi kinikilalang current saturation, at transient overvoltage, ay binigyang diin.

1.Pagkakakilanlan.

    Ang pag-uugali ng voltage source ng mga GFM inverter ay nagpapahiwatig na ang kanilang mga output currents ay lubhang nakasalalay sa panlabas na kondisyon ng sistema. Sa malalaking disturbance tulad ng pagbaba ng voltage o phase jumps sa point of common coupling (PCC), ang mga synchronous generator, sa pangkalahatan, ay maaaring magbigay ng 5–7 p.u. overcurrent [8], habang ang mga inverter na batay sa semiconductor ay maaari lamang tanggapin ang 1.2–2 p.u. overcurrent, na karaniwan, na nagpapahinto sa kanila mula sa pagpapanatili ng voltage profile tulad ng normal na operasyon. Ang mga current limiters karaniwang ginagawang mag-ugali ang inverter bilang isang current source sa ilalim ng kondisyong overcurrent, na maaaring mapabilis ang regulasyon ng output current vector angle upang tugunan ang requirement ng fault current contribution.    Sa paghahambing, ang mga paraan ng virtual impedance at voltage limiters ay maaaring mapanatili ang pag-uugali ng voltage source ng GFM inverter sa ilang bahagi sa ilalim ng malubhang disturbance, na maaaring payagan ang automatic fault recovery.    Inirereview ng papel na ito ang mga paraan at naiidentipika ang mga lumalabas na hamon na kailangang asikasuhin, kasama ang temporary overcurrent, hindi tiyak na output current vector angle, hindi kinikilalang current saturation, at transient overvoltage.

2.   Mga Pundamental ng Current-Limiting Control Methods.

    Ang sumusunod na larawan ay nagpapakita ng isang simpleng circuit model ng grid-tied GFM inverter. Ang GFM inverter ay binubuo ng isang internal voltage source ve at katumbas na output impedance. Ang filter impedance ay isasama sa Ze, kung walang inner-loop control ang ginagamit. Kapag ginamit ang inner-loop control, ang filter impedance ay hindi isasama sa Ze.

3.   Current Limiter.

     Batay sa kung paano kalkulahin ang saturated current reference i¯ref, tatlong uri ng current limiters ang karaniwang ginagamit para sa GFM inverters, kasama ang instantaneous limiter, magnitude limiter, at priority-based limiter.Ang illustration ng isang instantaneous limiter ay ipinapakita sa Fig.(a), na gumagamit ng element-wise saturation function upang makamit ang saturated current reference i¯ref. Ang illustration ng isang magnitude limiter ay ipinapakita sa Fig. (b), na lamang nagbabawas ng magnitude ng orihinal na current reference iref. Ang angle ng i¯ref ay nananatiling pareho sa iref. Ipinalalathala sa Fig. (c) ang prinsipyong ng priority-based limiter, na hindi lamang nagbabawas ng magnitude ng iref kundi pinapaborin din ang kanyang angle sa isang tiyak na halaga ϕI. Tandaan na ang ϕI ay isang user-defined angle na kumakatawan sa angle difference sa pagitan ng i¯ref at ang d-axis na oriented sa θ.

4.  Virtual Impedance.

    Ang paraan ng virtual impedance na direktang nagmodyipika sa voltage modulation reference at ang virtual admittance method na may mabilis na tracking current control loop ay maaaring makamit ang mahusay na current limitation performance kapag nangyari ang malubhang disturbance. Sa paghahambing, ang paraan ng virtual impedance na may inner-loop control ay nakakamit ang current limitation batay sa hunch na ang voltage reference vref ay maaaring mabilis na masunod ng voltage control loop. Dahil ang bandwidth ng voltage control loop ay relatibong mababa, maaaring mapansin ang temporary overcurrent. Upang tugunan ang isyu na ito, ipinakilala ang mga hybrid current-limiting methods na naglalabas ng virtual impedance kasama ang priority-based current limiter at current magnitude limiter.

5. Voltage Limiter.

    Ang mga voltage limiter ay may layuning direkta na bawasan ang voltage difference ∥vPWM−vt∥ upang maging mas maliit kaysa sa ∥Zf∥IM, na nagmodyipika sa voltage reference na gawa ng outer-loop control upang maisakatuparan ang current magnitude limitation. Ang paraan na ito ay isang inirerekumendang solusyon dahil hindi ito nangangailangan ng adaptive virtual impedance na maaaring madiskarbil ang sistema sa ilang kondisyon. Para sa mga voltage limiter, ang inner-control loop ay karaniwang transparent, i.e., vPWM=vref. Pagkatapos, maaaring ipahayag ang isang katumbas na circuit diagram ng current-limiting method na ito.