सममित विक्षोभ के तहत ग्रिड-फॉर्मिंग इनवर्टरों की धारा सीमित नियंत्रण की समीक्षा

    ग्रिड-फार्मिंग (GFM) इनवर्टर को बड़े पैमाने पर विद्युत प्रणालियों में नवीकरणीय ऊर्जा के प्रवेश को बढ़ाने के लिए एक संभावित समाधान के रूप में मान्यता प्राप्त है। हालांकि, वे सिंक्रोनस जेनरेटरों की तुलना में ओवरकरंट क्षमता के मामले में भौतिक रूप से अलग होते हैं। विद्युत अर्धचालक उपकरणों की सुरक्षा और गंभीर सममित विकार के दौरान विद्युत ग्रिड का समर्थन करने के लिए, GFM नियंत्रण प्रणाली को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: धारा के परिमाण की सीमा, दोष धारा का योगदान, और दोष से बचाव की क्षमता। साहित्य में इन लक्ष्यों को पूरा करने के लिए विभिन्न धारा-सीमित नियंत्रण विधियाँ रिपोर्ट की गई हैं, जिनमें धारा सीमक, वर्चुअल इम्पीडेंस, और वोल्टेज सीमक शामिल हैं। यह पेपर इन विधियों की एक समीक्षा प्रस्तुत करता है। उत्पन्न होने वाली चुनौतियों, जिन्हें ठीक करना आवश्यक है, जिनमें अस्थायी ओवरकरंट, अनिर्दिष्ट आउटपुट धारा वेक्टर कोण, अवांछित धारा संतृप्ति, और अस्थायी ओवरवोल्टेज शामिल हैं, इंगित की गई हैं।

1. परिचय।

    GFM इनवर्टरों की वोल्टेज स्रोत व्यवहार उनकी आउटपुट धाराओं को बाहरी प्रणाली की स्थितियों पर अधिक निर्भर करता है। जब बिजली की गिरावट या फेज छलांग जैसे बड़े विकार आम संयोजन बिंदु (PCC) पर होते हैं, तो सिंक्रोनस जेनरेटर सामान्य रूप से 5-7 p.u. ओवरकरंट [8] आपूर्ति कर सकते हैं, जबकि अर्धचालक आधारित इनवर्टर आम तौर पर 1.2-2 p.u. ओवरकरंट का सामना कर सकते हैं, जो उन्हें सामान्य संचालन के रूप में वोल्टेज प्रोफाइल को बनाए रखने से रोकता है। धारा सीमक आम तौर पर ओवरकरंट स्थितियों के दौरान इनवर्टर को धारा स्रोत की तरह व्यवहार करने का कारण बनता है, जो आउटपुट धारा वेक्टर कोण को नियंत्रित करने और दोष धारा योगदान की आवश्यकता को पूरा करने में सहायता कर सकता है। इसकी तुलना में, वर्चुअल इम्पीडेंस विधियाँ और वोल्टेज सीमक गंभीर विकार के दौरान GFM इनवर्टर की वोल्टेज स्रोत व्यवहार को कुछ हद तक बनाए रख सकते हैं, जो स्वचालित दोष से बचाव की अनुमति दे सकता है। यह पेपर इन विधियों की समीक्षा करता है और उन उत्पन्न होने वाली चुनौतियों को पहचानता है, जिन्हें ठीक करना आवश्यक है, जिनमें अस्थायी ओवरकरंट, अनिर्दिष्ट आउटपुट धारा वेक्टर कोण, अवांछित धारा संतृप्ति, और अस्थायी ओवरवोल्टेज शामिल हैं।

2. धारा-सीमित नियंत्रण विधियों की बुनियादी जानकारी।

    निम्नलिखित चित्र ग्रिड-संलग्न GFM इनवर्टर का सरलीकृत परिपथ मॉडल दिखाता है। GFM इनवर्टर एक आंतरिक वोल्टेज स्रोत ve और समकक्ष आउटपुट इम्पीडेंस से बना होता है। फिल्टर इम्पीडेंस Ze में शामिल होगा, यदि कोई आंतरिक लूप नियंत्रण उपयोग किया नहीं जाता है। जब आंतरिक लूप नियंत्रण का उपयोग किया जाता है, तो फिल्टर इम्पीडेंस Ze में शामिल नहीं होगा।

3. धारा सीमक।

     संतृप्त धारा संदर्भ i¯ref की गणना के आधार पर, GFM इनवर्टर के लिए तीन धारा सीमक आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं, जिनमें तत्काल सीमक, परिमाण सीमक, और प्राथमिकता-आधारित सीमक शामिल हैं। तत्काल सीमक का चित्रण चित्र (a) में दिखाया गया है, जो तत्काल संतृप्त धारा संदर्भ i¯ref को प्राप्त करने के लिए एक तत्काल संतृप्ति कार्य का उपयोग करता है। परिमाण सीमक का चित्रण चित्र (b) में दिया गया है, जो मूल धारा संदर्भ iref के परिमाण को केवल कम करता है। i¯ref का कोण iref के समान रहता है। चित्र (c) प्राथमिकता-आधारित सीमक के सिद्धांत को दिखाता है, जो iref के परिमाण को कम करता है और इसका कोण एक विशिष्ट मान ϕI को प्राथमिकता देता है। ध्यान दें कि ϕI एक उपयोगकर्ता-परिभाषित कोण है जो i¯ref और d-अक्ष के बीच कोण अंतर दर्शाता है जो θ की ओर दिखाता है।θ।

4. वर्चुअल इम्पीडेंस।

    वर्चुअल इम्पीडेंस विधि जो वोल्टेज मॉडुलेशन संदर्भ को तुरंत संशोधित करती है और तेज़ ट्रैकिंग धारा नियंत्रण लूप के साथ वर्चुअल एडमिटेंस विधि गंभीर विकार के दौरान अच्छी धारा सीमित प्रदर्शन प्राप्त कर सकती है। इसकी तुलना में, आंतरिक लूप नियंत्रण के साथ वर्चुअल इम्पीडेंस विधि वोल्टेज संदर्भ vref को वोल्टेज नियंत्रण लूप द्वारा तेज़ ट्रैक किया जा सकता है इस अनुमान पर आधारित होती है। क्योंकि वोल्टेज नियंत्रण लूप की बैंडविड्थ अपेक्षाकृत कम होती है, इसलिए अस्थायी ओवरकरंट देखा जा सकता है। इस मुद्दे को दूर करने के लिए, वर्चुअल इम्पीडेंस, प्राथमिकता-आधारित धारा सीमक और धारा परिमाण सीमक के संयोजन पर आधारित हाइब्रिड धारा-सीमित विधियाँ प्रस्तुत की गई हैं।

5. वोल्टेज सीमक।

    वोल्टेज सीमक वोल्टेज अंतर ∥vPWM−vt∥ को ∥Zf∥IM से कम करने का लक्ष्य रखते हैं, जो बाहरी लूप नियंत्रण द्वारा उत्पन्न वोल्टेज संदर्भ को संशोधित करके धारा परिमाण सीमित करने को संभव बनाता है। यह विधि एक सुझावित समाधान है क्योंकि यह उन विशिष्ट स्थितियों के तहत प्रणाली को अस्थिर बना सकने वाले अनुकूलनीय वर्चुअल इम्पीडेंस की आवश्यकता नहीं होती है। वोल्टेज सीमकों के लिए, आंतरिक नियंत्रण लूप आमतौर पर पारदर्शी होता है, अर्थात् vPWM=vref। इसके बाद, इस धारा-सीमित विधि का एक समतुल्य परिपथ आरेख व्यक्त किया जा सकता है।