სიმეტრიული შებრუნებების პირობებში ქსელის ფორმირების ინვერტორების დენის ზღვარობის კონტროლის მიხედვა

    გრიდ-ფორმირებული (GFM) ინვერტორები არის რეკომენდებული გზა შენახული ენერგიის ზრდისთვის დიდი მასშტაბის ელექტროსისტემებში. თუმცა, ისინი ფიზიკურად განსხვავდებიან სინქრონული გენერატორებისგან გადმოწყვეტის შემთხვევაში. ძალის სემიკონდუქტორული მოწყობილობების დაცვისა და სევირული სიმეტრიული დარღვევების პერიოდში ელექტროსისტემის მხარდაჭერის გარეშე, GFM კონტროლის სისტემები უნდა შეძლონ შემდეგი მოთხოვნების შესრულება: დენის რაოდენობის შეზღუდვა, დარღვევის დენის ჩატარება და დარღვევის აღდგენის შესაძლებლობა. ლიტერატურაში აღწერილია სხვადასხვა დენის შეზღუდვის კონტროლის მეთოდები ამ მიზნების დასასრულებლად, მათ შორის დენის შეზღუდველები, ვირტუალური იმპედანსი და ვოლტაჟის შეზღუდველები. ამ სტატიაში შედგენილია ამ მეთოდების შესახებ ზოგადი მიმოხილვა. აღსანიშნავია ახალი გამოწვევები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას, მათ შორის დროებითი დენის ზედმეტი, არაგანზომილი გამოტაცის დენის ვექტორის კუთხე, უსასურველი დენის სატურაცია და დროებითი ზედმეტი ვოლტაჟი.

1. შესავალი.

    GFM ინვერტორების ვოლტაჟის წყაროს ქცევა ხდება ისე, რომ ისინის გამოტაცის დენი ძალიან დამოკიდებულია გარე სისტემის პირობებზე. დიდი დარღვევების შემთხვევაში, როგორიცაა ვოლტაჟის შემცირება ან ფაზის ხტომა საერთო კუპლირების წერტილში (PCC), სინქრონული გენერატორები ზოგადად შეძლებენ 5-7 p.u. ზედმეტ დენის დარწმუნებას [8], ხოლო სემიკონდუქტორული ინვერტორები შეძლებენ ხელახლა 1.2-2 p.u. ზედმეტ დენის დარწმუნებას, რაც არ საშუალებას აძლევს ისევ დაინახონ ვოლტაჟის პროფილი რეგულარული მუშაობის პერიოდში. დენის შეზღუდველები ჩართული სიტუაციებისას ინვერტორს დენის წყაროს ქცევას აძლევენ, რაც შესაძლებლობას აძლევს გამოტაცის დენის ვექტორის კუთხის რეგულირებას დარღვევის დენის ჩატარების მიზნით. შედარებით, ვირტუალური იმპედანსის მეთოდები და ვოლტაჟის შეზღუდველები შეძლებენ შენარჩუნებას GFM ინვერტორის ვოლტაჟის წყაროს ქცევის სხვადასხვა სევირული დარღვევის პერიოდში, რაც შესაძლებლობას აძლევს ავტომატურად დარღვევის აღდგენას. ამ სტატიაში შედგენილია ამ მეთოდების შესახებ მიმოხილვა და აღსანიშნავია ახალი გამოწვევები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას, მათ შორის დროებითი დენის ზედმეტი, არაგანზომილი გამოტაცის დენის ვექტორის კუთხე, უსასურველი დენის სატურაცია და დროებითი ზედმეტი ვოლტაჟი.

2.   დენის შეზღუდვის კონტროლის მეთოდების საფუძვლები.

    შემდეგი სურათი აჩვენებს გრიდ-დაკავშირებული GFM ინვერტორის გამარტივებულ სქემას. GFM ინვერტორი შედგება შიდა ვოლტაჟის წყაროდან ve და ექვივალენტური გამოტაცის იმპედანსიდან. ფილტრის იმპედანსი იქნება ჩათვლილი Ze-ში, თუ შიდა წრედის კონტროლი არ გამოიყენება. როდესაც შიდა წრედის კონტროლი გამოიყენება, ფილტრის იმპედანსი აღარ იქნება ჩათვლილი Ze-ში.

3.   დენის შეზღუდველი.

     დასაჯერებელი დენის i¯ref გამოთვლის მიხედვით, სამი დენის შეზღუდველი ჩვეულებრივ გამოიყენება GFM ინვერტორებისთვის, მათ შორის ინსტანტანური შეზღუდველი, რადიუსის შეზღუდველი და პრიორიტეტის შეზღუდველი. ინსტანტანური შეზღუდველის ილუსტრაცია ჩანს ფიგურაში (a), რომელიც გამოიყენებს ელემენტურ სატურაციის ფუნქციას დასაჯერებელი დენის i¯ref მისაღებად. რადიუსის შეზღუდველის ილუსტრაცია ჩანს ფიგურაში (b), რომელიც მხოლოდ შემცირებს არდადებული დენის iref რადიუსს. i¯ref-ის კუთხე იქნება იგივე, რაც iref-ის კუთხე. ფიგურა (c) აჩვენებს პრიორიტეტის შეზღუდველის პრინციპს, რომელიც არაолько уменьшает амплитуду iref, но и приоритизирует его угол до определенного значения ϕI. Обратите внимание, что ϕI — это заданный пользователем угол, который представляет собой разницу между углом i¯ref и d-осью, ориентированной на θ.θ.

4.  ვირტუალური იმპედანსი.

    ვირტუალური იმპედანსის მეთოდი, რომელიც ダイレクトに電圧変調参照を修正する方法と、高速追跡電流制御ループを持つ仮想導納法は、重大な擾乱が発生した場合でも良好な電流制限性能を達成できます。比較すると、内部ループ制御を使用する仮想インピーダンス法は、電圧制御ループによって電圧参照vrefが高速に追跡できるという仮定に基づいて電流制限を達成します。電圧制御ループの帯域幅が相対的に低いため、一時的な過電流が観測される可能性があります。この問題に対処するために、優先ベースの電流制限器と電流振幅制限器を組み合わせたハイブリッド電流制限法が提案されています。

5. ვოლტაჟის შეზღუდველი.

    ვოლტაჟის შეზღუდველები მიზნია დარღვევის შემთხვევაში დირექტულად შემცირონ vPWM−vt ვოლტაჟის განსხვავება, რათა ის იყოს ნაკლები, ვიდრე ∥Zf∥IM, რითაც შეცვლის გარე წრედის კონტროლის მიერ შექმნილ ვოლტაჟის რეფერენსს დენის რადიუსის შეზღუდვის მიზნით. ეს მეთოდი რეკომენდებულია, რადგან ის არ მოითხოვს ადაპტიურ ვირტუალურ იმპედანსს, რომელიც განსხვავებული პირობებში შეიძლება სისტემას დესტაბილიზებდეს. ვოლტაჟის შეზღუდველებისთვის შიდა კონტროლის წრედი ჩვეულებრივ გახდება გასარკვევი, ანუ, vPWM=vref. შემდეგ, შეიძლება გამოხატოს ამ დენის შეზღუდვის მეთოდის ექვივალენტური სქემა.