Simetrisku saspringumu apstākļos tīkveidojošo inverteru strāvas ierobežojošā kontroles pārskats

    Tīkla veidojošie (GFM) invertori tiek atzīti par iespējamiem risinājumiem, lai palielinātu atjaunojamās enerģijas ieguvi lielos elektrotīklos. Tomēr, fiziķiski viņi atšķiras no sinhronajiem ģeneratoriem pārstrāvas spējas ziņā. Lai aizsargātu elektroniskos semidatorus un atbalstītu elektrotīklu smagās simetriskas traucējumu laikā, GFM kontrolēšanas sistēmām jāspēj sasniegt šādas prasības: strāvas magnitūdas ierobežošana, defekta strāvas ieguldījums un defekta atveseļošanās spēja. Literatūrā ir aprakstītas dažādas strāvas ierobežojošas kontrolēšanas metodes, lai izpildītu šos mērķus, tostarp strāvas ierobežotāji, virtuālā impēdance un uzspiestās sprieguma robežas. Šajā rakstā tiek sniegts šo metodju pārskats. Norādīti arī jauni izaicinājumi, kas jārisina, tostarp pagaidu pārstrāva, nedefinēts izvades strāvas vektora leņķis, nevēlamā strāvas saturašanāšanāšanās un pagaidu pārspriegums.

1.Ievads.

    GFM invertoru strāvas avota rīcība padara tos izvades strāvas augsti atkarīgiem no ārējām sistēmas apstākļiem. Lielu traucējumu, piemēram, sprieguma krituma vai fāzes skokuma kopīgā savienojuma punktā (PCC), sinhronie ģeneratori vispār var nodrošināt 5–7 p.u. pārstrāvu [8], savukārt semidatoru pamatotos invertorus parasti var uzturēt tikai 1,2–2 p.u. pārstrāvu, kas tos nepiedāvā uzturēt sprieguma profilu tāpat kā normālajā darbībā. Strāvas ierobežotāji parasti padara inverteri līdzīgu strāvas avotam pārstrāvas apstākļos, kas var palīdzēt regulēt izvades strāvas vektora leņķi, lai izpildītu defekta strāvas ieguldījuma prasību. Salīdzinājumā ar to, virtuālās impēdancijas metodes un uzspiestās sprieguma robežas var uzturēt GFM invertora strāvas avota rīcību līdz tam pakāpe, kad notiek smagi traucējumi, kas var ļaut automātiskai defekta atveseļošanai. Šajā rakstā tiek apskatītas šīs metodes un identificēti jauni izaicinājumi, kas jārisina, tostarp pagaidu pārstrāva, nedefinēts izvades strāvas vektora leņķis, nevēlama strāvas saturašanāšanāšanās un pagaidu pārspriegums.

2.   Strāvas ierobežojošu kontrolēšanas metožu pamati.

    Nākamajā attēlā ir parādīts vienkāršots tīkla pievienoto GFM invertora shēma. GFM invertors sastāv no iekšējā sprieguma avota ve un ekvivalentā izvades impēdances. Filtra impēdance tiks iekļauta Ze, ja nav izmantota iekšējā kontroles galds. Ja izmantota iekšējā kontrole, filtra impēdance netiks iekļauta Ze.

3.   Strāvas ierobežotājs.

     Atkarībā no tā, kā tiek aprēķināts satura strāvas references i¯ref, GFM invertoriem parasti tiek izmantoti trīs strāvas ierobežotāji, tostarp momentānais ierobežotājs, magnitūdas ierobežotājs un prioritātes balstīts ierobežotājs.Momentānā ierobežotāja ilustrācija ir parādīta figūrā (a), kur izmanto elementu viselementu satura funkciju, lai sasniegtu satura strāvas reference i¯ref. Magnitūdas ierobežotāja ilustrācija ir dota figūrā (b), kas tikai samazina sākotnējās strāvas references iref magnitūdu. I¯ref leņķis saglabājas tāds pats kā iref. Figūrā (c) ir parādīts prioritātes balstītā ierobežotāja princips, kas ne tikai samazina iref magnitūdu, bet arī prioritizē to leņķi uz noteiktu vērtību ϕI. Ņemiet vērā, ka ϕI ir lietotāja definēts leņķis, kas attēlo leņķa starpību starp i¯ref un d ass orientētu pret θ.

4.  Virtuālā impēdance.

    Virtuālā impēdancijas metode, kas tieši modificē sprieguma modulācijas referenci, un virtuālā admittance metode ar ātru sekojošu strāvas kontrolēšanas galdiņu, var sasniegt labu strāvas ierobežošanas veiktspēju, kad notiek smagi traucējumi. Salīdzinājumā ar to, virtuālā impēdancijas metode ar iekšējo kontrolēšanu sasniedz strāvas ierobežošanu, balstoties uz hipotēzi, ka sprieguma reference vref var būt ātri sekojama sprieguma kontrolēšanas galdiņam. Tā kā sprieguma kontrolēšanas galdiņa platums ir salīdzinoši zems, var novērot pagaidu pārstrāvu. Lai risinātu šo problēmu, ir piedāvātas hibrīda strāvas ierobežojošas metodes, kas kombinē virtuālo impēdanciju ar prioritātes balstīto strāvas ierobežotāju un strāvas magnitūdas ierobežotāju.

5. Sprieguma ierobežotājs.

    Sprieguma ierobežotāji mēra tieši samazināt sprieguma atšķirību ∥vPWM−vt∥, lai tā būtu mazāka par ∥Zf∥IM, kas modificē sprieguma referenci, ko ģenerē ārējās kontroles galdiņa, lai realizētu strāvas magnitūdas ierobežošanu. Šī metode tiek ieteikta, jo tai nav nepieciešamas pielāgojamās virtuālās impēdances, kas var destabilizēt sistēmu noteiktos apstākļos. Sprieguma ierobežotājiem parasti ir caurspīdīgs iekšējais kontrolēšanas galdiņš, tas nozīmē, vPWM=vref. Pēc tam var izteikt šīs strāvas ierobežojošās metodes ekvivalento shēmu.