Преглед на контролата со ограничување на стројот при симетрични прекини во инверторите кои формираат мрежа

    Инвертерите со формирање на мрежа (GFM) се прифатени како можна решенија за зголемување на пенетрацијата на обновливи извори на енергија во масивни системи за производство на електрична енергија. Меѓутоа, физички се различни од синхроните генератори по карактеристиките на претовареност. За да се заштитат полупроводничките уреди и да се поддржува електричната мрежа под тешки симетрични прекинувања, контролниот систем на GFM треба да може да ги исполнува следните барања: ограничување на величината на стројмот, доприноса на стројот на прекинување и способност за опоравување од прекинување. Во литература се рапортуваат различни методи за ограничување на стројот за да се исполнат овие цели, вклучувајќи ограничителите на стројот, виртуелната импеданца и ограничителите на напонот. Овој труд дава преглед на овие методи. Покажани се и појавувачките предизвици кои треба да се решијат, вклучувајќи временски прекинов строј, неспецифициран агол на векторот на излезниот строј, нежелана наситена строј и преходно прекинуван напон.

1. Вовед.

    Напонското поведение на инвертерите GFM прави нивните излезни строеви силно зависни од вонешните услови на системот. При големи прекинувања, како пад на напон или скок на фаза во точката на заедничка поврзаност (PCC), синхроните генератори обично можат да достават 5-7 p.u. прекинов строј [8], додека инвертерите базирани на полупроводници можат само да ја управуваат 1,2-2 p.u. прекинов строј типична, што ги пречи да одржуваат профилот на напонот како во нормална операција. Ограничителите на стројот обично прават инвертерот да се однесува како извор на строј времено кога има прекинов строј, што може да помогне во регулацијата на аголот на векторот на излезниот строј за да се исполнат барањата за допринос на прекинов строј. Забележете дека методите на виртуелна импеданца и ограничителите на напонот до некој степен можат да одржат напонското поведение на инвертерот GFM при тешки прекинувања, што може да овозможи автоматско опоравување. Овој труд ги прегледува овие методи и ги идентификува појавувачките предизвици кои треба да се решијат, вклучувајќи временски прекинов строј, неспецифициран агол на векторот на излезниот строј, нежелана наситена строј и преходно прекинуван напон.

2.   Основи на методите за ограничување на стројот.

    Следната слика покажува поедноставен модел на кола на инвертер GFM поврзан со мрежата. Инвертерот GFM се состои од внатрешен напонски извор ve и еквивалентна излезна импеданца. Филтерската импеданца ќе биде вклучена во Ze, ако не се користи контрола на внатрешната кола. Кога се користи контрола на внатрешната кола, филтерската импеданца не ќе биде вклучена во Ze.

3.   Ограничител на стројот.

     Во зависност од тоа како се пресметува наситената референца на стројот i¯ref, три ограничитела на стројот често се користат за инвертерите GFM, вклучувајќи моменталниот ограничител, ограничителот на величината и ограничителот со приоритет. Илустрацијата на моменталниот ограничител е прикажана на Слика (а), која користи функција на наситување елемент по елемент за да се достигне наситената референца на стројот i¯ref. Илустрацијата на ограничителот на величината е дадена на Слика (б), која само намалува величината на оригиналената референца на стројот iref. Аголот на i¯ref останува ист како на iref. Слика (ц) покажува принципот на ограничителот со приоритет, кој не само намалува величината на iref, туку и му дава приоритет на неговиот агол до специфична вредност ϕI. Забележете дека ϕI е кориснички дефиниран агол кој претставува разликата на аголот помеѓу i¯ref и d-оска ориентирана кон θ.

4.  Виртуелна импеданца.

    Методот на виртуелна импеданца кој директно модифицира референцата за модулација на напонот и методот на виртуелна адмитанца со брза трекинг контролна кола можат да постигнат добар перформанс на ограничување на стројот кога се случат тешки прекинувања. Во споредба, методот на виртуелна импеданца со контролна кола во внатрешността постигува ограничување на стројот на основа на хипотезата дека референцата на напонот vref може брзо да се треки од страна на контролната кола за напон. Бидејќи лентата на пропускане на контролната кола за напон е релативно ниска, временски прекинов строј може да се забележи. За да се справиме со овој проблем, се прикажуваат хибридни методи за ограничување на стројот кои комбинираат виртуелната импеданца со ограничителот на стројот со приоритет и ограничителот на величината на стројот.

5. Ограничител на напонот.

    Ограничителите на напонот се стремат директно да намалат разликата на напонот ||vPWM−vt|| да биде помала од ||Zf||IM, што модифицира референцата на напонот генерирана од контролната кола во надворешноста за да се реализира ограничување на величината на стројот. Овој метод е препорачано решение бидејќи не бара адаптивна виртуелна импеданца која може да дестабилизира системот под одредени услови. За ограничителите на напонот, контролната кола во внатрешноста обично е транспарентна, т.е. vPWM=vref. Подоцна, еквивалентен дијаграм на кола на овој метод за ограничување на стројот може да се изрази.