सममित विकारको अन्तर्गत ग्रिड-फार्मिङ इनवर्टरको वर्तमान-प्रतिबंधी नियन्त्रणको समीक्षा

    ग्रिड-फार्मिङ (GFM) इनवर्टरहरूलाई बुल्क पावर सिस्टमहरूमा नवीन ऊर्जाको प्रवेश बढाउने एक संभावित समाधान मानिन्छ। तर, यी इनवर्टरहरू सिन्क्रोनस जनरेटरहरूबाट अतिप्रवाह योग्यताले भिन्न हुन्छन्। शक्ति अर्धचालक उपकरणहरूलाई संरक्षण गर्दै र गम्भीर सममित विघटनहरूको अवस्थामा शक्ति ग्रिडलाई समर्थन गर्न GFM नियन्त्रण प्रणालीहरूले निम्न आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दिनुपर्छ: प्रवाह राशिको सीमा, दोष प्रवाह योगदान, र दोष बिरुद्ध प्रतिक्रिया योग्यता। यी लक्ष्यहरू पूरा गर्न विभिन्न प्रवाह सीमाको नियन्त्रण विधिहरू विशेषज्ञतामा बताइएको छ, जसमा प्रवाह सीमक, आभासी प्रतिरोध, र वोल्टेज सीमक समावेश। यस पेपरले यी विधिहरूको एक सारांश प्रस्तुत गर्छ। यी विधिहरूले ट्यांपररी अतिप्रवाह, अनिर्दिष्ट निर्गम प्रवाह वेक्टर कोण, अवाञ्छित प्रवाह सिमाता, र ट्रान्सिएन्ट ओवरवोल्टेज जस्ता उत्पन्न हुने चुनौतीहरू देखाउँछ।

1. परिचय

    GFM इनवर्टरहरूको वोल्टेज स्रोत व्यवहारले उनीहरूको निर्गम प्रवाहलाई बाहिरी सिस्टम स्थितिमा बहुत निर्भर बनाउँछ। सामान्य जोडाउन बिन्दु (PCC) मा वोल्टेज गिराउन वा फेज छलाउन जस्ता ठूला विघटनहरूको अवस्थामा, सिन्क्रोनस जनरेटरहरू सामान्य रूपमा 5–7 पी.यू. अतिप्रवाह आपूर्ति गर्न सक्छ [8], तर अर्धचालक-आधारित इनवर्टरहरू त्यसम्बाट अलिको 1.2–2 पी.यू. अतिप्रवाह आपूर्ति गर्न सक्छ, जसले उनीहरूलाई सामान्य प्रचालनमा वोल्टेज प्रोफाइल बनाएर राख्न रोक्दछ। प्रवाह सीमकहरू अतिप्रवाह स्थितिमा इनवर्टरलाई एक प्रवाह स्रोतको रूपमा व्यवहार गर्न लागु गर्छ, जसले निर्गम प्रवाह वेक्टर कोणको नियन्त्रण गर्न सहायता गर्छ र दोष प्रवाह योगदान आवश्यकता पूरा गर्छ। तुलनामा, आभासी प्रतिरोध विधिहरू र वोल्टेज सीमकहरू गम्भीर विघटनहरूको अवस्थामा GFM इनवर्टरको वोल्टेज स्रोत व्यवहारलाई कुनै तरिकाले बनाएर राख्छ, जसले स्वचालित दोष बिरुद्ध प्रतिक्रिया सम्भव बनाउँछ। यस पेपरले यी विधिहरूलाई समीक्षा गर्छ र ट्यांपररी अतिप्रवाह, अनिर्दिष्ट निर्गम प्रवाह वेक्टर कोण, अवाञ्छित प्रवाह सिमाता, र ट्रान्सिएन्ट ओवरवोल्टेज जस्ता उत्पन्न हुने चुनौतीहरू चिन्छ।

2.    प्रवाह सीमाको नियन्त्रण विधिहरूको बुनियादी सिद्धान्त

    निम्न चित्रले ग्रिड-जोडिएको GFM इनवर्टरको सरलीकृत सर्किट मॉडेल देखाउँछ। GFM इनवर्टर एउटा आन्तरिक वोल्टेज स्रोत ve र समतुल्य निर्गम प्रतिरोध भित्र्याउँछ। यदि आन्तरिक लूप नियन्त्रण प्रयोग गरिएको छैन भने फिल्टर प्रतिरोध Ze मा समावेश गरिनेछ। यदि आन्तरिक लूप नियन्त्रण प्रयोग गरिएको छ भने, फिल्टर प्रतिरोध Ze मा समावेश गरिएको हुनेछैन।

3.    प्रवाह सीमक

     सिमाताको प्रवाह संदर्भ i¯ref को गणना गर्ने तरिकाको आधारमा, GFM इनवर्टरहरूको लागि तीन प्रवाह सीमकहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, जसमा तत्कालीन सीमक, राशि सीमक, र प्राथमिकता-आधारित सीमक समावेश। तत्कालीन सीमकको चित्र फिगर (a) मा देखाइएको छ, जसले तत्कालीन सिमाताको प्रवाह संदर्भ i¯ref प्राप्त गर्नका लागि एक तत्कालीन सिमाता फंक्शन प्रयोग गर्छ। राशि सीमकको चित्र फिगर (b) मा दिएको छ, जसले मूल प्रवाह संदर्भ iref को राशि केवल घटाउँछ। i¯ref को कोण iref को कोणको जस्तै राखिन्छ। फिगर (c) ले प्राथमिकता-आधारित सीमकको सिद्धान्त देखाउँछ, जसले न केवल iref को राशि घटाउँछ, तर यसको कोणलाई विशिष्ट मान ϕI मा प्राथमिकता दिन्छ। याद गर्नुहोस्, ϕI एउटा प्रयोगकर्ता-निर्धारित कोण हो जो i¯ref र d-अक्षलाई अन्तर दर्शाउँछ जो θ लाई अनुसरण गर्दछ।

4.   आभासी प्रतिरोध

    गम्भीर विघटनहरू घटने अवस्थामा वोल्टेज मॉड्युलेशन संदर्भलाई त्यात बदल्ने आभासी प्रतिरोध विधि र त्वरित प्रवाह नियन्त्रण लूपको साथ आभासी इमिटेन्स विधिले राम्रो प्रवाह सीमाको प्रदर्शन गर्न सक्छ। तुलनामा, आन्तरिक लूप नियन्त्रणको साथ आभासी प्रतिरोध विधिले वोल्टेज संदर्भ vref लाई वोल्टेज नियन्त्रण लूपले त्वरित अनुसरण गर्न सक्छ भनेर अनुमान गरेर प्रवाह सीमा प्राप्त गर्छ। चूँकि वोल्टेज नियन्त्रण लूपको बैंडविड्थ अलिको छ, त्यसैले ट्यांपररी अतिप्रवाह देखिन सकिन्छ। यस समस्यालाई समाधान गर्न, आभासी प्रतिरोधलाई प्राथमिकता-आधारित प्रवाह सीमक र प्रवाह राशि सीमकको साथ जोडिएको हाइब्रिड प्रवाह सीमाको विधिहरू प्रस्तुत गरिएका छन्।

5. वोल्टेज सीमक

    वोल्टेज सीमकहरूको लक्ष्य वोल्टेज अन्तर ∥vPWM−vt∥ लाई ∥Zf∥IM भन्दा छोट गर्न वोल्टेज संदर्भ बनाउने बाहिरी लूप नियन्त्रणले उत्पन्न गर्ने वोल्टेज संदर्भलाई बदल्न र प्रवाह राशि सीमा प्राप्त गर्न हो। यी विधि एक सुझावित समाधान हो किनभने यसले निश्चित स्थितिहरूमा प्रणालीलाई अस्थिर बनाउन सक्ने अनुकूलनीय आभासी प्रतिरोध आवश्यक छैन। वोल्टेज सीमकहरूको लागि, आन्तरिक नियन्त्रण लूप सामान्यतया पारदर्शी हुन्छ, यानी vPWM=vref। त्यसपछि, यी प्रवाह सीमाको विधिको तुल्य सर्किट चित्र व्यक्त गरिन सकिन्छ।