Uchunguzi wa Uzawadi wa Kukokotoa Mwendo wa Inverters ya Kutengeneza Mtandao Katika Usururu wa Usawa

    Wanachukua kuwa Grid-forming (GFM) inverters ni suluhisho la ufanisi kutangaza usambazaji wa nishati ya maridhiano katika mifumo kubwa za umeme.  Hata hivyo, wanahusiana sana na wadhamu sawa kwa ujuzi wa kutumia chenji zaidi.  Kufanikisha kuzuia vifaa vya semiconductor za umeme na kuimarisha mtandao wa umeme wakati wa magonjwa makubwa ya symmetrical, mfumo wa mikono wa GFM yanapaswa kuweza kupata maamuzi yafuatayo: uzimue wa ukubwa wa current, mchango wa fault current, na uwezo wa kurecover kutoka kwa fault.  Katika vitabu vingine vilivyotajwa vya njia mbalimbali za kuzuia current ili kupatia hayo matarajio, ikiwa ni current limiters, virtual impedance, na voltage limiters.  Makala hii inatoa muhtasari wa njia hizo.  Changamoto zinazozitokea ambazo zinahitaji kutathmini, ikiwa ni overcurrent ya dharura, angle ya vector ya output current haijatambuliwa, saturation ya current isiyotakikana, na overvoltage ya dharura, zimeonyeshwa. 

1. Utangulizi.

    Tabia ya chanzo cha voltage ya GFM inverters huchangia sana current zao za output kwa majina ya nje ya mfumo.  Mara baada ya magonjwa makubwa kama vile kupungua kwa voltage au kuruka kwa phase kwenye point of common coupling (PCC), wadhamu sawa wanaweza kutoa 5–7 p.u. overcurrent [8], hata hivyo, inverters zilizotengenezwa na semiconductors zinaweza kusimami 1.2–2 p.u. overcurrent tu, ambayo huwakabilisha kutumia profile ya voltage kama katika utendaji wa kawaida.  Current limiters mara nyingi huchangia tabia ya inverter kama chanzo cha current wakati wa overcurrent, ambayo inaweza kuboresha regulation ya angle ya vector ya output current ili kutambua maamuzi ya mchango wa fault current.   Kulingana, njia za virtual impedance na voltage limiters zinaweza kudumisha tabia ya chanzo cha voltage ya inverter ya GFM kidogo wakati wa magonjwa makubwa, ambayo inaweza kukubali recovery ya automatic ya fault.   Makala hii hutathmini njia hizo na hutambua changamoto zinazozitokea ambazo zinahitaji kutathmini, ikiwa ni overcurrent ya dharura, angle ya vector ya output current haijatambuliwa, saturation ya current isiyotakikana, na overvoltage ya dharura.

2.   Misingi ya Njia za Kuzuia Current.

    Tunda lifuatalo linatoa modeli ya circuit iliyosimplify wa grid-tied GFM inverter.  Inverter ya GFM unapewa chanzo cha voltage vi na impedance ya equivalent.  Filter impedance itakolekwa kwenye Ze, ikiwa hakuna inner-loop control imetumika.  Waktu inner-loop control inatumika, filter impedance hautakolekwa kwenye Ze.

3.   Current Limiter.

     Kulingana na jinsi reference ya current saturated i¯ref inahesabiwa, tatu za current limiters zinatumika sana kwa ajili ya inverters za GFM, ikiwa ni instantaneous limiter, magnitude limiter, na priority-based limiter.  Maonyesho ya instantaneous limiter yameonyeshwa kwenye Fig.(a), ambayo hutumia function ya saturation ya element-wise ili kupata reference ya current saturated i¯ref.  Maonyesho ya magnitude limiter yametolewa kwenye Fig. (b), ambayo kunyweleza tu ukubwa wa reference ya current asili iref.  Angle ya i¯ref inadumu kama ile ya iref.  Fig. (c) inatoa msingi wa priority-based limiter, ambayo kunyweleza ukubwa wa iref na pia kunywanyasa angle lake kwenye value fulani ϕI.  Kumbuka kuwa ϕI ni angle inayotengeneza mtumiaji ambayo inavyoonyesha tofauti ya angle kati ya i¯ref na d-axis oriented to θ.

4.  Virtual Impedance.

    Njia ya virtual impedance ambayo husababisha mabadiliko moja kwa moja ya reference ya voltage modulation na njia ya virtual admittance na loop ya fast-tracking current control zinaweza kupata performance bora ya kuzuia current wakati wa magonjwa makubwa.  Kulingana, njia ya virtual impedance na inner-loop control hupata kuzuia current kulingana na hypothesis kwamba reference ya voltage vref inaweza kufolowana kwa haraka na loop ya voltage control.  Tangu bandwidth ya loop ya voltage control ni chache, overcurrent ya dharura inaweza kuonekana.  Ili kutatibu suala hilo, njia za hybrid current-limiting zinazohusiana na virtual impedance na priority-based current limiter na current magnitude limiter zimeonyeshwa.

5. Voltage Limiter.

    Voltage limiters yanastahimili kupunguza tofauti ya ∥vPWM−vt∥ ili kuwa ndogo kuliko ∥Zf∥IM, ambayo hujadili reference ya voltage iliyotengenezwa na outer-loop control ili kufanikisha uzimue wa ukubwa wa current.  Njia hii ni suluhisho lisilo lazima kutokana na hiyo isisite kwa sababu haihitaji virtual impedance adaptive ambayo inaweza kutengeneza mfumo kwa masharti fulani.  Kwa voltage limiters, inner-control loop ni ya kawaida transparent, i.e., vPWM=vref.  Baada ya hilo, diagramu ya circuit equivalent ya njia hii ya kuzuia current inaweza kutafsiriwa.