Pagsusuri ng Kasalukuyang Paggamit ng Pamamahala sa Limitasyon ng Kuryente ng Grid-Forming Inverters sa Ilalim ng Simetriyal na Pagkakabali

    Ang mga inverter na grid-forming (GFM) ay itinuturing na isang epektibong solusyon upang mapalakas ang pagpasok ng renewable energy sa bulk power systems. Gayunpaman, sila ay pisikal na naiiba mula sa mga synchronous generator sa kanilang kakayahan sa overcurrent. Upang maprotektahan ang mga power semiconductor devices at suportahan ang power grid sa ilalim ng matinding simetrikal na disturbance, ang mga sistema ng kontrol ng GFM ay dapat makamit ang mga sumusunod na pangangailangan: limitasyon ng magnitude ng current, kontribusyon ng fault current, at kakayahang bumawi mula sa fault. Ang iba't ibang paraan ng current-limiting control ay inireport sa literatura upang matugunan ang mga layunin na ito, kabilang ang mga current limiter, virtual impedance, at voltage limiter. Ang papel na ito ay nagbibigay ng isang overview ng mga paraan na ito. Ang mga umuusbong na hamon na kailangang tugunan, kabilang ang pansamantalang overcurrent, hindi tiyak na output current vector angle, hindi kinikilalang current saturation, at transient overvoltage, ay binigyang-diin.

1.Pagpapakilala.

    Ang pag-uugali ng voltage source ng mga inverter na GFM ay gumagawa sa kanilang mga output current na lubhang nakadepende sa panlabas na kondisyon ng sistema. Sa malaking disturbance tulad ng pagbaba ng voltage o phase jump sa point of common coupling (PCC), ang mga synchronous generator ay karaniwang maaaring magbigay ng 5–7 p.u. overcurrent [8], samantalang ang mga inverter na batay sa semiconductor ay tipikal na maaari lamang mag-handle ng 1.2–2 p.u. overcurrent, na nagpapahintulot sa kanila na hindi maaaring panatilihin ang profile ng voltage tulad ng normal na operasyon. Ang mga current limiter ay karaniwang ginagawang mag-ugali ang inverter bilang isang current source sa ilalim ng kondisyong overcurrent, na maaaring mapadali ang regulasyon ng output current vector angle upang matugunan ang pangangailangan ng fault current contribution. Sa katunayan, ang mga paraan ng virtual impedance at voltage limiter ay maaaring mapanatili ang pag-uugali ng voltage source ng inverter na GFM sa ilang bahagi sa ilalim ng matinding disturbance, na maaaring payagan ang automatic fault recovery. Ang papel na ito ay pinag-aaralan ang mga paraan na ito at nagtatala ng mga umuusbong na hamon na kailangang tugunan, kabilang ang pansamantalang overcurrent, hindi tiyak na output current vector angle, hindi kinikilalang current saturation, at transient overvoltage.

2.   Mga Pundamental ng Paraan ng Current-Limiting Control.

    Ang sumusunod na larawan ay nagpapakita ng isang simplified circuit model ng isang grid-tied GFM inverter. Ang GFM inverter ay binubuo ng isang internal voltage source ve at equivalent output impedance. Ang filter impedance ay kasama sa Ze, kung walang inner-loop control na ginagamit. Kapag ginamit ang inner-loop control, ang filter impedance ay hindi kasama sa Ze.

3.   Current Limiter.

     Batay sa kung paano kalkulahin ang saturated current reference i¯ref, tatlong uri ng current limiter ang karaniwang ginagamit para sa mga GFM inverter, kabilang ang instantaneous limiter, magnitude limiter, at priority-based limiter. Ang illustration ng isang instantaneous limiter ay ipinapakita sa Fig.(a), na gumagamit ng element-wise saturation function upang makamit ang saturated current reference i¯ref. Ang illustration ng isang magnitude limiter ay ibinibigay sa Fig. (b), na nagbabawas lamang ng magnitude ng orihinal na current reference iref. Ang angle ng i¯ref ay nananatiling pareho sa iref. Ang Fig. (c) ay nagpapakita ng prinsipyong priority-based limiter, na hindi lamang nagbabawas ng magnitude ng iref kundi nagbibigay din ng prayoridad sa kanyang angle sa isang tiyak na halaga ϕI. Tandaan na ang ϕI ay isang user-defined angle na kumakatawan sa angle difference sa pagitan ng i¯ref at ang d-axis na oriented sa θ.

4.  Virtual Impedance.

    Ang paraan ng virtual impedance na direktang nagmamodipika sa voltage modulation reference at ang paraan ng virtual admittance na may mabilis na tracking current control loop ay maaaring makamit ang mahusay na current limitation performance kapag nangyari ang matinding disturbance. Sa katunayan, ang paraan ng virtual impedance na may inner-loop control ay nakakamit ang current limitation batay sa hipotesis na ang voltage reference vref ay maaaring mabilis na ma-track ng voltage control loop. Dahil ang bandwidth ng voltage control loop ay relatibong mababa, maaaring makita ang pansamantalang overcurrent. Upang tugunan ang isyu na ito, ipinapakilala ang hybrid current-limiting methods na naglalaman ng virtual impedance, priority-based current limiter, at current magnitude limiter.

5. Voltage Limiter.

    Ang mga voltage limiter ay may layuning direkta na bawasan ang voltage difference ∥vPWM−vt∥ upang maging mas maliit kaysa sa ∥Zf∥IM, na nagmamodipika sa voltage reference na gawa ng outer-loop control upang matugunan ang current magnitude limitation. Ang paraan na ito ay isang inirerekomendang solusyon dahil hindi ito nangangailangan ng adaptive virtual impedance na maaaring destabilize ang sistema sa ilang kondisyon. Para sa mga voltage limiter, ang inner-control loop ay karaniwang transparent, i.e., vPWM=vref. Pagkatapos, maaaring ipahayag ang isang equivalent circuit diagram ng paraan ng current-limiting na ito.