سمیٹرک مزاحمت کے تحت گرڈ-بنانے والے انورٹرز کے کرنٹ لیمیٹنگ کنٹرول کا جائزہ

    گرڈ-فنال (GFM) انورٹرز کو بڑے پیمانے کے بجلی کے نظام میں نو تجدید کیلئے قابل اعتماد حل کے طور پر تسلیم کیا جاتا ہے۔ لیکن، وہ سینکرون آپریشن کے ذریعے برقرار رکھنے کے لئے طاقت کے سیمی کانڈکٹر ڈیوائسز کی حفاظت کرنے اور شدید متقارن اضطرابات کے تحت بجلی کے گرڈ کی مدد کرنے کے لئے، GFM کنٹرول سسٹمز کو درج ذیل مطالب کو حاصل کرنے کی صلاحیت ہونی چاہئے: کرنٹ کی مقدار کی محدودیت، فلٹ کرنٹ کا حصہ، اور فلٹ کی واپسی کی صلاحیت۔ مختلف کرنٹ محدود کنٹرول کے طریقے کتابیات میں دیکھنے کو ملتے ہیں جو ان مقاصد کو پورا کرنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں، جن میں کرنٹ محدود کنٹرولر، ورچوئل زد، اور ولٹیج محدود کنٹرولر شامل ہیں۔ یہ مقالہ ان طریقوں کا ایک خلاصہ پیش کرتا ہے۔ ابھرتی چیلنجز جن کی ضرورت ہے کہ ان کا حل کیا جائے، جن میں عارضی اوور کرنٹ، غیر متعین کرنٹ آؤٹ پٹ ویکٹر کا زاویہ، نامطلوبہ کرنٹ کی محدودیت، اور عارضی اوور ولٹیج شامل ہیں، کو ظاہر کیا گیا ہے۔

1. مقدمہ۔

    GFM انورٹرز کی ولٹیج سروس کے طرز عمل کی وجہ سے ان کے آؤٹ پٹ کرنٹ کو بہت زیادہ حد تک بیرونی نظام کی حالت پر منحصر کیا جاتا ہے۔ کمیون کنکشن کے نقطے (PCC) پر ولٹیج کے گرڈ یا فیز کے جمپ کے جیسے بڑے اضطرابات کے وقت، عام طور پر سینکرون جنریٹرز 5-7 p.u. اوور کرنٹ فراہم کرسکتے ہیں [8]، جبکہ سیمی کانڈکٹر پر مبنی انورٹرز عام طور پر صرف 1.2-2 p.u. اوور کرنٹ کا مقابلہ کرسکتے ہیں، جس سے ان کے پاس نرمال آپریشن کے دوران کی طرح ولٹیج کے پروفائل کو برقرار رکھنے کی صلاحیت نہیں ہوتی۔ کرنٹ محدود کنٹرولر عام طور پر اوور کرنٹ کی حالت کے دوران انورٹر کو ایک کرنٹ سروس کی طرح کام کرنے کی اجازت دیتے ہیں، جس سے آؤٹ پٹ کرنٹ ویکٹر کے زاویہ کو مقررہ فلٹ کرنٹ کا حصہ بنانے کے لئے تنظیم کرنے میں مدد ملتی ہے۔ نسبت کے لحاظ سے، ورچوئل زد کے طریقے اور ولٹیج محدود کنٹرولر شدید اضطرابات کے دوران GFM انورٹر کے ولٹیج سروس کے طرز عمل کو کچھ حد تک برقرار رکھ سکتے ہیں، جس سے خودکار فلٹ کی واپسی کی اجازت ملتی ہے۔ یہ مقالہ ان طریقوں کا جائزہ لیتا ہے اور ابھرتی چیلنجز کو ظاہر کرتا ہے جن کی ضرورت ہے کہ ان کا حل کیا جائے، جن میں عارضی اوور کرنٹ، غیر متعین کرنٹ آؤٹ پٹ ویکٹر کا زاویہ، نامطلوبہ کرنٹ کی محدودیت، اور عارضی اوور ولٹیج شامل ہیں۔

2. کرنٹ محدود کنٹرول کے بنیادی طریقے۔

    نیچے دی گئی تصویر میں گرڈ-ٹائیڈ GFM انورٹر کا سادہ کرکٹ ماڈل دکھایا گیا ہے۔ GFM انورٹر کو ایک داخلی ولٹیج سروس ve اور معادل آؤٹ پٹ زد ہوتا ہے۔ فلٹر زد Ze میں شامل ہوگا، اگر کوئی اندر کا لوپ کنٹرول استعمال نہیں کیا جاتا ہے۔ جب اندر کا لوپ کنٹرول استعمال کیا جاتا ہے تو فلٹر زد Ze میں شامل نہیں ہوتا ہے۔

3. کرنٹ محدود کنٹرولر۔

      سیریشن کرنٹ ریفرنس i¯ref کے محاسبے کے بنیاد پر، تین کرنٹ محدود کنٹرولر عام طور پر GFM انورٹرز کے لئے استعمال ہوتے ہیں، جن میں فوری محدود کنٹرولر، مقدار محدود کنٹرولر، اور پرائورٹی بیسڈ محدود کنٹرولر شامل ہیں۔ فوری محدود کنٹرولر کا تصویری نمائش فگر (a) میں دکھایا گیا ہے، جس میں عنصر کے ساتھ ساتھ سیریشن فنکشن کا استعمال کرنے کے ذریعے سیریشن کرنٹ ریفرنس i¯ref حاصل کیا جاتا ہے۔ مقدار محدود کنٹرولر کا تصویری نمائش فگر (b) میں دکھایا گیا ہے، جس میں صرف اصل کرنٹ ریفرنس iref کی مقدار کو کم کیا جاتا ہے۔ i¯ref کا زاویہ iref کے ساتھ یکساں رہتا ہے۔ فگر (c) میں پرائورٹی بیسڈ محدود کنٹرولر کا اصول دکھایا گیا ہے، جس میں iref کی مقدار کو کم کیا جاتا ہے اور اس کے زاویہ کو مخصوص قدر ϕI کو پرائورٹی دی جاتی ہے۔ نوٹ کریں کہ ϕI کارکردہ تعریف کردہ زاویہ ہے جو i¯ref اور d-axies کے درمیان زاویہ کی تفاوت کو ظاہر کرتا ہے جو θ کی جانب مرکوز ہوتا ہے۔

4. ورچوئل زد۔

    ورچوئل زد کا طریقہ جو مستقیماً ولٹیج مدولیشن ریفرنس کو تبدیل کرتا ہے اور ورچوئل اڈمیٹنس کا طریقہ جس میں تیز ٹریکنگ کرنٹ کنٹرول لوپ شامل ہوتا ہے، شدید اضطرابات کے دوران اچھا کرنٹ محدود کنٹرول کا مظاہرہ کرتا ہے۔ نسبت کے لحاظ سے، اندر کا لوپ کنٹرول کے ساتھ ورچوئل زد کا طریقہ ولٹیج کنٹرول لوپ کے ذریعے ولٹیج ریفرنس vref کو تیزی سے ٹریک کرنے کے فرضیہ پر مبنی کرنٹ محدود کنٹرول حاصل کرتا ہے۔ کیونکہ ولٹیج کنٹرول لوپ کی بینڈ وڈ کم ہوتی ہے، عارضی اوور کرنٹ دیکھا جا سکتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لئے، ورچوئل زد کو پرائورٹی بیسڈ کرنٹ محدود کنٹرولر اور کرنٹ مقدار محدود کنٹرولر کے ساتھ مل کر ہائبرڈ کرنٹ محدود کنٹرول کے طریقے پیش کیے گئے ہیں۔

5. ولٹیج محدود کنٹرولر۔

    ولٹیج محدود کنٹرولر کا مقصد ولٹیج کے فرق ∥vPWM−vt∥ کو ∥Zf∥IM سے کم کرنا ہوتا ہے، جس سے باہر کے لوپ کنٹرول کے ذریعے تیار کردہ ولٹیج ریفرنس کو تبدیل کر کے کرنٹ کی مقدار کی محدودیت حاصل کی جاتی ہے۔ یہ طریقہ ایک سفارش کیا گیا حل ہے کیونکہ یہ کچھ مخصوص حالات میں نظام کو غیر مستقر کر سکنے والے کسی متناسب ورچوئل زد کی ضرورت نہیں ہوتی۔ ولٹیج محدود کنٹرولروں کے لئے، اندر کا کنٹرول لوپ عام طور پر شفاف ہوتا ہے، یعنی vPWM=vref۔ بعد میں، اس کرنٹ محدود کنٹرول کا مساوی کرکٹ ڈیاگرام ظاہر کیا جا سکتا ہے۔