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Revisione degli inverter a formazione di rete in supporto alle operazioni del sistema elettrico

IEEE Xplore
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Campo: Norme Elettriche
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Canada

    Questo articolo ha fornito una panoramica delle caratteristiche degli inverter GFM confrontandole con quelle degli inverter tradizionali a seguito di rete, e sono stati evidenziati le recenti innovazioni nelle tecnologie degli inverter GFM, riassumendo i benefici e le opportunità degli inverter GFM per le operazioni interattive con la rete in diversi scenari.

1. Le funzioni degli inverter GFM.

      Gli inverter GFM sono generalmente progettati come sorgenti di tensione che regolano le loro tensioni e frequenze in sinergia con le reti elettriche attraverso varie funzioni GFM. Altre funzioni GFM sono state sviluppate per gli inverter GFM, come la funzione di sincronizzazione automatica, la funzione di controllo coordinato, la funzione di transizione di modalità senza soluzione di continuità e le funzioni di riaccolta da nero. La funzione di sincronizzazione automatica è stata proposta in particolare per gli inverter a due stadi basati su DER, integrando il controllo della tensione del collegamento CC con le funzioni di controllo a pendio. La funzione di controllo coordinato è stata sviluppata per supportare l'operazione degli inverter in condizioni di rete non bilanciate. La funzione di transizione di modalità senza soluzione di continuità consente un'operazione flessibile di una micro-rete tra le operazioni connessa alla rete e in isolamento. Le funzioni di riaccolta da nero forniscono il ripristino della rete elettrica da eventi di blackout con considerazioni pratiche. Con l'implementazione di queste funzioni, gli inverter GFM sono in grado di eseguire la regolazione della rete e quindi migliorare la stabilità e affidabilità della rete in varie condizioni operative.

Simplified representations of GFL and GFM inverters.png

2.  Le differenze tra gli inverter GFM e gli inverter GFL tradizionali.

    Gli inverter GFL sono progettati principalmente per eseguire la conversione di potenza, alimentando potenza di alta qualità alla rete con capacità di supporto alla rete entro i limiti normali della rete, oltre i quali gli inverter GFL devono essere disconnessi. Al contrario, gli inverter GFM non solo sono in grado di fornire potenza alla rete di distribuzione, ma hanno anche funzioni di supporto aggiuntive, come il supporto diretto di tensione, frequenza e inerzia alla rete, supporto all'operazione in isolamento con transizioni di modalità senza soluzione di continuità, sia per le operazioni connessa alla rete che in isolamento.

Control block diagrams of GFL and GFM inverters.png

3.  Analisi con le recenti innovazioni nelle tecnologie GFM.

    La configurazione collettiva di riaccolta da nero ha migliorato la ridondanza degli inverter con un costo di sistema basso, impilando più piccoli inverter GFM rispetto alla configurazione completamente funzionale con un singolo inverter. Tuttavia, la condivisione del carico e la sincronizzazione tra questi inverter GFM paralleli, abilitati attraverso il controllo a pendio, VSG, ecc., sono diventati i principali punti di attenzione per la realizzazione pratica. Dopo l'accumulo della tensione iniziale fornita da questi inverter GFM basati su DER o BESS, altri carichi, inverter basati su DER e generatori possono essere riconnessi alla micro-rete seguendo determinate strategie di ripristino, riprendendo l'operazione normale della micro-rete da un evento di blackout.

Detailed configurations of black-start strategies.png

4.  Conclusioni e raccomandazioni per possibili avanzamenti tecnologici GFM.

    Sono ancora necessari significativi sforzi di ricerca e sviluppo per costruire e ampliare le applicazioni degli inverter GFM in supporto all'operazione della rete dei moderni sistemi elettrici dominati da DER interfacciati con inverter. Sono necessarie tecnologie più promettenti per consentire agli inverter GFM di contribuire in modo significativo ai grandi sistemi interconnessi (ad esempio, sistemi elettrici a scala continentale). Incorporando una varietà di inverter GFM in grandi reti elettriche, si potrebbero influenzare la dinamica complessiva del sistema, la stabilità e i modi di guasto del sistema; pertanto, sono richieste ulteriori ricerche su funzioni GFM avanzate con tecniche di interconnessione (ad esempio, funzione di controllo coordinato e funzione di riaccolta da nero) per questi inverter GFM. Inoltre, sono necessari ulteriori progetti pilota di applicazione degli inverter GFM per validare le capacità degli inverter GFM, tenendo conto della contingenza della rete e della performance del sistema end-to-end.

Fonte: IEEE Xplore
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