Sintetinė inercija sintetiniame sinchroniniame generatoriuje (VSG) tinkle{0}}galios konvertavimo sistemoms (PCS)

Didėjant vėjo ir saulės naujos energijos skverbimuisi ir nuolatiniam tradicinių sinchroninių blokų eksploatavimo nutraukimui, energetikos sistemos patenka įžemos-inercijos era. Galios konvertavimo sistemos (PCS), skirtos fotovoltinei energijai ir energijos kaupimui, kaip inverterių{1}}elektroniniai prietaisai, neturi besisukančių rotorių ir neturi natūralios sukimosi inercijos. Atsiradus elektros tinklo trikdžiams, dažnio pokyčio greitis (RoCoF) smarkiai padidės, lengvai sukeldamas kaskadinius gedimus ir didelius-mažinimo{4}}tinklo įvykius.

Viena iš pagrindinių technologijųTinklelis-Formavimo (GFM) PCSyraSintetinisSinchroninio generatoriaus (VSG) algoritmas. Jis išsprendžia sinchroninių generatorių rotoriaus judėjimo lygtį programinėje įrangoje ir sukuria sintetinę sukimosi inerciją per kodą, leidžiančią statinės galios elektroninei įrangai palaikyti inerciją, panašią į įprastus garo ar hidroelektrinius generuojančius įrenginius. Tai taip pat yra raktas į stabilų energijos kaupimo veikimą esant silpnam tinklo scenarijui.

I. Pagrindinis VSG principasSintetinė inercija

Įprasti sinchroniniai generatoriai priklauso nuo kinetinės energijos, saugomos masyviuose rotoriuose. Kai tinklelio dažnis krenta, rotoriai išskiria kinetinę energiją, kad trukdytų greitai keistis; kai dažnis pakyla, jie sugeria perteklinę galią, kad sumažintų dažnio šuoliai, iš esmės suformuodami fizinį smagračio efektą.

VSG nepriklauso nuo mechaninių komponentų. Vietoj to, jis išsprendžia rotoriaus judesio lygtį PCS valdiklyje:

J: Sintetinisinercijos momentas(konfigūruojama pagal programinės įrangos parametrus)

Pₘ: Sintetinė mechaninė galios atskaita

Pₑ: faktinė PCS elektromagnetinė galia

D: Sintetinis slopinimo koeficientas

ω: vidinis sintetinis PCS kampinis greitis

ωg: išmatuotas tinklelio kampinis greitis

Kai elektros tinkle atsiranda galios trūkumas ir tinklo kampinis greitis ωg sumažėja, lygtyje atsiranda nesubalansuotas galios terminas. Valdiklis iš karto paima elektros energiją iš energijos kaupimo baterijos ir išveda papildomą inercinę galiąapriboti dažnio kitimo greitį (RoCoF)ir sulėtinti dažnio kritimą. Ir atvirkščiai, esant galios pertekliui ir dažnio padidėjimui, PCS sugeria perteklinę galią, kad slopintų greitą dažnio padidėjimą.

II. Tipinio VSG analizėSintetinė inercijaKodas (MATLAB pavyzdys)

Žemiau pateikiamas tipiškas sintetinės inercijos valdymo diegimo kodas:

Apibrėžkite sintetinės inercijos laiko konstantą Tᵥᵢᵣₜ , kuri paprastai svyruoja nuo 2 ~ 8 s, atspindinčią inercijos atramos stiprumą;

Apskaičiuokite bazinį kampinį dažnį ωbₐₛₑ iš vardinio dažnio, tada išveskite sintetinį inercijos momentą​​​​​Jᵥᵢᵣₜ ;

Paimkite tinklelio dažnį dviem iš eilės laiko žymomis ir apskaičiuokite kampinio dažnio kitimo greitį dω/dt (atitinkantį RoCoF);

Apskaičiuokite papildomą inercijos galią Pᵢₙₑᵣₜᵢₐ, naudodami Jᵥᵢᵣₜ ir kampinio dažnio kitimo koeficientą;

Inercijos galią uždėkite ant pradinės galios atskaitos Pᵣₑf, kad gautumėte galutinę PCS išėjimo galios komandą Pᵣₑfₜₒₜₐₗ.

III. Esminiai skirtumai tarp VSGSintetinė inercijair tinklelis-sekamas (GFL)

Tinklo{0}}keitiklių prielaida yra ta, kad pats tinklas veikia kaip standus įtampos šaltinis. Silpnuose tinkluose su didele linijos varža įtampa bendrosios sujungimo taške (PCC) lengvai nukrypsta, fazinė -užrakinta kilpa linkusi prarasti stabilumą, o papildomos sintetinės inercijos poveikis labai susilpnėja.

GFM VSG PCS nebepriklauso nuo išorinio standaus tinklo ir tarnauja kaip įtampos inkaras. Net kai tinklelio trumposios grandinės santykis (SCR) sumažėja iki 1,5 arba mažesnis, jis gali stabiliai išvesti sintetinę inerciją ir slopinti sistemos virpesius.

IV. Inžinerinio įgyvendinimo projektavimo svarstymai

DerinimasSintetinė inercijaParametrai

Tᵥᵢᵣₜ nėra geresnis, kai didesnis. Per didelis Jᵥᵢᵣₜ sukelia žemo-dažnio virpesius; pernelyg maža vertė užtikrina nepakankamą inercijos palaikymą ir nesulaiko RoCoF. Inžinerinėje praktikoje,prisitaikanti kintamoji inercijadažniausiai priimamas: didintiJgreitų dažnio svyravimų metu ir sumažintiJpastovios būsenos{0}}sąlygomis, kad būtų subalansuotas stabilumas ir dinaminis atsakas.

Energijos saugojimo talpos apribojimai
Visa sintetinės inercijos energija gaunama iš energijos kaupimo akumuliatoriaus. Trumpalaikis inercijos palaikymas suaktyvina įkrovimą ir iškrovimą. Projektuojant būtina patikrinti akumuliatoriaus galią ir įkrovimo būsenos (SOC) diapazoną, kad būtų išvengta -ne-ribos apsaugos veiksmų, kuriuos sukelia dažnas inercijos atsakas.

Aparatinės įrangos pralaidumo kliūtis
Kad ir kaip gerai būtų sukurtas VSG Synthetic inercijos algoritmas, jį riboja galios įrenginių perjungimo greitis. Valdymo delsa, kurią sukelia žemas perjungimo dažnis, susilpnina inercijos veikimą ir netgi gali sukelti subsinchroninius virpesius. Didelio-pralaidumo SiC maitinimo moduliai sudaro aparatūros pagrindą didelio-našumo GFM PCS.

V. Pramonės vertės santrauka

Tinklo kodai visame pasaulyje (ENTSO-E NC RfG 2.0, JK GC0137, Kinijos elektrocheminės energijos saugojimo stoties projektavimo kodeksas) palaipsniui atnaujino tinklelį,{3}}kuris formuoja nuo pasirenkamos funkcijos iki privalomo tinklo sujungimo slenksčio.

VSG Sintetinė inercija iš esmėsatkartoja sinchroninių generatorių rotoriaus inerciją energijos kaupimo PCS naudojant programinės įrangos algoritmus ir didelės spartos{0}}elektroninę aparatinę įrangą. Naujo-tipo energijos sistemoje su didelio masto-vėjo ir saulės energijos tinklų integracija, sintetinė tinklelį-formuojančio PCS inercija tampa pagrindine technologija, užtikrinančia tinklo dažnio stabilumą ir užtikrinančią naujų energijos bazių tinklo-jungimo saugumą.