Синтез и тестирование типовых структур систем автоматического управления на основе виртуального синхронного генератора для генерирующих установок с силовым преобразователем
| Parent link: | Электрические станции № 3 (1088).— 2022.— [С. 43-57] |
|---|---|
| Corporate Author: | |
| Other Authors: | , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Использование значительного объёма энергообъектов, работающих на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), которые присоединяются к электрической сети с помощью силовых преобразователей (СП) на основе высоковольтной полупроводниковой техники, в структуре генерирующих мощностей приводит к значительным изменениям динамических характеристик современных электроэнергетических систем (ЭЭС), что, в свою очередь, сказывается на их режимном и противоаварийном управлении. При этом, как правило, оказываемое влияние носит негативный характер. В связи с этим задача разработки «всережимной» парадигмы управления объектами на ВИЭ в составе реальных ЭЭС, которая обеспечивает наиболее эффективное и надёжное управление в установившихся, аварийных и послеаварийных режимах, является чрезвычайно актуальной. Среди существующих направлений в данной области управление на основе концепции «виртуального синхронного генератора» (ВСГ) является наиболее перспективным и предпочтительным, поскольку позволяет реализовать все функции, возлагаемые на традиционные источники генерирования в ЭЭС. Таким образом, становится возможным обеспечение аналогичного уровня надёжности функционирования современных ЭЭС с энергообъектами на ВИЭ, как и в случае традиционных ЭЭС с преобладанием синхронных генерирующих объектов. Приведены результаты обобщения и синтеза существующих концепций ВСГ в типовые структуры, отражающие их основные свойства и возможности. Для приведённых структур выполнены комплексный анализ их функционирования при различных схемно-режимных ситуациях и возмущениях в ЭЭС, а также их экспериментальное сравнение между собой. На основе полученных результатов проанализированы преимущества и недостатки синтезированных структур ВСГ и сделан вывод о структуре ВСГ, демонстрирующей наиболее эффективное и надёжное функционирование в составе ЭЭС. The use of a significant amount of power facilities operating on renewable energy sources (RES), which are connected to the power grid using power converters (PC) based on high-voltage semiconductor technology, in the structure of generating capacity leads to significant changes in the dynamic characteristics of modern power systems (MPS), which, in turn, affects their mode and emergency control. In this case, as a rule, the impact is negative. In this regard, the task of developing an "all-mode" paradigm of control of RES facilities as part of real MPS, which provides the most effective and reliable control in steady-state, emergency and post-emergency modes, is extremely relevant. Among the existing directions in this area, control based on the concept of "virtual synchronous generator" (VSG) is the most promising and preferable, because it allows to implement all the functions assigned to the traditional generation sources in EPS. Thus, it becomes possible to provide a similar level of reliability of operation of modern EPS with RES power facilities, as in the case of traditional EPS with the predominance of synchronous generating facilities. The results of generalization and synthesis of existing VSG concepts into typical structures, reflecting their main properties and capabilities, are presented. For the given structures, a comprehensive analysis of their functioning under different circuit-mode situations and perturbations in EPS, as well as their experimental comparison with each other is performed. Based on the results obtained, the advantages and disadvantages of the synthesized VSG structures are analyzed and a conclusion about the VSG structure demonstrating the most effective and reliable functioning in the EPS is made. |
| Published: |
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.1088.3.006 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48119573 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=667913 |
| Summary: | Заглавие с экрана Использование значительного объёма энергообъектов, работающих на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), которые присоединяются к электрической сети с помощью силовых преобразователей (СП) на основе высоковольтной полупроводниковой техники, в структуре генерирующих мощностей приводит к значительным изменениям динамических характеристик современных электроэнергетических систем (ЭЭС), что, в свою очередь, сказывается на их режимном и противоаварийном управлении. При этом, как правило, оказываемое влияние носит негативный характер. В связи с этим задача разработки «всережимной» парадигмы управления объектами на ВИЭ в составе реальных ЭЭС, которая обеспечивает наиболее эффективное и надёжное управление в установившихся, аварийных и послеаварийных режимах, является чрезвычайно актуальной. Среди существующих направлений в данной области управление на основе концепции «виртуального синхронного генератора» (ВСГ) является наиболее перспективным и предпочтительным, поскольку позволяет реализовать все функции, возлагаемые на традиционные источники генерирования в ЭЭС. Таким образом, становится возможным обеспечение аналогичного уровня надёжности функционирования современных ЭЭС с энергообъектами на ВИЭ, как и в случае традиционных ЭЭС с преобладанием синхронных генерирующих объектов. Приведены результаты обобщения и синтеза существующих концепций ВСГ в типовые структуры, отражающие их основные свойства и возможности. Для приведённых структур выполнены комплексный анализ их функционирования при различных схемно-режимных ситуациях и возмущениях в ЭЭС, а также их экспериментальное сравнение между собой. На основе полученных результатов проанализированы преимущества и недостатки синтезированных структур ВСГ и сделан вывод о структуре ВСГ, демонстрирующей наиболее эффективное и надёжное функционирование в составе ЭЭС. The use of a significant amount of power facilities operating on renewable energy sources (RES), which are connected to the power grid using power converters (PC) based on high-voltage semiconductor technology, in the structure of generating capacity leads to significant changes in the dynamic characteristics of modern power systems (MPS), which, in turn, affects their mode and emergency control. In this case, as a rule, the impact is negative. In this regard, the task of developing an "all-mode" paradigm of control of RES facilities as part of real MPS, which provides the most effective and reliable control in steady-state, emergency and post-emergency modes, is extremely relevant. Among the existing directions in this area, control based on the concept of "virtual synchronous generator" (VSG) is the most promising and preferable, because it allows to implement all the functions assigned to the traditional generation sources in EPS. Thus, it becomes possible to provide a similar level of reliability of operation of modern EPS with RES power facilities, as in the case of traditional EPS with the predominance of synchronous generating facilities. The results of generalization and synthesis of existing VSG concepts into typical structures, reflecting their main properties and capabilities, are presented. For the given structures, a comprehensive analysis of their functioning under different circuit-mode situations and perturbations in EPS, as well as their experimental comparison with each other is performed. Based on the results obtained, the advantages and disadvantages of the synthesized VSG structures are analyzed and a conclusion about the VSG structure demonstrating the most effective and reliable functioning in the EPS is made. |
|---|---|
| DOI: | 10.34831/EP.2022.1088.3.006 |