Отправить статью по E-mail 
Адаптивный алгоритм управления на основе виртуального синхронного генератора. Часть 1
- Авторы: Суворов А.А.1, Аскаров А.Б.1, Рубан Н.Ю.1, Бай Ю.Д.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 82-94
- Раздел: Статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/0002-3310/article/view/259123
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002331024010103
- ID: 259123
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
В современных гибридных энергосистемах общая постоянная инерция системы не является постоянной величиной и зависит от доли генерируемой мощности возобновляемых источников энергии (ВИЭ), подключаемых к сети через силовые преобразователи, в каждый конкретный момент времени. Из-за этого требуемые в электрических сетях ограничения скорости изменения частоты и величины ее отклонения при возмущениях становятся труднореализуемыми с помощью традиционных подходов и средств. Актуальным является переход к новой стратегии управления ВИЭ, в рамках которой силовой преобразователь становится ведущим, что позволяет последним выполнять ряд необходимых системных функций. С этой целью может быть использован алгоритм управления на основе виртуального синхронного генератора (ВСГ), имитирующий свойства и возможности традиционной синхронной генерации для объектов ВИЭ. Однако из-за постоянно меняющихся схемно-режимных условий в гибридных энергосистемах создаваемая за счет ВСГ виртуальная инерция должна быть адаптивной. При этом эффективность адаптивных алгоритмов во многом зависит от используемой структуры ВСГ. В связи с этим в первой части статьи предложена модифицированная структура ВСГ, для которой сформирована передаточная функция контура по управлению активной мощностью. С помощью нее выполнен сравнительный анализ традиционной и модифицированной структур ВСГ, по результатам которого доказано отсутствие трех принципиальных противоречий у последней. За счет особых свойств достигнута возможность гибкого управления параметрами модифицированного ВСГ для достижения желаемого качества динамического отклика на любом этапе протекания переходного процесса. Во второй части статьи приведен анализ влияния параметров настройки на инерционные и демпфирующие свойства ВСГ, на основе которого разработаны адаптивные алгоритмы их изменения в зависимости от складывающихся схемно-режимных условий. Полученные аналитические выводы подтверждены путем нелинейного динамического моделирования.
Полный текст
Об авторах
А. А. Суворов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Email: aba7@tpu.ru
Россия, Томск
А. Б. Аскаров
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Автор, ответственный за переписку.
Email: aba7@tpu.ru
Россия, Томск
Н. Ю. Рубан
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Email: aba7@tpu.ru
Россия, Томск
Ю. Д. Бай
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Email: aba7@tpu.ru
Россия, Томск
Список литературы
- Tan B. et al. Power system inertia estimation: Review of methods and the impacts of converter-interfaced generations. – International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2022, vol. 134, 107362, doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107362
- Лазарев Г. Б., Новаковский А. Н. Технологии применения синхронных компенсаторов в электрических сетях современных энергосистем // Энергетик. 2022. № 4. С. 59–69.
- Бубенчиков А. А., Бубенчикова Т. В., Шепелева Е. Ю. Анализ зарубежного опыта исследования систем генерации ветроэнергетических установок // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 142–149.
- Илюшин П. В. Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в Единой энергетической системе России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению // Вестник Московского энергетического института. 2022. № 4. С. 98–107.
- Андранович Б. и др. Интеллектуальное управление режимами изолированно работающей энергосистемы // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2021. № 1 (84). С. 61–66.
- Крамской Ю. Г. Интеграция возобновляемых источников электроэнергии в электрические сети с применением силовой электроники // Энергия единой сети. 2017. № 1 (30). С. 54–68.
- Соснина Е. Н., Шалухо А. В., Эрдили Н. И. Повышение эффективности использования возобновляемых источников энергии в составе виртуальной электростанции на основе мультиагентного управления // Вестник Чувашского университета. 2022. № 3. С. 103–113.
- Булатов Ю. Н., Крюков А. В., Суслов К. В. Изолированная система электроснабжения с энергетическими роутерами и возобновляемыми источниками энергии // Вестник ИжГТУ им. М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24. № 2. С. 124–134.
- Rathnayake D. B. et al. Grid Forming Inverter Modeling, Control, and Applications. – IEEE Access, 2021, vol. 9, pp. 114781–114807, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3104617
- Аскаров А. Б. и др. К вопросу о современных принципах управления возобновляемыми источниками энергии на основе виртуального синхронного генератора. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2022. № 41. С. 5–30.
- Разживин И. А. и др. Оценка влияния ветроэлектростанций на изменение суммарной инерции электроэнергетической системы // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2021. Т. 25. № 2 (157). С. 220–234.
- Bevrani H., Ise T., Miura Y. Virtual synchronous generators: A survey and new perspectives. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2014, vol. 54, pp. 244–254, doi: 10.1016/j.ijepes.2013.07.009
- Суворов А. А. и др. Синтез и тестирование типовых структур систем автоматического управления на основе виртуального синхронного генератора для генерирующих установок с силовым преобразователем // Электрические станции. 2022. № 3 (1088). С. 43–57.
- Суворов А. А. и др. Управление сетевым инвертором на основе виртуального синхронного генератора при изменении плотности электрической сети // Электричество. 2023. № 3. С. 35–51.
- D’Arco S., Suul J. A., Fosso O. B. A Virtual Synchronous Machine implementation for distributed control of power converters in SmartGrids. – Electric Power Systems Research, 2015, vol. 122, pp. 180–197, doi: 10.1016/j.epsr.2015.01.001
- Li M. et al. Phase Feedforward Damping Control Method for Virtual Synchronous Generators. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2022, vol. 37(8), pp. 9790–9806, doi: 10.1109/TPEL.2022.3150950
- Kundur P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1993, 1199 p.
- Суворов А. А. и др. Система автоматического управления силовым преобразователем на основе свободно конфигурируемой структуры виртуального синхронного генератора // Электричество. 2022. № 4. С. 15–26.
- Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. СПб.: Профессия, 2003. 752 с.
- Сырчина А. С., Кулешов А. В. Синтез регулятора индикаторного гиростабилизатора с использованием критерия Вышнеградского // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 11. С. 99–110.
Дополнительные файлы
