Impedanciabecslő modul megvalósítása hálózati inverterben
Manapság egyre jobban elterjedtek a napelemek, melyek teljesítményátalakítón (inverteren) keresztül csatlakoznak a hálózatra. A közcélú hálózatot legegyszerűbb esetben egy Thevenin modellel helyettesítjük, melynek impedanciakarakterisztikája fázisonként eltérhet. A villamos hálózaton folyamatosan bekövetkező változások, kapcsolások hatására ez az impedancia nem állandó. Az inverterszabályozók stabilitási tartományát, valamint az alkalmazható kisegítő szolgáltatásokat (droop control) jelentősen befolyásolja az inverter saját, valamint a hálózat impedanciája. A hálózat impedanciáját becsülve adaptív invertervezérlés alakítható ki, mely által mind a stabilitása, mind a kisegítő szolgáltatások üzembiztos rendelkezésre állása biztosított.
Dolgozatomban létrehoztam egy impedanciabecslő modult, valamint két eltérő, szakirodalomban publikált módszert is megvizsgáltam az impedancia értékének meghatározásához. Az első módszer [1] impulzus gerjesztés hatására bekövetkező változásokból becsüli meg az impedanciát, ezzel szemben a másik módszer [2] szinuszjel injektálásával vizsgálja meg a hálózatot a vizsgáló jel frekvenciáján.
Az impulzusválaszt elemző módszer során az a feltételezés tehető, hogy két hálózati periódus alatt a hálózati impedancia nem változik meg. Ezt felhasználva az egyik periódust referenciának vesszük, s rákövetkező periódusban végezzük a mérést. A szuperpozíció elv alkalmazásával előáll tisztán az impulzusválasz a hálózaton, melyből a hálózati impedancia frekvenciamenete meghatározható.
Szinuszos jel injektálása során több perióduson át tartó vizsgálatok sorozatára van szükség, mely során a hálózaton megjelenő, félvezető eszközök által okozott zavaroktól és a harmonikus frekvenciáktól eltérő frekvenciájú komponensek injektálásával végzek vizsgálatokat. Ezeken a frekvenciákon a hálózat passzívnak tekinthető, így egyetlen impedanciával közelíthető. A mért feszültség- és áramjelek frekvenciaspektrumát meghatározva a vizsgáló frekvencián becsülhető az impedancia. Több vizsgálófrekvencia segítségével az alap- és felharmonikus impedanciák is becsülhetők.
A mérési eredményeket diszkrét Fourier transzformáció segítségével dolgoztam fel. Az így kapott komplex spektrumokból a feszültség és az áram megfelelő frekvenciakomponenseinek hányadosából adódott az impedancia.
A mérésekhez a BME-MVM Smart Power Laboratórium eszközeit használtam fel. A vezérlést és számítást az OPAL RTS processzorai végzik. Az invertert és a szűrőt Imperix Power Rack konfigurálható hídágakból, illetve Imperix Passive Rack konfigurálható szűrőelemekből állítottam össze. Az összeállított eszközzel lehetővé vált a V1 épület közcélú hálózata mögöttes impedanciájának becslése.
[1] Mauricio Céspedes, Jian Sun: Online Grid Impedance Identification for Adaptive Control of Grid-Connected Inverters, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2012, 10.1109/ECCE.2012.6342721
[2] Peijun Zhong, Jianjun Sun, Qionglin Li, Yi Wang, Xiaoming Zha: Impedance Measurement of Grid-Tied Inverter With Deviate-Frequency Harmonic Current Injection,
IEEE 4th International Future Energy Electronics Conference, 2019. 10.1109/IFEEC47410.2019.9015001
szerző
-
Horváth András János
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
