Preview

Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы

Расширенный поиск

Исследование работы системы накопления электрической энергии в составе киберфизического стенда цифрового моделирования в реальном времени

https://doi.org/10.32464/2618-8716-2019-2-4-209-218

Полный текст:

Аннотация

Введение: регулирование частоты и мощности, а также поддержание работоспособности энергосистем определяются составом оборудования, входящим в эту энергосистему. В традиционной энергосистеме таким оборудованием являются генераторы, а в изолированных энергосистемах данная функция возлагается на силовую преобразовательную технику в совокупности с системами накопления энергии. Основная проблема в таких сетях — быстрая реакция силовой преобразовательной техники на изменяющиеся условия. Чрезмерное быстродействие контроллеров приводит к неустойчивости всей изолированной энергосистемы.

Методы: для решения проблемы неустойчивости изолированной энергосистемы используются алгоритмы управления инверторов и преобразователей частоты, построенные по принципу виртуальной синхронной машины с применением статизма по напряжению и статизма по частоте. Создана модель энергосистемы, которая состоит из шести ключевых компонентов: опорно-балансирующего инвертора, двух генераторов, симуляции литий-ионной батареи, преобразователя интерфейсов и машины реального времени (RTDS — Real Time Digital Simulator). Модель была использована для проведения эксперимента, основными задачами которого являлись организация двунаправленной передачи данных от RTDS к преобразовательной технике, проверка работоспособности алгоритма и всей энергосистемы в целом.

Результаты и обсуждение: в результате проведения эксперимента была установлена связь между RTDS, генератором 1, генератором 2 и опорно-балансирующим инвертором через преобразователи интерфейсов. Данная энергосистема является устойчивой и работает без нарушений.

Заключение: организована информационная связь между модулем цифрового моделирования реального времени и генератором 2. От модуля цифрового моделирования через преобразователи интерфейсов передавались команды управления, а в качестве обратной связи использовался мониторинг исполнения данных команд. Протестирована работа сетеформирующих и сетенасыщающих преобразователей в рамках изолированной энергосистемы на стендовой базе Инжинирингового центра МФТИ и получены результаты работы оптимизационного алгоритма использования батареи в ходе применения виртуальных синхронных машин.

Об авторах

А. Г. Волков
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) (МФТИ)
Россия
Волков Александр Геннадьевич — кандидат технических наук, ведущий инженер, Научно-технологический центр (НТЦ) автономной энергетики, Институт арктических технологий, 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Научный пер., д. 4.


Д. А. Сагайко
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) (МФТИ)
Россия
Сагайко Дмитрий Андреевич — инженер-конструктор, Научно-технологический центр (НТЦ) автономной энергетики, Институт арктических технологий, 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Научный пер., д. 4.


Список литературы

1. Vorobev P., Chevalier S., Turitsyn K. Decentralized stability rules for microgrids // 2019 American Control Conference (ACC), 10–12 July 2019. Philadelphia, PA, USA. DOI:10.23919/ACC.2019.8815214

2. Vorobev P., Huang P.H., Hosani M.A., Kirtley J.L., Turitsyn K. A framework for development of universal rules for microgrids stability and control // 2017 IEEE 56th Annual Conference on Decision and Control (CDC). Melbourne, VIC, 2017. Pp. 5125–5130. DOI:10.1109/cdc.2017.8264418

3. Huang P.H., Vorobev P., Al Hosani M., Kirtley J.L., Turitsyn K. Plug-and-Play compliant control for inverter-based microgrids // IEEE Transactions on Power Systems. 2019. Vol. 34. No. 4. Pp. 2901–2913. DOI:10.1109/tpwrs.2019.2895081

4. 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

5. Beck H.-P., Hesse R. Virtual synchronous machine // 2007 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation. Barcelona, Spain, 9–11 Oct. 2007. Pp. 1–6. DOI:10.1109/EPQU.2007.4424220

6. D’Arco S., Suul J.A. Equivalence of virtual synchronous machines and frequency-drops for converter-based microgrids // IEEE Transactions on Smart Grid. 2013. Vol. 5. No. 1. Pp. 394–395. DOI:10.1109/TSG.2013.2288000

7. Wu W., Chen Y., Luo L., Zhou L., Zhou X., Yang L. et al. A virtual inertia control strategy for DC microgrids analogized with virtual synchronous machines // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017. Vol. 64. No. 7. Pp. 6005–6016. DOI:10.1109/TIE.2016.2645898

8. Markovic U., Chu Z., Aristidou P., Hug G. LQR-based adaptive virtual synchronous machine for power systems with high inverter penetration // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2019. Vol. 10. No. 3. Pp. 1501–1512. DOI:10.1109/TSTE.2018.2887147

9. Nguyen C.-K., Nguyen T.-T., Yoo H.-J., Kim H.-M. Improving transient response of power converter in a stand-alone microgrid using virtual synchronous generator // Energies. 2017. Vol. 11. No. 1. P. 27. DOI:10.3390/en11010027

10. Hirase Y., Abe K., Sugimoto K., Shindo Y. A grid‐connected inverter with virtual synchronous generator model of algebraic type // Electrical Engineering in Japan. 2013. Vol. 184. No. 4. Pp. 10–21. DOI:10.1002/eej.22428

11. D’Arco S., Suul J.A. Virtual synchronous machines — Classification of implementations and analysis of equivalence to droop controllers for microgrids // 2013 IEEE Grenoble Conference. 2013. Pp. 1–7. DOI:10.1109/PTC.2013.6652456


Для цитирования:


Волков А.Г., Сагайко Д.А. Исследование работы системы накопления электрической энергии в составе киберфизического стенда цифрового моделирования в реальном времени. Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2019;2(4):209-218. https://doi.org/10.32464/2618-8716-2019-2-4-209-218

For citation:


Volkov A.G., Sagaiko D.A. A research into the operation of a system of electric energy accumulation as part of a cyber-physical real time simulation facility. Power and Autonomous equipment. 2019;2(4):209-218. (In Russ.) https://doi.org/10.32464/2618-8716-2019-2-4-209-218

Просмотров: 306


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2618-8716 (Online)