Поделиться
Томские ученые предложили способ безопасной блокировки «лишнего» тока в электросети
Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами разработали новую архитектуру и алгоритм управления инвертором, которые позволяют управлять напряжением в сети, а также надежно и быстро блокировать «лишний» ток при перегрузках. Разработанный подход позволит в будущем повысить безопасность энергосистем с ветро- и солнечной генерацией, а также системами накопления энергии. Об этом CNews сообщили представители ТПУ.
Исследование ученых поддержано грантом Российского научного фонда (№24-29-00004). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Mathematics (Q2, IF: 2,2).
В современные энергосистемы внедряют инверторы, которые сами формируют напряжение и частоту. Они позволяют сети устойчиво функционировать при большом количестве возобновляемых источников (ветро- и солнечной генерацией) и слабых участках самой сети. Однако иногда ток в инверторе возрастает и выходит за допустимые пределы. Для его ограничения существуют алгоритмы, которые «заглушают» ключевые функции инвертора, влияющие на эти скачки. Но это ухудшает надежность работы инвертора и всей энергосистемы.
Ученые Томского политеха совместно с коллегами предложили новую архитектуру и алгоритм «виртуального синхронного генератора» с ограничителем тока. Источник тока в нем формируется через управляемую «виртуальную индуктивность». При этом разработка обеспечивает широкий диапазон выходного тока (вплоть до предельного значения) в режиме ограничения, сохраняя возможности по синхронизации, регулировке напряжения и частоты. Это позволяет ограничивать амплитуду тока, при этом сохраняется надежная работа инвертора и энергосистемы.
«У традиционных алгоритмов ограничения тока фазу тока чаще всего задают фиксированным значением. Это снижает диапазон допустимого тока и может привести к нестабильности или потере основных свойств таких алгоритмов. Предложенный нами алгоритм сохраняет свойства формирования сети без дополнительной подстройки, амплитуда тока в нем ограничивается напрямую во внутреннем контуре. Это позволяет избежать насыщения регуляторов напряжения и обеспечивает надежный выход из режима ограниченного тока, что в реальных условиях приводит к менее критичным переходам и меньшим перепадам напряжения», — сказал один из авторов исследования, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Алексей Суворов.
Блокировка «лишнего» тока в алгоритме осуществляется за счет комбинации двух параллельных систем управления: одна формирует активную и реактивную мощность, а вторая – повторяет динамику виртуального синхронного генератора и дополняет ее виртуальными мощностями. Такой подход помогает предупредить «зацикливание» системы в режиме ограниченного тока и обеспечивает плавный возврат к нормальной работе после устранения перегрузки.
Разработанный алгоритм политехники испытали на экспериментальном образце трехуровневого инвертора, который был создан в рамках проекта «Кибер-физическая среда на базе цифровых двойников энергетических, информационных и коммуникационных систем», реализуемого в Передовой инженерной школе ТПУ. Результаты показали, что во время перегрузки сети алгоритм удерживал напряжение и частоту, выдерживая различные типы нагрузок, и позволил электросети работать без потери стабильности в сетевом и автономном режимах без «бестоковой паузы».
В исследовании приняли участие ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем Инженерной школы энергетики ТПУ и Института энергетических исследований РАН.
Короткая ссылка
