Синтез и тестирование типовых структур систем автоматического управления на основе виртуального синхронного генератора для генерирующих установок с силовым преобразователем

Аннотация

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.