I sincronizzatori oi generatori sincroni virtuali sono invertitori che imitano i generatori sincroni per fornire “inerzia sintetica” per i servizi ausiliari nei sistemi di energia elettrica.
Figura 1. Un semplice diagramma dell’ambiente operativo Synchronvertersfondo
Gli inverter standard sono elementi di inerzia molto bassi. Durante i periodi transitori, che sono per lo più a causa di guasti o improvvisi cambiamenti di carico, seguono rapidamente i cambiamenti e possono causare una condizione peggiore, ma i generatori sincroni hanno un’inerzia notevole che può mantenere la loro stabilità.
Recentemente, utilizzando sempre più energie rinnovabili, in particolare le celle solari, sono stati utilizzati più inverter nelle reti e, a causa di un motivo citato, ciò potrebbe compromettere l’affidabilità del sistema di alimentazione.
Storia
L’Hydro-Québec ha iniziato a richiedere inerzia sintetica nel 2005 come primo operatore di rete. Per contrastare la caduta di frequenza, l’operatore di rete richiede un aumento temporaneo del 6% della potenza combinando l’elettronica di potenza con l’inerzia rotazionale di un rotore della turbina eolica.Requisiti simili sono entrati in vigore in Europa nel 2016.
Modello Synchronverter
La struttura del Synchronverter può essere divisa in due parti: parte di potenza (vedi figura 2) e parte elettronica. La parte di potenza è la trasformazione dell’energia e il percorso di trasferimento, inclusi il ponte, il circuito di filtraggio, la linea di alimentazione, ecc. La parte elettronica si riferisce alle unità di misura e controllo, inclusi i sensori e il DSP.
Figura 2. Parte di potenza di un sincronizzatore
Il punto importante nella modellazione del sincronizzatore è assicurarsi che abbia un comportamento dinamico simile al generatore sincrono (vedi figura 3). Questo modello è classificato in un modello di 2 ordini fino a 7, a causa della sua complessità. Tuttavia, il modello a 3 ordini è ampiamente utilizzato a causa del giusto compromesso tra accuratezza e complessità.
dove
Figura 3. Il modello per fase di un SG collegato a un bus infinito
Strategia di controllo
Come mostrato nella figura 3, quando l’inverter è controllato come sorgente di tensione, è costituito da un’unità di sincronizzazione da sincronizzare con la rete e da un circuito di alimentazione per regolare la potenza reale e la potenza reattiva scambiate con la rete. L’unità di sincronizzazione spesso ha bisogno di fornire frequenza e ampiezza. Ma quando l’inverter è controllato come sorgente di corrente, l’unità di sincronizzazione è spesso richiesta per fornire solo la fase della griglia, quindi è molto più facile controllarla come sorgente di corrente.
Poiché un sincronismo è intrinsecamente in grado di sincronizzarsi con la rete, è possibile integrare la funzione di sincronizzazione nel controller di potenza senza unità di sincronizzazione. Ciò si traduce in un’unità di controllo compatta, come mostrato nella figura 4.
Figura 4. Strutture di controllo tipiche per un inverter di potenza collegato alla rete (a) Se controllato come alimentazione di tensione (b) Se controllato come alimentazione di corrente.
Figura 5. Struttura di controllo compatta per un inverter collegato alla rete.
applicazioni
PV
Come accennato in precedenza, i sincronizzatori possono essere trattati come un generatore sincrono, che rende più facile il controllo della sorgente, quindi dovrebbe essere ampiamente utilizzato nelle fonti di energia primaria FV (PES).
HVDC
Turbina eolica
Microgrid DC
Si consiglia inoltre di utilizzare Synchronverter nelle microgrid perché le sorgenti CC possono essere coordinate insieme alla frequenza della tensione CA, senza alcuna rete di comunicazione.
Figura 6. Parte di potenza del sincronizzatore trifase.
