Verkkosuuntaajan mallintaminen ja säätö

Verkkosuuntaajan mallintaminen ja säätö
Sähköverkon häiriötilanteissa
Lauri Sorsa
30.10.2015
Esitelmän rakenne
●
Sähköverkon esitysmuodot
●
Sähköverkon häiriöt
●
Sähköverkon estimointi
●
Verkkosuuntaajan esittely
●
Verkkosuuntaajan säätö
●
Yhteenveto
Sähköverkon esitysmuodot
●
●
Kolmivaiheisen sähköverkon jännite/virta esitetään usein
abc-, αβ- tai dq-koordinaatistoissa
αβ-koordinaatisto saadaan abc-koordinaatistosta
muunnoksella
[
−1
2
v α β=
√3
0
2
●
1
]
−1
2
v abc
−√3
2
dq-koordinaatisto on kulmanopeudella ω pyörivä αβkoordinaatisto
Sähköverkon häiriöt
●
●
●
Valtiolliset verkkoyhtiöt määrittelevät verkkomääräykset
Verkkomääräyksissä määritellään sähköverkon häiriöt ja
verkkosuuntaajilta vaadittavat toimenpiteet häiriötilanteissa
Häiriöitä
●
Jännitekuoppa, symmetrinen ja epäsymmetrinen
●
Jännitteen nousu
●
Äkillinen muutos verkon taajuudessa tai vaihekulmassa
Sähköverkon estimointi
●
Sähköverkosta halutaan estimoida vaihekulma θ
●
Estimointi voidaan toteuttaa vaihelukitulla silmukalla (PLL)
●
●
Yleisesti käytetty PLL on SRF-PLL, missä dqkoordinaatiston pyörimisnopeutta ohjataan PI-säätimellä,
pyrkien nollaamaan jännitteen q-komponentin
SRF-PLL ei pysty luotettavasti estimoimaan vaihekulmaa,
mikäli jännitteessä on epäsymmetriaa tai harmonisia
komponentteja
Sähköverkon estimointi
●
DDSRF-PLL
Verkkosuuntaajan esittely
●
●
●
Verkkosuuntaaja syöttää
tehoa DC-piiristä ACverkkoon
Verkkosuuntaajan kytkimiä
säädetään PWMmodulaation avulla
Suodattimen ja PWM:n
avulla saadaan siniaallon
muotoista virtaa verkkoon
Kuvan lähde: Teodorescu, R. Liserre, M.
Rodriguez, P. Grid converters for
photovoltaic and wind power systems,
2011
Verkkosuuntaajan säätö
●
●
●
●
Säätö toteutetaan usein αβ- tai dq-koordinaatistossa
Lähtökohtaisesti säädetään DC-jännitettä ja verkkoon
syötettävää loistehoa
DC-jännitteen muutos on suoraan verrannolinnen
verkkoon syötettävään pätötehoon
Tehoista saadaan virtaohjeet, ja virtasäätimet lopulta
antavat ohjeen PWM-modulaattorille
Verkkosuuntaajan säätö
Kuvan lähde: Teodorescu, R. Liserre, M.
Rodriguez, P. Grid converters for
photovoltaic and wind power systems, 2011
Kysymyksiä?