Modeliranje regulacije pretvorniških virov električne energije za stabilnostne študijeKEKEC, ROK (Avtor) Rudež, Urban (Mentor) regulacijapretvornikomrežna napetostsledenje napetostioblikovanje napetostiRSONROONmodeliranjestabilnostMagistrsko delo raziskuje modeliranje in analizira odzive regulacije sledenja omrežni napetosti ali pretvornika RSON (ang. Grid-following – GFL), ki je vse pomembnejši gradnik sodobnih elektroenergetskih sistemov pri uveljavljanju obnovljivih virov energije. Kot je znano, so pretvorniki tega tipa ključni za vključevanje obnovljivih virov energije, kot sta sončna in vetrna energija, v omrežje. Cilj raziskave je bil razviti in preučiti simulacijski model pretvornika v programskem okolju Matlab/Simulink ter primerjati odzive sistema v dveh različnih pristopih simulacije: EMT (Electromagnetic Transients) in RMS (Root Mean Square). Ta dva pristopa omogočata različne natančnosti in časovne obremenitve simulacij, kar je ključno za analizo dinamičnih pojavov in dolgoročnih trendov v omrežju. V začetni fazi raziskave so bile določene ključne predpostavke za izdelavo modela. Predpostavili smo, da pretvornik deluje v omrežju s togo mrežo, kar pomeni, da napetost in frekvenca ostajata konstantni ne glede na obremenitev. Poleg tega smo predpostavili, da je pretvornik tipa RSON, kar pomeni, da sledi frekvenčnemu in napetostnemu profilu omrežja, namesto da bi jih aktivno uravnaval, kot to počnejo regulacije oblikovanja omrežne napetosti ali pretvorniki ROON (ang. Grid-forming – GFM). Torej lahko rečemo, da pretvornik RSON določa injiciranje ali absorpcijo moči v ali iz omrežja glede na trenutne potrebe. Osnova za izdelavo modela je bil matematični opis delovanja pretvornika v dvoosnem (dq) sistemu, kjer so se elementi, kot so sinhronizacijski mehanizem (PLL) in regulacijske zanke, modelirali z diferencialnimi enačbami. Model je bil izdelan v okolju Matlab/Simulink, kjer je bil vsak del zgrajen od začetka, brez uporabe vnaprej pripravljenih knjižnic. Implementacija EMT-modela je vključevala podrobno časovno simulacijo prehodnih pojavov, po drugi strani pa je RMS-model poenostavljen, saj opisuje efektivne vrednosti napetosti, tokov in moči ter zanemarja hitre prehodne pojave. Ta poenostavitev omogoča bistveno hitrejšo simulacijo, vendar na račun natančnosti. V okviru raziskave so bili implementirani ključni elementi pretvornika, eden od teh je sinhronizacijski mehanizem (PLL), ki omogoča sledenje omrežni frekvenci in napetosti. PLL je lahko modeliran z uporabo PI-regulatorja in matematičnih transformacij (Parkova in Clarkina transformacija), kar omogoča prehod iz trifaznega sistema v dvoosni dq referenčni sistem. Seveda ga v EMT-modelu ali kar sistemu ni bilo treba modelirati, saj v Simulinku že obstaja predpripravljen model. Tega smo uporabili v našem primeru. Regulacijske zanke za tok smo implementirali z uporabo PI-regulatorjev, ki omogočajo uravnavanje toka v obeh oseh (d in q), s čimer pretvornik zagotavlja pravilno injiciranje ali absorpcijo delovne in jalove moči glede na zahteve odjemalcev in razpoložljivost obnovljivega vira energije. Močnostni del pretvornika je vključeval model LCL-filtra, ki zmanjšuje harmonike in preprečuje popačenja, kar izboljša kakovost pri regulaciji. EMT-model je pokazal visoko stopnjo natančnosti pri nenadnem spreminjanju potrebe po moči. RMS-model je bil uspešno izdelan, celo do te mere, da je natančnost primerljiva z natančnostjo v EMT. Celo več, trajanje simulacije se nam v primeru RMS zmanjša za približno desetkrat, medtem ko se natančnost ne poslabša veliko. Primerjava rezultatov obeh pristopov je pokazala, da vsak od njiju prednjači na svojem področju. EMT-simulacije so podrobnejše, vendar zahtevajo daljše trajanje simulacije, medtem ko je izvedba RMS-simulacij hitrejša, vendar manj natančna pri analizi prehodnih pojavov. Ta raziskava omogoča možnost uporabe pridobljenih modelov pri načrtovanju in optimiziranju delovanja pretvornika RSON v različnih scenarijih, ki se dogajajo v omrežju. Delo tudi omogoča priložnost za nadaljnjo analizo kompleksnejših omrežij, kjer se vključujejo dinamični pojavi in stabilnostne študije ali celo interakcije med več pretvorniki.20262026-06-11 14:45:02Magistrsko delo/naloga183356VisID: 63352sl