GR1010420B - An integrated system for voltage and frequency control - Google Patents

An integrated system for voltage and frequency control Download PDF

Info

Publication number
GR1010420B
GR1010420B GR20220100480A GR20220100480A GR1010420B GR 1010420 B GR1010420 B GR 1010420B GR 20220100480 A GR20220100480 A GR 20220100480A GR 20220100480 A GR20220100480 A GR 20220100480A GR 1010420 B GR1010420 B GR 1010420B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
voltage
converter
frequency
control unit
control
Prior art date
Application number
GR20220100480A
Other languages
Greek (el)
Inventor
Καλλιοπη Πιππη
Αλεξανδρος Δημητριου Μπουμπαρης
Γεωργιος Χρηστου Κρυωνιδης
Χρηστος Λαζαρου Αθανασιαδης
Νικολαος Πετρου Παπανικολαου
Θεοφιλος Αβρααμ Παπαδοπουλος
Original Assignee
Δημοκριτειο Πανεπιστημιο Θρακης-Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας,
Πιππη, Καλλιοπη Δημητριου
Αλεξανδρος Δημητριου Μπουμπαρης
Γεωργιος Χρηστου Κρυωνιδης
Χρηστος Λαζαρου Αθανασιαδης
Νικολαος Πετρου Παπανικολαου
Θεοφιλος Αβρααμ Παπαδοπουλος
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Δημοκριτειο Πανεπιστημιο Θρακης-Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας,, Πιππη, Καλλιοπη Δημητριου, Αλεξανδρος Δημητριου Μπουμπαρης, Γεωργιος Χρηστου Κρυωνιδης, Χρηστος Λαζαρου Αθανασιαδης, Νικολαος Πετρου Παπανικολαου, Θεοφιλος Αβρααμ Παπαδοπουλος filed Critical Δημοκριτειο Πανεπιστημιο Θρακης-Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας,
Priority to GR20220100480A priority Critical patent/GR1010420B/en
Publication of GR1010420B publication Critical patent/GR1010420B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Integrated system for voltage and frequency control for distribution networks with distributed renewable energy sources and energy storage systems, that can provide the following functionalities: voltage regulation, voltage unbalance mitigation, frequency regulation via virtual inertia provision and primary frequency response, independent of the existence, the type and the composition of the local power generation, including the energy storage unit. The integrated system is implemented in prosumers' four-leg direct current (dc) - alternating current (ac) converters and can provide the above-mentioned functionalities utilizing proper control techniques. In particular, voltage regulation and voltage unbalance mitigation are ensured by the use of a controller, which allows their individual and accurate handling, analyzing the data in the symmetrical components domain. In addition, the frequency control system targets to virtual inertia provision as well as to primary frequency response using a dc-dc converter connected in series at the dc bus of the four-leg dc-ac converter. Furthermore, the frequency control system employs an auxiliary control system to mitigate the power oscillations of the dc-ac converter. Compared to the conventional converters that are available today, the invention can provide the above-mentioned functionalities in smart grids.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης καί συχνότητας Integrated voltage and frequency control system

Πεδίο εφαρμονής Scope

Η παρούσα εφεύρεση είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης καί συχνότητας (ΐ) που χρησιμοποιείται από μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής (ΜΔΠ) ή/και μονάδες αποθήκευσης ενέργειας (MAE) που συνδέονται στα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (ΔΔΗΕ). Ο έλεγχος τάσης και συχνότητας από την εφεύρεση μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα ΔΔΗΕ, ανεξάρτητα από την ύπαρξη, το είδος και τη σύσταση της τοπικής ηλεκτροπαραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας. Το ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) ενσωματώνεται σε τετρασυρματικούς direct current - alternating current (dc-ac) μετατροπείς (iv) και διαθέτει τέσσερις μονάδες ελέγχου οι οποίες προσφέρουν τις εξής λειτουργίες: The present invention is an integrated voltage and frequency control system (I) used by distributed generation units (DPUs) and/or energy storage units (MAEs) connected to electricity distribution networks (DDN). The voltage and frequency control of the invention can be applied to all DIEs, regardless of the existence, type and composition of the local power generation, including the energy storage unit. The integrated voltage and frequency control system (i) is integrated in four-wire direct current - alternating current (dc-ac) converters (iv) and has four control units that offer the following functions:

1. ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a), 1. adjustment of the amplitude of the alternating voltage (ii.a),

2. μετριασμό της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b), 2. mitigation of the asymmetry of the amplitude of the alternating voltage (ii.b),

3. ρύθμιση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii.a), 3. regulation of the frequency of the alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii.a),

4. μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα κατά τη ρύθμιση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης (iii.b). 4. mitigation of power oscillations of the dc-ac converter when adjusting the frequency of the alternating voltage (iii.b).

Περιγραφή του προβλήματος Description of the problem

Η ολοένα αυξανόμενη διείσδυση των ΜΔΠ στα υφιστάμενα ΔΔΗΕ έχει μειώσει σημαντικά τη στιβαρότητά τους με αποτέλεσμα να αναδυθούν πολλά προβλήματα όπως υπέρ-/υπό- τάσης, ασυμμετρία τάσης, μεταβολή συχνότητας της τάσης του δικτύου και ταλαντώσεις ισχύος τα οποία χρήζουν αντιμετώπισης. The ever-increasing penetration of MDPs into existing DDIEs has significantly reduced their robustness resulting in the emergence of many problems such as over-/under-voltage, voltage asymmetry, frequency variation of the network voltage and power oscillations which need to be addressed.

Αναλυτικότερα, η αποδοτική ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ρύθμισης τάσης) αποτελεί ένα ζήτημα που έχει απασχολήσει πολύ τη διεθνή κοινότητα. Ο έλεγχος της ροής ενεργού ισχύος στην έξοδο του dc-ac μετατροπέα των ΜΔΠ ή/και των MAE που συνδέονται στο ΔΔΗΕ, αποτελεί μία από τις πιο διαδεδομένες τεχνικές ρύθμισης της τάσης εντός προκαθορισμένων ορίων. Ωστόσο, η ρύθμιση της τάσης μόνο μέσω του ελέγχου της ενεργού ισχύος παρουσιάζει σημαντικά μειονεκτήματα, καθώς η περικοπή της παραγόμενης ισχύος στις ΜΔΠ δεν συνάδει με τους στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης για υψηλότερους βαθμούς διείσδυσης ΜΔΠ. Ακόμη, αν η ρύθμιση επιτυγχάνεται μέσω της συνδυασμένης χρήσης ΜΔΠ και MAE, η χρήση των MAE πρέπει να γίνεται με τρόπο ορθολογικό ώστε να μη μειώνεται ο χρόνος ζωής τους. Για τον λόγο αυτό, έχουν προταθεί σχήματα ελέγχου που συνδυάζουν τον ταυτόχρονο έλεγχο της ενεργού και της αέργου ισχύος των μετατροπέων για τη διατήρηση των τάσεων του δικτύου εντός των επιτρεπτών ορίων αξιοποιώντας πλήρως τις δυνατότητές τους. Σε αυτές τις υλοποιήσεις η ρύθμιση της τάσης επιτυγχάνεται συνήθως μέσω του ελέγχου της ενεργού και της αέργου ισχύος εξόδου των μετατροπέων ΜΔΠ/ΜΑΕ εφαρμόζοντας καμπύλες στατισμού (droop curves). More specifically, the efficient regulation of the amplitude of the alternating voltage (voltage regulation) is an issue that has been of great concern to the international community. The control of the active power flow at the output of the dc-ac converter of the MDPs and/or the MAEs connected to the DDIE, is one of the most widespread techniques for regulating the voltage within predetermined limits. However, voltage regulation only through active power control has significant drawbacks, as cutting the generated power in NPPs is inconsistent with the European Union's goals for higher NPP penetration rates. Furthermore, if the regulation is achieved through the combined use of MDP and MAE, the use of MAEs must be done in a rational way so as not to reduce their lifetime. For this reason, control schemes have been proposed that combine the simultaneous control of the active and reactive power of the converters to maintain the grid voltages within the permissible limits by making full use of their potential. In these implementations the voltage regulation is usually achieved by controlling the active and reactive power output of the MDP/MAE converters by applying droop curves.

Παρ' όλα αυτά, στις μεθόδους αυτές είτε δίνεται και πάλι προτεραιότητα στη χρήση της ενεργού ισχύος έναντι της αέργου ισχύος αυξάνοντας τη χρήση των MAE και κατ' επέκταση επιδρώντας αρνητικά στο προσδόκιμο ζωής τους, είτε παρατηρείται σημαντική αύξηση των απωλειών του ΔΔΗΕ λόγω της απορρόφησης/έγχυσης μεγάλων ποσοτήτων αέργου ισχύος από τους μετατροπείς. Το γεγονός αυτό οδηγεί στην ανάγκη ανάπτυξης μιας ολοκληρωμένης μεθόδου ρύθμισης της τάσης που θα συμβάλειστον περιορισμό της τάσης εντός των επιτρεπτών ορίων ελέγχοντας την ενεργό/άεργο ισχύ των μετατροπέων των ΜΔΠ/ΜΑΕ, δίνοντας προτεραιότητα στη διαθέσιμη άεργο ισχύ, περιορίζοντας τη χρήση των MAE και συμβάλλοντας στην όσο το δυνατό μικρότερη αύξηση των απωλειών του δικτύου. Nevertheless, in these methods either priority is again given to the use of active power over reactive power, increasing the use of MAEs and, by extension, negatively affecting their life expectancy, or a significant increase in the losses of DDIE is observed due to the absorption/ injection of large amounts of reactive power from the inverters. This fact leads to the need to develop an integrated method of voltage regulation that will contribute to the limitation of the voltage within the permissible limits by controlling the active/reactive power of the MDP/MAE converters, prioritizing the available reactive power, limiting the use of MAEs and contributing to the smallest possible increase in network losses.

Επίσης, η ασυμμετρία του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ασυμμετρία τάσης) αποτελεί ένα από τα πιο συνηθισμένα τεχνικά ζητήματα που εντοπίζονται στα ΔΔΗΕ. Το πρόβλημα οφείλεται κυρίως στην τυχαία κατανομή των καταναλωτών μεταξύ των φάσεων του ΔΔΗΕ και τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει επιδείνωση εξαιτίας της εγκατάστασης μονοφασικών ΜΔΠ. Στις υπάρχουσες υλοποιήσεις παρουσιάζονται διάφορες μέθοδοι μετριασμού της ασυμμετρίας της τάσης που βασίζονται στην ανακατανομή της ισχύος μεταξύ των φάσεων σε τριφασικούς μετατροπείς ΜΔΠ/ΜΑΕ. Μία τέτοια τεχνική μετριασμού της ασυμμετρίας τηςτάσης βασίζεται στην έννοια της αποσβενύμενης αγωγιμότητας που επιτρέπει στους μετατροπείς των ΜΔΠ/ΜΑΕ να συμπεριφέρονται ως μία σταθερή εγκάρσια αντίσταση στην ομοπολική και αντίστροφη συνιστώσα της τάσης του δικτύου, μεταβάλλοντας με τον τρόπο αυτό την κατανομή της ενεργού ισχύος στην έξοδο των μετατροπέων. Παρ' όλα αυτά, η ασυμμετρία δεν μπορεί να καταπολεμηθεί αν, π.χ., οι ΜΔΠ δεν παράγουν ή οι MAE είναι πλήρως φορτισμένες/αφόρτιστες, καθώς η συγκεκριμένη τεχνική βασίζεται στον έλεγχο της διαθέσιμης ποσότητας ενεργού ισχύος στην έξοδο του dc-ac μετατροπέα. Ακόμη, η έννοια της αποσβενύμενης αγωγιμότητας έχει συνδυαστεί με την ενσωμάτωση μίας καμπύλης στατισμού στον dc-ac μετατροπέα των ΜΔΠ/ΜΑΕ για την ταυτόχρονη αντιμετώπιση πιθανών ανυψώσεων τάσης. Ωστόσο, η μέθοδος αυτή οδηγεί σε αντικρουόμενους στόχους, καθώς υπάρχει ισχυρή σύζευξη μεταξύ των ελέγχων ρύθμισης και μετριασμού της ασυμμετρίας της τάσης. Σύμφωνα με τα παραπάνω, κρίνεται απαραίτητη η ανάπτυξη μιας βελτιωμένης μεθόδου μετριασμού της ασυμμετρίας της τάσης η οποία θα λειτουργεί ανεξάρτητα από τον εκάστοτε έλεγχο ρύθμισης της τάσης και θα μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη και σε συνθήκες μηδενικής παραγωγής των ΜΔΠ ή αδυναμίας συμμετοχής των MAE (πλήρως φορτισμένες/αφόρτιστες). Also, the asymmetry of the amplitude of the alternating voltage (voltage asymmetry) is one of the most common technical issues found in DDIEs. The problem is mainly due to the random distribution of consumers between the phases of the DDIE, and in recent years it has worsened due to the installation of single-phase substations. Various voltage asymmetry mitigation methods based on power redistribution between phases in three-phase MDP/MAE converters are presented in the existing implementations. One such voltage asymmetry mitigation technique is based on the concept of damped conductance that allows the inverters of the MF/MAE to behave as a constant transverse resistance to the forward and reverse components of the grid voltage, thus changing the active power distribution at the output of converters. However, unbalance cannot be combated if, e.g., the MPAs are not generating or the MAEs are fully charged/discharged, as this technique relies on controlling the amount of active power available at the output of the dc-ac converter . Furthermore, the concept of damped conduction has been combined with the incorporation of a stat curve in the dc-ac converter of the MDP/MAE to simultaneously deal with potential voltage spikes. However, this method leads to conflicting objectives, as there is strong coupling between regulation and voltage asymmetry mitigation controls. According to the above, it is considered necessary to develop an improved voltage asymmetry mitigation method which will work independently of the current voltage regulation control and can be applied even in conditions of zero production of the MDPs or inability to participate of the MAEs (fully charged /unloaded).

Επιπλέον, η χρήση των μετατροπέων ισχύος για τη σύνδεση των ΜΔΠ, και γενικά των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) στο δίκτυο, έχει συμβάλει καθοριστικά στη μείωση της αδράνειας του συστήματος, εμφανίζοντας έτσι σημαντικά προβλήματα στιβαρότητας και αξιοπιστίας. Στις υπάρχουσες υλοποιήσεις παρουσιάζονται διάφορες μέθοδοι παροχής εικονικής αδράνειας από τους μετατροπείς ΜΔΠ/ΜΑΕ που βασίζονται στον υπολογισμό του ρυθμού μεταβολής της συχνότητας (RoCoF) για τον προσδιορισμό της ποσότητας ενεργού ισχύος που πρέπει να συνεισφέρει η ΜΔΠ/ΜΑΕ στο δίκτυο σε περίπτωση μεταβολής της συχνότητας. Ωστόσο, για τη μέτρηση της συχνότητας του δικτύου, και εν τέλει τον υπολογισμό του RoCoF, χρησιμοποιούνται βρόχοι κλειδωμένης φάσης (Phase-Locked Loops - PLL), οι οποίοι παρουσιάζουν αργή απόκριση και έντονες ταλαντώσεις σε μεταβολές της συχνότητας, επηρεάζοντας έτσιτην παροχή εικονικής αδράνειας. Το πρόβλημα αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο σε ασθενή δίκτυα. Συνεπώς, κρίνεται απαραίτητη η ανάπτυξη μιας βελτιωμένης μεθόδου για τη ρύθμιση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας, η οποία θα δρα συνεργατικά με τις υφιστάμενες υλοποιήσεις και θα μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη και σε ασθενή δίκτυα. Τέλος, οι υπάρχουσες διατάξεις εστιάζουν στην εφαρμογή τεχνικών ελέγχου παροχής εικονικής αδράνειας σε μετατροπείς dc-ac, αμελώντας τον έλεγχο της πρωταρχικής πηγής. Αυτή η πηγή είναι μια MAE η οποία συνδέεται στη dc πλευρά του dc-ac μετατροπέα μέσω ενός dc-dc μετατροπέα. Κρίνεται συνεπώς απαραίτητη η ανάπτυξη ενός πλήρους συστήματος ρύθμισης της συχνότητας, το οποία θα περιλαμβάνει μια νέα διάταξη dc-dc μετατροπέα, τον έλεγχό της, καθώς και τον έλεγχο του dc-ac μετατροπέα. In addition, the use of power converters to connect NPPs, and in general renewable energy sources (RES) to the grid, has contributed decisively to the reduction of system inertia, thus presenting significant problems of robustness and reliability. In the existing implementations, various methods of providing virtual inertia from the MFD/MAD converters are presented which are based on the calculation of the rate of change of frequency (RoCoF) to determine the amount of active power that the MFD/MAD should contribute to the grid in case of frequency change. However, to measure the network frequency, and ultimately to calculate the RoCoF, Phase-Locked Loops (PLL) are used, which exhibit a slow response and strong oscillations in frequency changes, thus affecting the provision of virtual inertia. This problem is particularly pronounced in weak networks. Therefore, it is necessary to develop an improved method for regulating the frequency of alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation, which will work cooperatively with existing implementations and can be applied even in weak networks. Finally, existing provisions focus on the application of virtual inertia supply control techniques to dc-ac converters, neglecting primary source control. This source is an MAE which is connected to the dc side of the dc-ac converter through a dc-dc converter. It is therefore necessary to develop a complete frequency regulation system, which will include a new dc-dc converter arrangement, its control, as well as the control of the dc-ac converter.

Σύμφωνα με το Σχήμα 1, η παρούσα εφεύρεση είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης καί συχνότητας (ΐ) που περιλαμβάνει τις Μονάδες Ελέγχου του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii), δηλαδή τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) και τη Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού της Ασυμμετρίας του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.b), για τον περιορισμό φαινομένων υπέρ/υπό τάσης και ασυμμετρίας, καθώς και τις Μονάδες Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης (iii), ήτοι τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii. a) και τη Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού Ταλαντώσεων Ισχύος του dc-ac Μετατροπέα (iii.b) για την καταπολέμηση διαταραχών συχνότητας, ειδικά σε δίκτυα που παρουσιάζουν χαμηλή αδράνεια. Το ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) μπορεί να ενσωματωθεί σετετρασυρματικούς dc-ac μετατροπείς ισχύος (iv). Ο έλεγχος που υλοποιεί το σύστημα βασίζεται στην συνεργατική λειτουργία ενόςτετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv) και ενός εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν). According to Figure 1, the present invention is an integrated voltage and frequency control system (i) comprising the AC Voltage Amplitude Control Units (ii), namely the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a) and the AC Voltage Amplitude Asymmetry Mitigation Control Unit (ii.b), to limit over/under voltage and asymmetry phenomena, as well as the AC Voltage Frequency Regulation Units (iii), i.e. the Frequency Regulation Control Unit AC Voltage by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a) and the dc-ac Converter Power Oscillation Mitigation Control Unit (iii.b) to combat frequency disturbances, especially in low-inertia networks. The integrated voltage and frequency control system (i) can be integrated with four-wire dc-ac power converters (iv). The control implemented by the system is based on the cooperative operation of a four-wire dc-ac converter (iv) and a series dc-dc converter (v).

Στα πλεονεκτήματα της παρούσας εφεύρεσης συγκαταλέγεται ότι η ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης υλοποιείται ελέγχοντας την ενεργό και την άεργο ισχύ στην έξοδο του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv), δίνοντας προτεραιότητα στην εκμετάλλευση της αέργου ισχύος. Αντίστοιχα, ο μετριασμός του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης υλοποιείται χρησιμοποιώντας αποκλειστικά την άεργο ισχύ του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv). Και οι δύο στρατηγικές ελέγχου υλοποιούνται χρησιμοποιώντας αναλογικούς-ολοκληρωτικούς ελεγκτές (Proportional-Integral Controllers - Pls), σε αντίθεση με τους συμβατικούς ελέγχους που χρησιμοποιούν αναλογικούς ελεγκτές, οδηγώντας έτσι σε μειωμένες απώλειες και έγχυση μικρότερων ποσοτήτων αέργου ισχύος. Επίσης, αναλύοντας τα δεδομένα στο πεδίο των συμμετρικών συνιστωσών, το προτεινόμενο σύστημα δίνει τη δυνατότητα διαχωρισμού μεταξύ των ζητημάτων ρύθμισης του πλάτους και μετριασμού της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης, επιτρέποντας τη μεμονωμένη και στοχευμένη αντιμετώπισή τους. Όσον αφορά στη ρύθμιση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης, προτείνεται μια νέα διάταξη dc-dc μετατροπέα (ν), η οποία συνδέεται εν σειρά στην dc πλευρά σε αντίθεση με τις κλασικές εγκάρσιες τοπολογίες. Η εν σειρά τοπολογία παρέχει την δυνατότητα άμεσης παρέμβασης στο ρεύμα της dc πλευράς και ο έλεγχος βάσει του εν λόγω ρεύματος μειώνει τους χρόνους απόκρισης του συστήματος. Έτσι, δίνεται ο απαραίτητος χρόνος συγχρονισμού τόσο του PLL όσο και απόκρισης του ελέγχου ρεύματος του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv). Επίσης, ο έλεγχος ρύθμισης συχνότητας χρησιμοποιεί επιπρόσθετες μετρήσεις στη dc πλευρά του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv) για να αντισταθμίσει τα προβλήματα υπολογισμού της συχνότητας του δικτύου, σε αντίθεση με τους συμβατικούς ελέγχους που χρησιμοποιούν αποκλειστικά PLL, λειτουργώντας με τον τρόπο αυτό ως ένας βοηθητικός έλεγχος μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv). Among the advantages of the present invention is that the regulation of the amplitude of the alternating voltage is implemented by controlling the active and reactive power at the output of the four-wire dc-ac converter (iv), giving priority to the exploitation of the reactive power. Accordingly, the attenuation of the amplitude of the alternating voltage is implemented using exclusively the reactive power of the four-wire dc-ac converter (iv). Both control strategies are implemented using Proportional-Integral Controllers (Pls), as opposed to conventional controls using proportional controllers, thus leading to reduced losses and injection of smaller amounts of reactive power. Also, by analyzing the data in the field of symmetric components, the proposed system enables separation between the issues of amplitude regulation and mitigation of AC voltage amplitude asymmetry, allowing their individual and targeted treatment. Regarding the regulation of the frequency of the alternating voltage, a new arrangement of dc-dc converter (ν) is proposed, which is connected in series on the dc side in contrast to the classic transverse topologies. The series topology provides the possibility of direct intervention in the current of the dc side and the control based on said current reduces the response times of the system. Thus, the necessary synchronization time of both the PLL and the response of the current control of the four-wire dc-ac converter (iv) is given. Also, the frequency regulation control uses additional measurements on the dc side of the four-wire dc-ac converter (iv) to compensate for grid frequency calculation problems, unlike conventional controls that use PLL only, thus acting as a auxiliary power oscillation mitigation control of the four-wire dc-ac converter (iv).

Σύντομη περιγραφή σχημάτων Brief description of shapes

Για την κατανόηση της εφεύρεσης, έχουν επισυναφθείτα ακόλουθα σχήματα, όπου το καθένα από αυτά περιγράφει χαρακτηριστικά και λειτουργίες του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) ως εξής: For an understanding of the invention, the following figures are attached, each of which describes features and functions of the integrated voltage and frequency control system (I) as follows:

<■>Σχήμα 1, θέση του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) σε επίπεδο βαθμιδών (block). Ακόμη αποτυπώνονταιοι Μονάδες Ελέγχου του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii), δηλαδή η Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) και η Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού της Ασυμμετρίας του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.b), οι Μονάδες Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης (iii), ήτοι η Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii. a) και η Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού Ταλαντώσεων Ισχύος του Μετατροπέα (iii.b), ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (iv), ο οποίος αποτελείται από το κύκλωμα οδήγησης (iv.a) καί το ηλεκτρικό κύκλωμά του (iv.b), καί ο εν σειρά dc-dc μετατροπέας (ν), ο οποίος αποτελείται από το κύκλωμα οδήγησής του (v.a) καί το κύκλωμά του (v.b). <■>Figure 1, location of the integrated voltage and frequency control system (I) at block level. Also imprinted are the AC Voltage Amplitude Control Units (ii), namely the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a) and the AC Voltage Amplitude Asymmetry Mitigation Control Unit (ii.b), the Control Units of Frequency of Alternating Voltage (iii), i.e. the AC Voltage Frequency Regulation Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii. a) and the Inverter Power Oscillation Mitigation Control Unit (iii.b), the four-wire dc- ac converter (iv), which consists of the driving circuit (iv.a) and its electrical circuit (iv.b), and the series dc-dc converter (v), which consists of its driving circuit ( v.a) and its circuit (v.b).

<■>Σχήμα 2, διάγραμμα του κυκλώματος του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης καί συχνότητας (i) σε τριφασικό ΔΔΗΕ. Συγκεκριμένα, απεικονίζονται το κύκλωμα οδήγησης (iv.a) καί το ηλεκτρικό κύκλωμα του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv.b) με διακοπτικά στοιχεία Si, S2, ..., S8, το κύκλωμα οδήγησης (v.a) καί το κύκλωμα του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.b) με διακοπτικά στοιχεία SH1, 5Η2, SH3και SH4, το κύκλωμα του φίλτρου στην έξοδο του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv.b) καθώς και το αντίστοιχο φίλτρο στην έξοδο του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.b), όπου η κάθε φάση αποτελείται από μία εν σειρά αντίσταση (RL,F), μία εν σειρά αυτεπαγωγή (LF), μία εγκάρσια αντίσταση (RC,F) και μία εγκάρσια χωρητικότητα (CF). Η ΜΔΠ μοντελοποιείται ως μια πηγή τάσης (VDc), η ΜAE ως μια πηγή τάσης (Vbαt), ενώ το ισοδύναμο Thevenin χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση ενός τριφασικού ΔΔΗΕ με πηγές τάσης (να<g>, vb<g>, V<g>), σύνθετη αντίσταση Rg+ jωgLg ανά φάση και σύνθετη αντίσταση ουδετέρου <■>Figure 2, diagram of the circuit of the integrated voltage and frequency control system (i) in three-phase DDIE. Specifically, the driving circuit (iv.a) and the electric circuit of the four-wire dc-ac converter (iv.b) with switching elements Si, S2, ..., S8, the driving circuit (v.a) and the circuit of the series dc-dc converter (v.b) with switching elements SH1, 5H2, SH3 and SH4, the filter circuit at the output of the four-wire dc-ac converter (iv.b) as well as the corresponding filter at the output of the series dc-dc converter ( v.b), where each phase consists of a series resistance (RL,F), a series inductance (LF), a transverse resistance (RC,F) and a transverse capacitance (CF). The MDP is modeled as a voltage source (Vdc), the MAE as a voltage source (Vbαt), while the Thevenin equivalent is used to model a three-phase DCI with voltage sources (νa<g>, vb<g>, V<g> ), impedance Rg+ jωgLg per phase and neutral impedance

RN+ jωgLN, όπου ωgείναι η γωνιακή συχνότητα του δικτύου. RN+ jωgLN, where ωg is the angular frequency of the network.

<■>Σχήμα 3, διάγραμμα λειτουργίας του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) σε επίπεδο βαθμιδών (block). Απεικονίζονται οι μονάδες ελέγχου του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii) (μονάδα ελέγχου ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a) και μονάδα ελέγχου μετριασμού του πλάτους της ασυμμετρίαςτης εναλλασσόμενης τάσης (ii.b)), οι μονάδες ελέγχου συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης (iii) (μονάδα ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii. a) και μονάδα βοηθητικού ελέγχου μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b)), ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (iν) (κύκλωμα οδήγησης (iv.a) και ηλεκτρικό κύκλωμα (iv.b)), ο εν σειρά dc- dc μετατροπέας (ν) (κύκλωμα οδήγησης (v.a) και ηλεκτρικό κύκλωμα (v.b)) καθώς και η βοηθητική μονάδα διαχείρισης μετρήσεων (νi). <■>Figure 3, operation diagram of the integrated voltage and frequency control system (I) at block level. AC voltage amplitude control units (ii) (AC voltage amplitude adjustment control unit (ii.a) and AC voltage asymmetry amplitude mitigation control unit (ii.b)), AC frequency control units are shown (iii) (ac voltage frequency regulation control unit by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii. a) and dc-ac converter power oscillation mitigation auxiliary control unit (iii.b)), the four-wire dc-ac converter (in) (driving circuit (iv.a) and electrical circuit (iv.b)), the series dc-dc converter (v) (driving circuit (v.a) and electrical circuit (v.b)) as well as the auxiliary unit measurement management (ni).

<■>Σχήμα 4, υλοποίηση βοηθητικής μονάδας διαχείρισης μετρήσεων (νΐ) σε επίπεδο βαθμιδών (block). <■>Figure 4, implementation of an auxiliary measurement management unit (VI) at block level.

<■>Σχήμα 5, υλοποίηση μονάδας ελέγχου ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a) σε επίπεδο βαθμιδών (block). <■>Figure 5, implementation of a control unit for adjusting the amplitude of the alternating voltage (ii.a) at block level.

<■>Σχήμα 6, υλοποίηση μονάδας ελέγχου μετριασμού της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b) σε επίπεδο βαθμιδών (block). <■>Figure 6, implementation of a control unit for mitigating the asymmetry of the alternating voltage amplitude (ii.b) at block level.

<■>Σχήμα 7, υλοποίηση μονάδας ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii. a) σε επίπεδο βαθμιδών (block). <■>Figure 7, implementation of a control unit for regulating the frequency of alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii. a) at block level.

<■>Σχήμα 8, υλοποίηση μονάδας βοηθητικού ελέγχου μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b) σε επίπεδο βαθμιδών (block). <■>Figure 8, implementation of an auxiliary control unit for mitigating the power oscillations of the dc-ac converter (iii.b) at block level.

Σχήμα 9, υλοποίηση κυκλώματος οδήγησης εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.a) σε επίπεδο βαθμιδών (block) όπου d0ο λόγος κατάτμησης (duty cycle) όπως καθορίζεται κάθε φορά από την ενεργοποιημένη μονάδα ελέγχου, π.χ., από τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) ή τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας καί Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a) ή τη Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού Ταλαντώσεων Ισχύος του Μετατροπέα (iii.b), fh-swη διακοπτική συχνότητα, orbit βοηθητικό bit κατεύθυνση καί opbit βοηθητικό bit λειτουργίας. Figure 9, implementation of a dc-dc converter (v.a) series drive circuit at block level where d0 is the duty cycle as determined each time by the enabled control unit, e.g., by the Regulation Control Unit of AC Voltage Amplitude (ii.a) or the AC Voltage Frequency Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a) or the Inverter Power Oscillation Mitigation Control Unit (iii.b), fh-swi switching frequency, orbit auxiliary bit direction and opbit auxiliary operating bit.

Στα Σχήματα 10-16 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (i). Συγκεκριμένα: Figures 10-16 show the simulation results of the integrated voltage and frequency control system (i). Specifically:

Σχήμα 10, ρεύμα συναρτήσει του χρόνου στην έξοδο του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iν) στο στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς για την (α) ορθή (I1,d, I1,q), (β) αντίστροφη (l2,d, I2,q) και (γ) ομοπολική (I0,d, I0,q) συνιστώσα (RMS τιμές). Figure 10, current versus time at the output of the four-wire dc-ac converter (inν) in the rotating frame of reference for (a) forward (I1,d, I1,q), (b) reverse (l2,d, I2,q ) and (c) homopolar (I0,d, I0,q) component (RMS values).

Σχήμα 11, πραγματικό προφίλ της τάσης ορθής συνιστώσας (V1) (RMS τιμή). Figure 11, true component voltage profile (V1) (RMS value).

Σχήμα 12, τάση συναρτήσει του χρόνου στην (α) αντίστροφη (V2) καί (β) ομοπολική (V0) συνιστώσα (RMS τιμές). Figure 12, voltage versus time in (a) reverse (V2) and (b) forward (V0) component (RMS values).

Σχήμα 13, ενεργός καί άεργος ισχύς συναρτήσει του χρόνου στην (α) ορθή (Pi, Qi), (β) αντίστροφη (P2, Q2) καί (γ) ομοπολική ( Ρ0, Q0) συνιστώσα (RMS τιμές). Figure 13, active and reactive power as a function of time in (a) forward (Pi, Qi), (b) reverse (P2, Q2) and (c) homopolar (P0, Q0) component (RMS values).

Σχήμα 14, αποτελέσματα προσομοιώσεων παροχής εικονικής αδράνειας, (α) ισχύς εξόδου, (β) τάση στον ζυγό dc και (γ) διαταραχή υπό-συχνότητας. Figure 14, simulation results of virtual inertia supply, (a) output power, (b) dc bus voltage and (c) under-frequency disturbance.

Σχήμα 15, αποτελέσματα προσομοιώσεων παροχής εικονικής αδράνειας, (α) ισχύς εξόδου, (β) τάση στον ζυγό dc και (γ) διαταραχή υπέρ-συχνότητας Figure 15, simulation results of virtual inertia supply, (a) output power, (b) dc bus voltage and (c) over-frequency disturbance

Σχήμα 16, αποτελέσματα προσομοιώσεων μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος (α) η ισχύς εξόδου dc-ac μετατροπέα , (β) το ρεύμα ζυγού dc, (γ) η τάση ζυγού dc, (δ) η συχνότητα. Figure 16, power oscillation mitigation simulation results (a) dc-ac converter output power, (b) dc bus current, (c) dc bus voltage, (d) frequency.

Επιπλέον, στο τέλος του τμήματος παρουσίασης των σχημάτων παρατίθεται σχετικό υπόμνημα επεξήγησης συμβόλων. In addition, at the end of the figure presentation section, a relevant symbol explanation note is listed.

Αναλυτική περιγραφή του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) Detailed description of the integrated voltage and frequency control system (I)

Παρακάτω πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή των μονάδων ελέγχου: Below is a detailed description of the control units:

<■>ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a), <■>adjusting the amplitude of the alternating voltage (ii.a),

<■>μετριασμού της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b), <■>mitigation of the asymmetry of the amplitude of the alternating voltage (ii.b),

ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω της παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii.a), regulating the frequency of the alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii.a);

<■>μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b). <■>mitigating the power oscillations of the dc-ac converter (iii.b).

Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται η γραφική απεικόνιση του κυκλώματος, στο οποίο εφαρμόζονται οι μέθοδοι του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (i). Figure 2 shows the graphical representation of the circuit, in which the methods of the integrated voltage and frequency control system (i) are applied.

Ειδικότερα, το σύστημα ελέγχου ενσωματώνεται σε τετρασυρματικούς dc-ac μετατροπείς (iv.b) που διασυνδέονται σε τριφασικά δίκτυα διανομής, όπως του Σχήματος 2. Οι φασικές τάσεις του δικτύου In particular, the control system is integrated in four-wire dc-ac converters (iv.b) that are interconnected in three-phase distribution networks, as in Figure 2. The phase voltages of the network

Vα<g>, Vb<g>, Vc<g>περιγράφονται από τις (Εξ. 1), (Εξ. 2) και (Εξ. 3), αντίστοιχα. Va<g>, Vb<g>, Vc<g> are described by (Eq. 1), (Eq. 2) and (Eq. 3), respectively.

Vα<g>(t) = Aα<g>.sin(ωg.t) (Εξ· 1) Va<g>(t) = Aα<g>.sin(ωg.t) (Eq. 1)

vb<g>(t) = Ab<g>-sin(ωg-t δαb) (Εξ. 2) vb<g>(t) = Ab<g>-sin(ωg-t dab) (Eq. 2)

vc<g>(t) = Ac<g>-sin(ωg-t δαc) (Εξ. 3) vc<g>(t) = Ac<g>-sin(ωg-t δac) (Eq. 3)

όπου Αα<g>, Αα<g>, Αα<g>είναι το πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης του δικτύου στις φάσεις σ, b και c αντίστοιχα, ωgείναι η γωνιακή συχνότητα του δικτύου και δαb, Sαcη διαφορά φάσης μεταξύ των φάσεων a-b και a-c, αντίστοιχα. where Aa<g>, Aa<g>, Aa<g>is the amplitude of the alternating voltage of the network in phases σ, b and c respectively, ωg is the angular frequency of the network and δab, Sαc is the phase difference between phases a-b and a-c , respectively.

Αρχικά, μετρούνται οι φασικές τάσεις Vα, Vb, Vcκαι τα ρεύματα Iα, Ib, Icστο σημείο διασύνδεσης του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iν) με το ΔΔΗΕ (ac πλευρά), όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Οι μετρήσεις αυτές εισάγονται στο ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) προκειμένου First, the phase voltages Va, Vb, Vc and the currents Ia, Ib, Ic are measured at the point of interconnection of the four-wire dc-ac converter (in) with the ΔDIE (ac side), as shown in Figure 2. These measurements are entered into the integrated system voltage and frequency control (I) order

να προσδιοριστούν τα ρεύματα αναφοράς (I<ref>x,dκαι l<ref>x,qγια (χ =1,2,0)) που πρέπει να απορροφηθούν/ to determine the reference currents (I<ref>x,d and l<ref>x,q for (x =1,2,0)) that must be absorbed/

εγχυθούν από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν) για την επιτυχή ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης, το μετριασμό της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης και τη ρύθμιση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης (Βλ. Σχήμα 1 και Σχήμα 3). injected by the four-wire dc-ac converter (in) to successfully adjust the amplitude of the ac voltage, mitigate the asymmetry of the amplitude of the ac voltage, and adjust the frequency of the ac voltage (See Figure 1 and Figure 3).

Επιπρόσθετα με τις τέσσερις παραπάνω βασικές μονάδες ελέγχου περιλαμβάνεται και η Βοηθητική Μονάδα Διαχείρισης Μετρήσεων (νϊ), η οποία χρησιμοποιείται για τη διεξαγωγή των απαραίτητων μετασχηματισμών και υπολογισμών για την εκτέλεση των λειτουργιών του συστήματος. Το κύκλωμα σε επίπεδο βαθμιδών που περιγράφει τις βασικές λειτουργίες της Βοηθητικής Μονάδας Διαχείρισης Μετρήσεων (νi) φαίνεται στο Σχήμα 4. Αναλυτικότερα, λαμβάνει ως είσοδο τις μετρήσεις του σημείου διασύνδεσης ( Vα, Vb, Vc, Iα, Ib, Ic) και μέσω του μετασχηματισμού συμμετρικών συνιστωσών εξάγονται οι τάσεις (Vabc(1<)>Vabc<(2)>Vabc<(0)>) και τα ρεύματα (Iabc(1<)>Iabc<(2)>Iabc<(0)>) στην ορθή, αντίστροφη και ομοπολική συνιστώσα, In addition to the above four basic control units, the Measurement Management Auxiliary Unit (MMU) is also included, which is used to carry out the necessary transformations and calculations to perform the system functions. The ladder-level circuit describing the basic functions of the Measurement Management Auxiliary Unit (νi) is shown in Figure 4. More specifically, it takes as input the measurements of the interconnection point ( Vα , Vb , Vc , Iα , Ib , Ic ) and through the transformation of symmetrical components the voltages (Vabc(1<)>Vabc<(2)>Vabc<(0)>) and currents (Iabc(1<)>Iabc<(2)>Iabc<(0)>) are extracted in the normal , inverse and homopolar component,

αντίστοιχα. Έπειτα, οι τάσεις (Vabc(1<)>Vabc<(2)>Vabc<(0)>) εισάγονται σε αντίστοιχα τρία PLL για τον προσδιορισμό respectively. Then, the voltages (Vabc(1<)>Vabc<(2)>Vabc<(0)>) are input to respective three PLLs to determine

των σημάτων φάσης (θx , όπου x=1, 2, 0) για κάθε συμμετρική συνιστώσα. Στη συνέχεια, με χρήση του μετασχηματισμού Park (Μ/Σ Park) και των σημάτων φάσης (θx) υπολογίζονται οι τάσεις (Vx,dκαι Vx,q) και τα ρεύματα ( Ix,dκαι IΧΛ) κάθε συμμετρικής συνιστώσας (x = 1, 2, 0) στο στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς dq0. Κατόπιν, από τις τιμές τάσεις V1,d, V2,d, V0,dπροσδιορίζονται οι τάσεις V1, V2και V0,αντίστοιχα, με τη χρήση φίλτρων προσδιορισμού μέσης τιμής κινητού παραθύρου (Moving Average Window). Τέλος, οι υπολογισθείσες τιμές τάσης και ρεύματος στο πλαίσιο dqO χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της στιγμιαίας τιμής ενεργού ( Ρ1, Ρ2, Ρ0) και αέργου ( Q1, Q2, Q0) ισχύος στη ορθή, αντίστροφη και ομοπολική συνιστώσα, αντίστοιχα. Επικουρικά, τα μεγέθη V1, I1, Ρ1και Q1πou υπολογίζονταιστη Βοηθητική Μονάδα Διαχείρισης Μετρήσεων (νΐ) καθώς και η συχνότητα (f), που υπολογίζεται στη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a) (Βλ. σχετική ενότητα) καταχωρούνται τοπικά σε μέσο αποθήκευσης ή/και αποστέλλονται σε πραγματικό χρόνο στον διαχειριστή του ΔΔΗΕ. Τα δεδομένα αυτά δύναται να χρησιμοποιηθούν περαιτέρω για την ανάλυση καί αξιολόγηση της δυναμικής συμπεριφοράς του ΔΔΗΕ. of the phase signals (θx , where x=1, 2, 0) for each symmetrical component. Then, using the Park transformation (M/S Park) and the phase signals (θx), the voltages (Vx,d and Vx,q) and the currents (Ix,d and IξΛ) of each symmetrical component (x = 1, 2) are calculated , 0) in the rotated reference frame dq0. Then, from the voltage values V1,d, V2,d, V0,d, the voltages V1, V2 and V0 are determined, respectively, using Moving Average Window filters. Finally, the calculated values of voltage and current in the dqO frame are used to determine the instantaneous value of active ( P1, P2, P0 ) and reactive ( Q1, Q2, Q0 ) power in the forward, reverse and homopolar components, respectively. Additionally, the magnitudes V1, I1, P1 and Q1, which are calculated in the Measurement Management Auxiliary Unit (vi) as well as the frequency (f), which is calculated in the AC Voltage Frequency Regulation Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a) (See relevant section) are registered locally on a storage medium and/or sent in real time to the DDIE administrator. These data can be used further for the analysis and evaluation of the dynamic behavior of the DDIE.

Μετά την εκτέλεση των απαραίτητων υπολογισμών καί μετασχηματισμών, τα μεγέθη που προσδιορίζονται στη Βοηθητική Μονάδα Διαχείρισης Μετρήσεων (vi), εισάγονται στις Μονάδες Ελέγχου του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ϋ) και στις Μονάδες Ελέγχου Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης (iii), όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Στις Μονάδες Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) και Μετριασμού της Ασυμμετρίαςτου Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.b) προσδιορίζονται, με βάση τις μεθόδους ελέγχου που ενσωματώνονται στο ολοκληρωμένο σύστημα After performing the necessary calculations and transformations, the quantities determined in the Measurement Management Auxiliary Unit (vi) are entered into the AC Voltage Amplitude Control Units (D) and the AC Voltage Frequency Control Units (iii), as shown in Figure 3. In the AC Voltage Amplitude Control Units (ii.a) and AC Voltage Amplitude Asymmetry Mitigation (ii.b) are determined, based on the control methods incorporated in the integrated system

ελέγχου τάσης και συχνότητας (ϊ), τα ρεύματα αναφοράς (!f'dκαι lf<r>q(χ = 1, 2, 0)) (Σημειώνεται ότι για voltage and frequency control (y), the reference currents (!f'd and lf<r>q(x = 1, 2, 0)) (It is noted that for

το l[<e>d<f>που προσδιορίζεται από τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης Τάσης (ii.a) ισχύει ότι = /™ ) για κάθε συμμετρική συνιστώσα που πρέπει να απορροφηθούν/εγχυθούν από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (iv.a). Σημειώνεται, πως το τελικό ρεύμα αναφοράς της ορθής συνιστώσας στον άξονα d ( the l[<e>d<f>determined by the Voltage Regulation Control Unit (ii.a) applies that = /™ ) for each symmetrical component to be absorbed/injected by the four-wire dc-ac converter (iv.a ). It is noted that the final reference current of the right component on the d axis (

l[<ef>d), προσδιορίζεται ως το άθροισμα του αντίστοιχου ρεύματος αναφοράς της Μονάδας Ελέγχου l[<ef>d), is determined as the sum of the corresponding reference current of the Control Unit

Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) (/^ ) και του ρεύματος αναφοράς της Μονάδας Setting the Amplitude of the Alternating Voltage (ii.a) (/^ ) and the reference current of the Unit

Ελέγχου Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης (iii) ( ). Επιπλέον, κατά τη διαδικασία ρύθμισης του AC Frequency Control (iii) ( ). In addition, during the process of its adjustment

πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης προσδιορίζεται η ποσότητα ενεργού ισχύος ( P[<ef>) που πρέπει να απορροφηθεί/εγχυθεί από τη MAE. Από την τιμή αυτή προσδιορίζεται ο απαιτούμενος λόγος κατάτμησης ( d0). Ο λόγος κατάτμησης ( d0) και το αντίστοιχο σήμα ελέγχου κατεύθυνσης ενέργειας (orientation bit - orbit) διαβιβάζονται στο κύκλωμα οδήγησης του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.a) (Σχήμα 9)· σύμφωνα με το σήμα ελέγχου κατεύθυνσης ενέργειας (orbit) η Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) δηλώνει στον εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν), αν η ενεργός amplitude of the alternating voltage determines the amount of active power ( P[<ef>) to be absorbed/injected by the MAE. The required partition ratio ( d0 ) is determined from this value. The division ratio ( d0 ) and the corresponding energy direction control signal (orientation bit - orbit) are transmitted to the driver circuit of the series dc-dc converter (v.a) (Figure 9); according to the energy direction control signal (orbit) the Unit AC Voltage Amplitude Control (ii.a) indicates to the series dc-dc converter (ν) whether the active

ισχύς ( P[<e{>) πρέπει να εγχυθεί (orbit= 1) ή να απορροφηθεί (orbit= 0) από τη MAE. Στο κύκλωμα οδήγησης του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.a), σύμφωνα με την τιμή του orbit προσδιορίζεται η κατεύθυνση αγωγής των διακοπτικών στοιχείων του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν) (Πίνακας 1), προκειμένου να επιτευχθεί η φόρτιση/εκφόρτιση της MAE. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις Μονάδες Ελέγχου Τάσης (ii, ii.a, ii.b) και Ελέγχου Συχνότητας της Εναλλασσόμενης τάσης (iii, iii. a, iii.b) παρατίθενται στις επόμενες ενότητες. power ( P[<e{>) must be injected (orbit= 1) or absorbed (orbit= 0) by the MAE. In the driver circuit of the series dc-dc converter (v.a), according to the value of the orbit, the conduction direction of the switching elements of the series dc-dc converter (v) is determined (Table 1), in order to achieve the charge/discharge of MAE. More details on the Voltage Control (ii, ii.a, ii.b) and AC Frequency Control (iii, iii. a, iii.b) Units are listed in the following sections.

Τέλος, τα ρεύματα αναφοράς (/^ και ifqγια (χ =1,2,0)) που προκύπτουν από το ολοκληρωμένο Finally, the reference currents (/^ and ifq for (x =1,2,0)) resulting from the integrated

σύστημα ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) μεταβιβάζονται στον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν), όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Εκεί, τα ρεύματα εξόδου καθώς και η παλμοδότηση του dc-ac μετατροπέα προσδιορίζονται από το κύκλωμα οδήγησής του (iv.a), το οποίο χρησιμοποιεί συμβατικούς ελεγκτές ρεύματος κλειστού βρόχου και συμβατικές μεθόδους παλμοδότησης. voltage and frequency control system (i) are passed to the four-wire dc-ac converter (iv), as shown in Figure 1. There, the output currents as well as the pulsation of the dc-ac converter are determined by its drive circuit (iv.a) , which uses conventional closed-loop current controllers and conventional pulsing methods.

Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της ΕναλλασσόίΐενΓκ Τάσης (ii.a) AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a)

Το διάγραμμα σε επίπεδο βαθμιδών (block) που περιγράφει την υλοποίηση της Μονάδας Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) φαίνεται στο Σχήμα 5. Πιο αναλυτικά, η ορθή συνιστώσα της τάσης (Vi), η τιμή της τάσης ορθής συνιστώσας στον άξονα d (V^d), η στιγμιαία τιμή ενεργού ( Ρι ) και αέργου ισχύος (Qi) στην ορθή συνιστώσα (όπως προσδιορίζονται από τη Βοηθητική Μονάδα Διαχείρισης Μετρήσεων (vi)) εισάγονται στη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a), όπου χρησιμοποιείται ο έλεγχος του Σχήματος 5, για την επαναφορά του πλάτους της τάσης ( Vi ) εντός των επιτρεπτών ορίων. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή του ελέγχου ρύθμισης της τάσης που υλοποιείται από τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) της εφεύρεσης. The block diagram describing the implementation of the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a) is shown in Figure 5. More specifically, the positive component of the voltage (Vi), the value of the positive component voltage in d-axis (V^d), the instantaneous value of active (Pi) and reactive power (Qi) in the right component (as determined by the Measurement Management Auxiliary Unit (vi)) are input to the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii. a), where the control of Figure 5 is used, to restore the voltage amplitude ( Vi ) within the permissible limits. The following is a brief description of the voltage regulation control implemented by the AC Voltage Amplitude Regulation Control Unit (ii.a) of the invention.

Ο έλεγχος ρύθμισης της τάσης που υλοποιείται αποτελείται από τη Λειτουργία #1 καί τη Λειτουργία #2. OL δυο λειτουργίες χωρίζονται από ένα μικρό εύρος ζώνης (db), όπου ο έλεγχος παραμένει ανενεργός για την αποφυγή ταλαντώσεων και ανεπιθύμητης εναλλαγής μεταξύ των λειτουργιών. Τονίζεται πως το εύρος ζώνης (db) καθορίζεται από την ακρίβεια των συσκευών μέτρησης, χωρίς ωστόσο να επηρεάζεται η απόδοση του ελέγχου ρύθμισης της τάσης. The voltage regulation control implemented consists of Mode #1 and Mode #2. OL two modes are separated by a small bandwidth (db), where the control remains inactive to avoid oscillations and unwanted switching between modes. It is emphasized that the bandwidth (db) is determined by the accuracy of the measuring devices, without however affecting the performance of the voltage regulation control.

Αναλυτικότερα, με το κύκλωμα της Λειτουργίας #1 επαναφέρεται η τάση ( Vi ) εντός προκαθορισμένων ορίων δίνοντας προτεραιότητα στη χρήση της αέργου ισχύος (Qi) έναντι της ενεργού ισχύος (Ρι). Αυτή η λειτουργία ενεργοποιείται μέσω του σήματος ( ASM), είτε όταν η τάση (Vi) υπερβεί το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο τάσης ( V[™<x>), δηλ. αν παρατηρηθεί υπέρταση, είτε όταν η τάση (Vi) είναι μικρότερη More specifically, the circuit of Mode #1 restores the voltage ( Vi ) within predetermined limits by prioritizing the use of reactive power (Qi) over active power (Pi). This function is activated through the signal ( ASM ), either when the voltage (Vi) exceeds the maximum allowable voltage limit ( V[™<x>), i.e. if an overvoltage is observed, or when the voltage (Vi) is lower

από το κατώτατο επιτρεπόμενο όριο τάσης ( ), δηλ. αν παρατηρηθεί υπόταση. Στην περίπτωση όπου παρατηρείται παραβίαση του επιτρεπτού ορίου τάσης, δηλαδή ASM= 1, επιλέγεται αρχικά, η ρύθμιση της τάσης μόνο μέσω της διαχείρισης της διαθέσιμης ποσότητας αέργου ισχύος (Qi) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) (Κύκλωμα Ρύθμισης #1). Η άεργος ισχύς αναφοράς ( Q^<f>), που πρέπει να απορροφηθεί/εγχυθεί από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν) για τη ρύθμιση της τάσης, προσδιορίζεται από τον αναλογικό-ολοκληρωτικό ελεγκτή (ΡΙ) που χρησιμοποιείται για τον μηδενισμό του σφάλματος μεταξύ της τάσης ( Vi ) και της τάσης αναφοράς (Vr ?/)■Σημειώνεται, πως Vref= Υ™<χ>- 0.5 -db όταν εξετάζονται φαινόμενα υπερτάσεων, ενώ Vref= 0.5 -db για φαινόμενα υποτάσεων. from the lower allowed voltage limit ( ), i.e. if undervoltage is observed. In the case where a violation of the allowable voltage limit is observed, i.e. ASM= 1, the voltage regulation is initially selected only by managing the available amount of reactive power (Qi) of the four-wire dc-ac converter (in) (Regulation Circuit #1). The reference reactive power (Q^<f>), to be absorbed/injected by the four-wire dc-ac converter (in) to regulate the voltage, is determined by the analog-integral controller (PI) used to zero the error between the voltage ( Vi ) and the reference voltage (Vr ?/)■It is noted that Vref= Υ™<x>- 0.5 -db when considering overvoltage effects, while Vref= 0.5 -db for undervoltage effects.

Στη συνέχεια, από την άεργο ισχύ αναφοράς (<(>2<r>f ) υπολογίζεται το ρεύμα αναφοράς στον άξονα q (l[<ef>qThen, from the reference reactive power (<(>2<r>f ) the reference current in the q-axis is calculated (l[<ef>q

), ενώ η ενεργός ισχύς αναφοράς ( Ρ[<εί>), και κατ' επέκταση το ρεύμα αναφοράς στον άξονα d ( l™d), κατά τη Ρύθμιση 1 είναι ίσα με μηδέν. ), while the active reference power ( P[<εi> ), and by extension the reference current in the d-axis ( l™d ), in Setting 1 is equal to zero.

Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου ρυθμιστεί είτε η τάση (\Λ) στο σημείο διασύνδεσης είτε επιτευχθεί η μέγιστη διαθέσιμη άεργος ισχύς Qmax, η οποία προσδιορίζεται από την (Εξ. 4): This process continues until either the voltage (\Λ) at the junction point is regulated or the maximum available reactive power Qmax is reached, which is determined by (Eq. 4):

(Εξ. 4) (Ex. 4)

όπου 5^ η φαινόμενη ισχύς του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) και Ρι η ενεργός ισχύς που διαχειρίζεται ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) τη χρονική στιγμή που λαμβάνειχώρα ο έλεγχος. where 5^ is the apparent power of the four-wire dc-ac converter (in) and Pi is the active power managed by the four-wire dc-ac converter (in) at the time when the control takes place.

Στην περίπτωση όπου ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) φτάσει στη μέγιστη ποσότητα αέργου ισχύος (Qmax) και η τάση (Vi) δεν έχει ρυθμιστεί εντός των επιτρεπτών ορίων τότε απαιτείται και ο έλεγχος της ενεργού ισχύος (Ρι) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν), μέσω του Κυκλώματος Ρύθμισης #2. Έτσι, μέσω του σήματος ελέγχου ( RSP2 ), ενεργοποιείται το Κύκλωμα Ρύθμισης #2 και η ενεργός ισχύς αναφοράς ( P[<e{>) που πρέπει να απορροφηθεί/εγχυθεί από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν), προσδιορίζεται με τη χρήση του αναλογικού-ολοκληρωτικού ελεγκτή (ΡΙ) (όπως και στη Ρύθμιση #1). Εν συνεχεία, λαμβάνοντας υπόφη την ενεργό ισχύ αναφοράς ( P[<ef>) και το ρεύμα (/dC) στη dc πλευρά του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν), υπολογίζεται η απαιτούμενη διαφορά τάσης ( AVdc) που πρέπει να εφαρμοστεί στον ζυγό dc από τον εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν), προκειμένου να επιτευχθεί η φόρτιση/εκφόρτιση της MAE. Η διαφορά τάσης ( AVdc) μεταφράζεται μέσω ενός αναλογικού όρου στον απαιτούμενο λόγο κατάτμησης (d0). Σημειώνεται, πως εκτός από τον λόγο κατάτμησης ( d0), κατά την ανίχνευση φαινόμενων παραβίασης των ορίων της τάσης δημιουργείται το βοηθητικό σήμα ελέγχου κατεύθυνσης (orbit), σύμφωνα με το οποίο η Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) δηλώνει στον εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν), αν η υπολογισθείσα ενεργός ιαχύς (Ρι) πρέπει να απορροφηθεί [orbit= 1) ή να εγχυθεί [orbit= 0) από τη MAE. Ακολούθως, υπολογίζεται το ρεύμα αναφοράς στον άξονα d ( /^ ), ενώ το ρεύμα αναφοράς στον άξονα In the case where the four-wire dc-ac converter (In) reaches the maximum amount of reactive power (Qmax) and the voltage (Vi) is not set within the permissible limits then the control of the active power (Pi) of the four-wire dc-ac is also required converter (in), via Regulating Circuit #2. Thus, through the control signal ( RSP2 ), Regulation Circuit #2 is activated and the reference active power ( P[<e{>) to be absorbed/injected by the four-wire dc-ac converter (in) is determined using of the analog-integral controller (PI) (as in Setup #1). Then, taking into account the active reference power (P[<ef>) and the current (/dC) on the dc side of the four-wire dc-ac converter (in), the required voltage difference (AVdc) to be applied to the busbar is calculated dc from the series dc-dc converter (v), in order to achieve the charge/discharge of the MAE. The voltage difference ( AVdc ) is translated through an analog term into the required division ratio (d0). It is noted that, in addition to the division ratio ( d0 ), during the detection of phenomena of violation of the voltage limits, the auxiliary direction control signal (orbit) is created, according to which the AC Voltage Amplitude Adjustment Control Unit (ii.a) declares in the series dc-dc converter (v), whether the calculated active power (Pi) should be absorbed [orbit= 1) or injected [orbit= 0) by the MAE. Next, the reference current in the axis d ( /^ ) is calculated, while the reference current in the axis

q ( Ι^η) αναπροσαρμόζεται σε μία νέα τιμή, ούτως ώστε ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) να απορροφά/εγχέει τη μέγιστη ποσότητα αέργου ισχύος (Qmax) (σύμφωνα με την (Εξ. 4)) καί ταυτόχρονα να μην παραβιάζονται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του. q ( I^η) is adjusted to a new value, so that the four-wire dc-ac converter (in) absorbs/injects the maximum amount of reactive power (Qmax) (according to (Eq. 4)) and at the same time they are not violated its functional characteristics.

Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου ρυθμιστεί είτε η τάση (\Λ) στο σημείο διασύνδεσης είτε επιτευχθεί η μέγιστη διαθέσιμη ενεργός ισχύς (Pmax) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν), η οποία προσδιορίζεται από την (Εξ. 5): This process continues until either the voltage (\Λ) at the junction point is regulated or the maximum available active power (Pmax) of the four-wire dc-ac converter (in) is reached, which is determined by (Eq. 5):

Pma* =VP/ (Εξ- 5) Pma* =VP/ (Eq- 5)

όπου 5^ η φαινόμενη ισχύς του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) καί pf ο ονομαστικός συντελεστής ισχύος του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν). where 5^ the apparent power of the four-wire dc-ac converter (in) and pf the nominal power factor of the four-wire dc-ac converter (in).

Αφού ολοκληρωθεί η hειτουργία #1, η Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) μεταβαίνει σε σταθερή λειτουργία. Επομένως, πιθανές διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας του δικτύου μπορεί να οδηγήσουν σε περιττή απορρόφηση/έγχυση ισχύος από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν). Για να αποφευχθούν τέτοιες περιπτώσεις, ενεργοποιείται η Λειτουργία #2 μέσω του σήματος [AS/J), είτε όταν η τάση (Vi) μειωθεί κάτω από το - db (σε περίπτωση όπου προηγουμένως υπήρχαν φαινόμενα υπερτάσεων), είτε όταν η τάση (Vi) είναι μεγαλύτερη από την τιμή After operation #1 is completed, the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a) goes into stable mode. Therefore, possible different grid operating conditions may lead to unnecessary power absorption/injection from the four-wire dc-ac converter (in). To avoid such cases, Mode #2 is activated via the [AS/J] signal, either when the voltage (Vi) drops below - db (in case where overvoltages were previously present), or when the voltage (Vi) is greater than the value

db (σε περίπτωση όπου προηγουμένως υπήρχαν φαινόμενα υποτάσεων). Κατά τη Λειτουργία #2, db (in case there were previously undervoltage effects). During Operation #2,

προτεραιότητα δίνεται στον έλεγχο ενεργού ισχύος ( Ρι ) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) προκειμένου να αποφευχθεί η πιθανή άσκοπη χρήση των MAE. Έτσι, όταν ASA2 = 1, πραγματοποιείται αρχικά έλεγχος της ενεργού ισχύος (Ρι) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) σύμφωνα με τη Ρύθμιση #2 έως ότου ρυθμιστεί η τάση (Vi) ή η ενεργός ισχύς (Ρι) μηδενιστεί. Στην τελευταία περίπτωση, μέσω του σήματος ελέγχου ( RSPi), η διαδικασία μεταβαίνει και πάλι στη ρύθμιση της τάσης (Vi) με έλεγχο μόνο της αέργου ισχύος (Όι) (Ρύθμιση #1) έως το μηδέν, εκτός εάν κατά τη διάρκεια επιτευχθεί ρύθμιση της τάσης (Vi). Όπως και στη Λειτουργία #1, έτσι και στη Λειτουργία #2, υπολογίζονται με όμοιο τρόπο τα ρεύματα αναφοράς ( l™dκαι l[<e>q). priority is given to the active power control (Pi) of the four-wire dc-ac converter (in) in order to avoid the possible unnecessary use of MAEs. Thus, when ASA2 = 1, the active power (Pi) of the four-wire dc-ac converter (in) is first controlled according to Setting #2 until the voltage (Vi) is adjusted or the active power (Pi) is zero. In the latter case, via the control signal ( RSPi ), the process goes back to the regulation of the voltage (Vi ) by controlling only the reactive power (Oi) (Setting #1) to zero, unless during voltage (Vi). As in Mode #1, so in Mode #2, the reference currents ( l™d and l[<e>q ) are calculated in a similar manner.

Μονάδα Ελένγου Μετρίασαού inc του Πλάτους πκ Εναλλασσόιιενης Τάσης i!LM AC Voltage Amplitude Metering Unit inc i!LM

Η υλοποίηση της Μονάδας Ελέγχου Μετριασμού της Ασυμμετρίας του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.b) σε επίπεδο βαθμιδών (block) φαίνεται στο Σχήμα 6. Πιο αναλυτικά, η ομοπολική (Vo,d, Vo,q) και η αντίστροφη ( \/2,d, ViA) συνιστώσα της τάσης στο στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς dqO (όπως προσδιορίζονται από τη Βοηθητική Μονάδα Διαχείρισης Μετρήσεων (νΐ)) εισάγονται στη Μονάδα Ελέγχου Μετριασμού της Ασυμμετρίας του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.b), και χρησιμοποιώντας αναλογικούς ελεγκτές (Proportional Controllers - Ρ) με κέρδη Βο και Β2υπολογίζονται τα ρεύματα αναφοράς που πρέπει να απορροφά/εγχέει ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) στην ομοπολική και αντίστροφη συνιστώσα ( /^ και ifq, αντίστοιχα). Σημειώνεται, πως τα κέρδη Βο και Β2προσομοιώνουν την αποσβενύμενη επιδεκτικότητα στην ομοπολική και στην αντίστροφη συνιστώσα, αντίστοιχα. Επιπλέον, σύμφωνα με τον έλεγχο μετριασμού της ασυμμετρίας τα ρεύματα αναφοράς του άξονα d ( IQJ και ffd), θεωρούνται ίσα με το μηδέν. The implementation of the Alternating Voltage Amplitude Asymmetry Mitigation Control Unit (ii.b) at block level is shown in Figure 6. In more detail, the homopolar (Vo,d, Vo,q) and the inverse ( \/2 ,d, ViA) component of the voltage in the rotating frame of reference dqO (as determined by the Measurement Management Auxiliary Unit (vi)) are input to the AC Voltage Amplitude Asymmetry Mitigation Control Unit (ii.b), and using proportional controllers (Proportional Controllers - P) with gains Bo and B2 calculate the reference currents that the four-wire dc-ac converter (in) must absorb/inject in the homopolar and reverse components ( /^ and ifq, respectively). It is noted that the gains Bo and B2 simulate the damped susceptibility in the homopolar and inverse components, respectively. Furthermore, according to the asymmetry mitigation control the d-axis reference currents ( IQJ and ffd ) are assumed to be zero.

Με τον τρόπο αυτό, το σύστημα ΜΔΠ/ΜΑΕ για τον μετριασμό της ασυμμετρίας ρυθμίζει μόνο την άεργο ισχύ εξόδου του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) στην ομοπολική (Qo) και αντίστροφη (Ch) συνιστώσα μειώνοντας τη χρήση της MAE, καθώς αποφεύγεται η απορρόφηση/έγχυση ενεργού ισχύος, και διασφαλίζεται ότι η καταπολέμηση της ασυμμετρίας μπορεί να αντιμετωπιστεί ακόμη και όταν οι ΜΔΠ/ΜΑΕ δεν είναι διαθέσιμες (μηδενική παραγωγή, πλήρως φορτισμένες/αφόρτιστες MAE). Τέλος, σημειώνεται πως η συνεισφορά κάθε μονάδας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τιμή της αποσβενύμενης επιδεκτικότητας ( Βο και Β2). Πιο συγκεκριμένα, υψηλή τιμή επιδεκτικότητας ( Βο και Βί) οδηγεί σε αύξηση των ρευμάτων εξόδου του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν), τα οποία με τη σειρά τους οδηγούν σε υψηλότερη αντιστάθμιση των ασυμμετριών τάσης. In this way, the MAE/MAE system for asymmetry mitigation only adjusts the reactive power output of the four-wire dc-ac converter (in) in the forward (Qo) and reverse (Ch) component reducing the use of MAE as it avoids active power absorption/injection, and it is ensured that anti-asymmetry can be addressed even when the MAEs/MAEs are not available (zero output, fully charged/uncharged MAEs). Finally, it is noted that the contribution of each unit depends to a large extent on the value of the damped susceptibility (Bo and B2). More specifically, a high value of susceptibility (Bo and Bi) leads to an increase in the output currents of the four-wire dc-ac converter (in), which in turn lead to a higher compensation of voltage asymmetries.

Μονάδα Ελένγου Pu9uurnc πκ Συχνότητας me Εναλλασσόαενης Τάσης θέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας ΡύθαίσΓΚ Συχνότητας fiii.a) Power Unit for Pu9uurnc pk Frequency and Alternating Voltage with Virtual Inertia Supply and Primary Frequency Regulator fiii.a)

Η υλοποίηση της Μονάδας Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a) σε επίπεδο βαθμιδών (block) φαίνεται στο Σχήμα 7. Πιο αναλυτικά, η συχνότητα του δικτύου (/g) χρησιμοποιείται ως είσοδος στο κύκλωμα. Η τιμή της συχνότητας (/ι) υπολογίζεται από την παράγωγο της γωνίας Θ1 η οποία προκύπτει από το PLL της ορθής συνιστώσας. Η τιμή της συχνότητας (/ι) συγκρίνεται με μια παρελθοντική τιμή (Δ/j<-1>) με ορισμένη χρόνο-καθυστέρηση tx, προκειμένου να υπολογιστεί το RoCoF. Στη συνέχεια η τιμή του RoCoF εισάγεται σε έναν αναλογικό ελεγκτή (Ρ) με κέρδος Η προκειμένου να υπολογιστεί η απαιτούμενη εγχεόμενη/απορροφούμενη ποσότητα ενεργού ισχύος ( APc<H>nt). Επιπλέον, στην παραπάνω υπολογισθείσα ισχύ ( APc<H>nt) δύναται να προστεθεί και μια επιπρόσθετη ποσότητα ισχύος ( ΑΡ°ηΙ) η οποία είναι ανάλογη (κέρδος D) της διαφοράς μεταξύ της υπολογισθείσας (/ι) και της ονομαστικής συχνότητας (/g) του δικτύου, προσομοιώνοντας έτσι την πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας. Τονίζεται ότι εισάγοντας την τελική τιμή ισχύος ( ΑΡ0) σε έναν αναλογικό ελεγκτή (Ρ) κέρδους J, προσδιορίζεται το ρεύμα The implementation of the AC Voltage Frequency Regulation Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a) at block level is shown in Figure 7. In more detail, the grid frequency (/g) is used as an input to circuit. The value of the frequency (/ι) is calculated from the derivative of the angle Θ1 obtained from the PLL of the right component. The frequency value (/j) is compared to a past value (Δ/j<-1>) with a certain time-delay tx, in order to calculate the RoCoF. Then the value of RoCoF is input to an analog controller (P) with gain H in order to calculate the required injected/sucked amount of active power ( APc<H>nt). In addition, to the above calculated power (APc<H>nt) can be added an additional amount of power (APc<H>nt) which is proportional (gain D) to the difference between the calculated (/i) and the nominal frequency (/g ) of the network, thereby simulating primary frequency regulation. It is emphasized that by inputting the final power value (AP0) to an analog controller (P) of gain J, the current is determined

αδράνειας (/^ ), το οποίο προστίθεται στο ρεύμα αναφοράς της Μονάδας Ελέγχου Ρύθμισης του inertia (/^ ), which is added to the reference current of its Regulation Control Unit

Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) ), συνθέτοντας έτσι μια νέα τιμή αναφοράς ( l"d<f>) (Σχήμα 3). Amplitude of the Alternating Voltage (ii.a) ), thus composing a new reference value (l"d<f>) (Figure 3).

Εν συνεχεία, υπολογίζεται η απαιτούμενη διαφορά τάσης ( AVdc) που πρέπει να εφαρμοστεί στον ζυγό dc από τον εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν) έτσι ώστε να συνεισφέρει η MAE στην παροχή εικονικής αδράνειας και στην πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας. Τέλος, η διαφορά τάσης ( AVdc) μεταφράζεται μέσω ενός αναλογικού όρου στον απαιτούμενο λόγο κατάτμησης ( d0). Καθώς ο λόγος κατάτμησης ( d0) ως σήμα του κυκλώματος οδήγησης του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.a) είναι πάντα ένα θετικό μέγεθος, αποστέλλεται η απόλυτη του τιμή. FI κατεύθυνση της ροής ισχύος αναγνωρίζεται από το πρόσημο της υπολογισθείσας διαφοράς τάσης (AVdc) και μεταβιβάζεται στο κύκλωμα οδήγησης του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (v.a) χρησιμοποιώντας ένα βοηθητικό σήμα κατεύθυνσης (orbit, 1 για θετική τιμή και 0 για αρνητική τιμή). Όταν το RoCoF μηδενιστεί, ο έλεγχος σταματά να λειτουργεί. Next, the required voltage difference ( AVdc ) to be applied to the dc bus by the series dc-dc converter (v) is calculated so that the MAE contributes to the virtual inertia supply and the primary frequency regulation. Finally, the voltage difference ( AVdc ) is translated through a proportional term into the required division ratio ( d0 ). As the division ratio ( d0 ) as the signal of the series dc-dc converter driver circuit (v.a) is always a positive quantity, its absolute value is sent. FI direction of the power flow is recognized by the sign of the calculated voltage difference (AVdc) and transferred to the driver circuit of the series dc-dc converter (v.a) using an auxiliary direction signal (orbit, 1 for positive value and 0 for negative value). When the RoCoF becomes zero, the control stops working.

Μονάδα Βοηθητικού Ελένγου Μετρίασιιού των Ταλαντώσεων του dc-ac Μετατροπέα (iii.b) Auxiliary Control Unit for Measurement of Oscillations of the dc-ac Converter (iii.b)

Στο Σχήμα 8 παρουσιάζεται η υλοποίηση του Βοηθητικού Ελέγχου Μετριασμού των Ταλαντώσεων Ισχύος του Μετατροπέα (iii.b), ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί σε περιπτώσεις ασθενών δικτύων. Ο βοηθητικός έλεγχος δρα συνεργατικά με τη βασική Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας καί Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a) καί βασίζεται στη χρήση μετρήσεων ( Vdc, /dc) στη dc πλευρά του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα μέτρησης της συχνότητας μέσω PLL καί ελέγχου του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) σε ασθενή δίκτυα. Σύμφωνα με το Σχήμα 8, το ρεύμα (/dC) στη dc πλευρά του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) χρησιμοποιείται ως είσοδος στο κύκλωμα. Η τιμή του ρεύματος Figure 8 shows the implementation of the Converter Power Oscillation Mitigation Auxiliary Control (iii.b), which can be applied in cases of weak networks. The auxiliary control works cooperatively with the main AC Frequency Regulation Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a) and is based on the use of measurements (Vdc, /dc) on the dc side of the four-wire dc-ac converter ( IV) to address the problems of frequency measurement through PLL and control of the four-wire dc-ac converter (IV) in weak networks. According to Figure 8, the current (/dC) on the dc side of the four-wire dc-ac converter (in) is used as the input to the circuit. The price of electricity

(/dC) συγκρίνεται με μία παρελθοντική τιμή (/^ ) με ορισμένη χρονό-καθυστέρηση tx, προκειμένου να υπολογισθεί ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος. Στη συνέχεια, το σφάλμα εισάγεται σε έναν αναλογικό-ολοκληρωτικό ελεγκτή (ΡΙ), έτσι ώστε να προσδιοριστεί η τάση που θα εφαρμοστεί από τον εν-σειρά dc-dc μετατροπέα (ν) στον ζυγό dc. Επίσης, μέσω ενός αναλογικού ελεγκτή (Ρ) κέρδους J, η έξοδος του αναλογικό-ολοκληρωτικού ελεγκτή (ΡΙ) μετατρέπεται σε μία συνιστώσα ρεύματος αδράνειας Ιι' Ι η οποία εν συνεχεία προστίθεται στο ρεύμα αναφοράς της Μονάδας Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους (/dC) is compared to a past value (/^ ) with a certain time-delay tx, in order to calculate the rate of change of the current. The error is then fed to an analog-to-integral controller (API) so as to determine the voltage to be applied by the series dc-dc converter (v) to the dc bus. Also, by means of an analog controller (P) of gain J, the output of the analog-integral controller (PI) is converted into a reactive current component Ii' I which is then added to the reference current of the Amplitude Control Unit

της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a) (/^ ), συνθέτοντας έτσι μία νέα τιμή αναφοράς 3). Η εποπτεία του χρόνου δράσης της εν λόγω μεθόδου πραγματοποιείται βάση του RoCoF που υπολογίζεται στη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας καί Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a). Όταν το σφάλμα μηδενιστεί, το ρεύμα (/dC) στον ζυγό της dc πλευράς του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) επιστρέφει στην προ του μεταβατικού φαινομένου τιμή του, οπότε ο βοηθητικός έλεγχος σταθεροποίησης σταματά να λειτουργεί. of the Alternating Voltage (ii.a) (/^ ), thus composing a new reference value 3). The action time supervision of the method in question is carried out based on the RoCoF calculated in the AC Voltage Frequency Regulation Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a). When the error is zeroed, the current (/dC) at the bus of the dc side of the four-wire dc-ac converter (in) returns to its pre-transient value, at which point the auxiliary stabilization control ceases to operate.

Με τη συγκεκριμένη υλοποίηση επιτυγχάνεται ο μετρίασμός των ταλαντώσεων ισχύος, μεταξύ ΜΔΠ καί δικτύου, απομπλέκοντας εν μέρη το ευάλωτο σε μεταβατικά φαινόμενα PLL. Έτσι μειώνονται οι αρνητικές επιπτώσεις του αποσυγχρονισμού/αργής απόκρισης έως ότου επέλθει η ισορροπία στο δίκτυο και σταθεροποιηθεί η συχνότητα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο εν σειρά dc-dc μετατροπέας (ν) είναι ειδικά σχεδιασμένος για την εν λόγω λογική υλοποίηση, ώστε να δρα άμεσα στο ρεύμα (/dC) της dc πλευράς, το οποίο είναι άμεσο αποτέλεσμα του σφάλματος του PLL. Η συγκεκριμένη λογική στοχεύει κυρίως στην αποφυγή απόρριψης των ΜΔΠ και στην εξασφάλιση ομαλής ροής ισχύος στα επερχόμενα δίκτυα χαμηλής αδράνειας. With this particular implementation, the mitigation of power oscillations is achieved, between MDP and network, partially uncoupling the PLL, which is vulnerable to transient effects. This reduces the negative effects of desynchronization/slow response until the network balances and the frequency stabilizes. It is worth noting that the series dc-dc converter (ν) is specifically designed for this logic implementation to act directly on the dc side current (/dC), which is a direct result of the PLL error. The specific logic is mainly aimed at avoiding rejection of MDPs and ensuring smooth power flow in the upcoming low-inertia networks.

Ποοσοαοίωση του ολοκληοωιιένου συστήιιακκ ελένγου τάσης και συχνότητας (ΐ) Quantification of the complete system voltage and frequency control (I)

Παρακάτω ακολουθούν τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση των λειτουργιών που αναλύθηκαν παραπάνω (ρύθμιση πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης, μετρίασμός ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης, παροχή εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας, καθώς και μετρίασμός των ταλαντώσεων ισχύος). Τα αποτελέσματα αφορούν την απόκριση του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) σε ένα δίκτυο με έντονα ωμικό χαρακτήρα ( Rg> Lg). Below are the results obtained from the simulation of the functions analyzed above (AC voltage amplitude regulation, AC voltage amplitude asymmetry mitigation, virtual inertia supply and primary frequency regulation, as well as power oscillation mitigation). The results concern the response of the integrated voltage and frequency control system (I) in a network with a strongly resistive character (Rg> Lg).

Αρχικά, εξετάζεται η αντιμετώπιση του προβλήματος υπέρτασης και ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης. Όσον αφορά το πρόβλημα της υπέρτασης, κατά τη διεξαχθείσα προσομοίωση εξετάζονται και οι δύο λειτουργίες (Λειτουργία #1 και #2) της Μονάδας Ελέγχου Ρύθμισης του Πλάτους της Εναλλασσόμενης Τάσης (ii.a). Πιο συγκεκριμένα, αρχικά προσομοιώνεται η λειτουργία ενός δικτύου στο οποίο εντοπίζεται ένα πρόβλημα υπέρτασης, το οποίο οδηγεί στην ενεργοποίηση της Λειτουργίας #1, σύμφωνα με την οποία προσδιορίζονται οι ποσότητες άεργου (Qi) ή/καί ενεργού ισχύος (Ρι) που πρέπει να απορροφηθούν από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν). Αφού η τάση (Vi) ρυθμιστεί εντός των επιτρεπτών ορίων, εισάγεται μία αλλαγή στις συνθήκες λειτουργίας του δικτύου η οποία οδηγεί σε μία νέα κατάσταση ισορροπίας του συστήματος. Εξαιτίαςτης συγκεκριμένης μεταβολής, απαιτείται η ενεργοποίηση της hειτουργίας #2, προκειμένου να αποφευχθεί η περιττή απορρόφηση ενεργού (Ρι) και αέργου (Qi) ισχύος από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν). Initially, the treatment of the problem of overvoltage and asymmetry of the amplitude of the alternating voltage is considered. Regarding the overvoltage problem, both modes (Mode #1 and #2) of the AC Voltage Amplitude Control Unit (ii.a) are considered during the simulation run. More specifically, initially the operation of a network is simulated in which an overvoltage problem is detected, which leads to the activation of Operation #1, according to which the amounts of reactive (Qi) and/or active power (Pi) that must be absorbed by the four-wire dc-ac converter (in). After the voltage (Vi) is adjusted within the permissible limits, a change is introduced in the operating conditions of the network which leads to a new equilibrium state of the system. Because of this particular change, it is necessary to enable function #2, in order to avoid unnecessary absorption of active (Pi) and reactive (Qi) power by the four-wire dc-ac converter (in).

Στο Σχήμα 10 παρουσιάζονται οι συμμετρικές συνιστώσες του ρεύματος στο στρεφόμενο σύστημα αναφοράς dqO. Πιο συγκεκριμένα, στο Σχήμα 10(α) παρουσιάζονται τα ρεύματα ορθής συνιστώσας (h,d, k,q), ενώ στα Σχήματα 10(β) και 10(γ) τα ρεύματα της αντίστροφης (l2,d, h,q) και ομοπολικής (fo,* lo,q) συνιστώσας, αντίστοιχα. Έπειτα στο Σχήμα 11 φαίνεται το προφίλ τάσης ορθής συνιστώσας (\Λ). Στο Σχήμα 12 παρουσιάζονται τα προφίλ τάσης της αντίστροφης (V2) και της ομοπολικής (Vo) συνιστώσας. Τέλος, στο Σχήμα 13 φαίνονται η ενεργός και η άεργος ισχύς που απορροφούνται/εγχέονται από τον dc-ac μετατροπέα (ΐν) για τη ρύθμιση της τάσης (Σχήμα 13(α) - μεγέθη στην ορθή συνιστώσα Ρι, Qi) και για τον περιορισμό της ασυμμετρίας (Σχήμα 13(β) και 13(γ) - μεγέθη στην αντίστροφη (Ρ2, Q2 ) και ομοπολική ( Ρο , Qo) συνιστώσα , αντίστοιχα). Figure 10 shows the symmetrical components of the current in the rotating dqO reference system. More specifically, Figure 10(a) shows the positive component currents (h,d, k,q), while Figures 10(b) and 10(c) show the reverse component currents (l2,d, h,q) and homopolar (fo,* lo,q) component, respectively. Then in Figure 11 the right component voltage profile (\Λ) is shown. Figure 12 shows the voltage profiles of the reverse (V2) and the forward (Vo) component. Finally, Figure 13 shows the active and reactive power absorbed/injected by the dc-ac converter (in) to regulate the voltage (Figure 13(a) - magnitudes in the right component Pi, Qi) and to limit the asymmetry (Figure 13(b) and 13(c) - magnitudes in the reverse (P2, Q2) and homopolar (P0, Qo) component, respectively).

Πιο συγκεκριμένα, κατά την έναρξη της προσομοίωσης θεωρείται ότι στο δίκτυο παρουσιάζεται πρόβλημα υπέρτασης. Από το Σχήμα 10(α) γίνεται αντιληπτό ότι από τη χρονική στιγμή t = 2 s, ξεκινά η αύξηση του ρεύματος h,q, καθώς η τάση Vi ξεπερνά το μέγιστο επιτρεπτό όριο τάσης ν'™<*>, όπως επαληθεύεται από το Σχήμα 11. Στη συνέχεια, καθώς το ρεύμα h,qαυξάνεται, φαίνεται πως και η απορροφούμενη άεργος ισχύς (Qi) από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν) αυξάνεται (Σχήμα 13(a)), έως ότου φτάσει τη μέγιστη δυνατή τιμή (Qmax) κατά τη χρονική στιγμή t = 3.7 s. Σημειώνεται ότι το ρεύμα h,dπαραμένει στο 0 έως τη χρονική στιγμή t = 3.7 s, αφού ο έλεγχος ρύθμισης της τάσης δίνει προτεραιότητα στη διαθέσιμη ποσότητα αέργου ισχύος. Από το Σχήμα 11 παρατηρείται ότι η απορρόφηση της μέγιστης δυνατής ποσότητας αέργου ισχύος (Qmax) δεν επαρκείγια αποδοτική ρύθμιση της τάσης (Vi) εντός των επιτρεπτών ορίων. Για τον λόγο αυτό, τη χρονική στιγμή t = 3.7 s ξεκινά η διαδικασία φόρτισης των MAE για τον περιορισμό της υπέρτασης, μέσω της διαδικασίας απορρόφησης ενεργού ισχύος (Ρι). Αυτό φαίνεται τόσο από το Σχήμα 10, όπου το ρεύμα h,dαυξάνεται, όσο και από το Σχήμα 13(α), όπου φαίνεται η αύξηση της ποσότητας ενεργού ισχύος (Ρι). Ακόμη, από τα ίδια σχήματα επιβεβαιώνεται ότι καθώς η απορροφούμενη ενεργός ισχύς (Ρι) αυξάνεται, η ποσότητα αέργου ισχύος που απορροφάται αναπροσαρμόζεται, ώστε να μην παραβιάζονται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά (Qi— Qmax) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν). Καθώς η προσομοίωση συνεχίζεται, από το Σχήμα 11 γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι η τάση (Vi) ρυθμίζεται εντός των επιτρεπτών ορίων κατά τη χρονική στιγμή t = 6.7 s. Για να παραμείνει η τάση (Vi) εντός των επιτρεπτών ορίων ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) συνεχίζει να απορροφά τις ποσότητες αέργου (Qi) και ενεργού ισχύος (Ρι), όπως προσδιορίστηκαν από τον έλεγχο, έως ότου υπάρξει κάποια μεταβολή στις συνθήκες λειτουργίας του δικτύου. More specifically, at the start of the simulation, it is assumed that an overvoltage problem occurs in the network. From Figure 10(a) it can be seen that from time t = 2 s, the current h,q begins to increase, as the voltage Vi exceeds the maximum allowable voltage limit ν'™<*>, as verified by Figure 11. Then, as the current h,q increases, it can be seen that the absorbed reactive power (Qi) from the four-wire dc-ac converter (in) also increases (Figure 13(a)), until it reaches the maximum possible value (Qmax ) at time t = 3.7 s. It is noted that the current h,d remains at 0 until time t = 3.7 s, since the voltage regulation control gives priority to the available amount of reactive power. From Figure 11 it is observed that the absorption of the maximum possible amount of reactive power (Qmax) is not sufficient to efficiently regulate the voltage (Vi) within the permissible limits. For this reason, at the time t = 3.7 s the charging process of the MAEs starts to limit the overvoltage, through the active power absorption process (Pi). This can be seen both from Figure 10, where the current h,d increases, and from Figure 13(a), where the amount of active power (Pi) increases. Also, from the same figures it is confirmed that as the absorbed active power (Pi) increases, the amount of reactive power absorbed is readjusted, so as not to violate the operating characteristics (Qi—Qmax) of the four-wire dc-ac converter (in). As the simulation continues, it is easily seen from Figure 11 that the voltage (Vi) is regulated within the allowable limits at time t = 6.7 s. To keep the voltage (Vi) within the permissible limits the four-wire dc-ac converter (V) continues to absorb the amounts of reactive (Qi) and active power (Pi) as determined by the control until there is some change in conditions operation of the network.

Τη χρονική στιγμή t = 12 s γίνεται μια μεταβολή στις συνθήκες λειτουργίας του δικτύου η οποία οδηγεί σε μείωση της τάσης (Vi) κάτω από την τιμή -db . Η μεταβολή αυτή οδηγεί στην ενεργοποίηση της Λειτουργίας #2 του ελέγχου ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης. Πιο συγκεκριμένα, στο Σχήμα 10 και στο Σχήμα 13(α) φαίνεται η συνεχής μείωση του ρεύματος h,dκαι της ενεργού ισχύος (Ρι) των MAE, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της τάσης (Vi) (Σχήμα 11). Εφόσον η τάση (Vi) στο σημείο διασύνδεσης δεν έχει ρυθμιστεί και το ρεύμα h,dέχει μηδενιστεί, η διαδικασία μεταβαίνει στη μείωση του ρεύματος ΙιΛ, και κατά συνέπεια της αέργου ισχύος (Qi), έως ότου η τάση (Vi) ρυθμιστεί τη χρονική στιγμή t = 18.6 s. Μετά την επιτυχή ρύθμιση της τάσης (Vi), ο έλεγχος απενεργοποιείται και ο τετρασυρματικός dc-ac μετατροπέας (ΐν) απορροφά μόνο την απαραίτητη ποσότητα αέργου ισχύος (Qi) για τη διατήρηση της τάσης (\Λ) εντός των επιτρεπτών ορίων, αποφεύγονταςτην άσκοπη χρήση των MAE καί την άσκοπη απορρόφηση άεργου ισχύος (Qi), η οποία οδηγεί σε αύξηση των απωλειών του δικτύου. At the time t = 12 s, a change occurs in the operating conditions of the network which leads to a reduction of the voltage (Vi) below the -db value. This change results in the activation of Function #2 of the AC amplitude control. More specifically, Figure 10 and Figure 13(a) show the continuous decrease of current h,d and active power (Pi) of MAEs, which results in the increase of voltage (Vi) (Figure 11). Since the voltage (Vi) at the junction point is not regulated and the current h,d is set to zero, the process proceeds to reduce the current IiL, and consequently the reactive power (Qi), until the voltage (Vi) is regulated at the time t = 18.6 s. After the voltage (Vi) is successfully set, the control is disabled and the four-wire dc-ac converter (In) absorbs only the necessary amount of reactive power (Qi) to keep the voltage (\Λ) within the permissible limits, avoiding unnecessary use of MAEs and the unnecessary absorption of reactive power (Qi), which leads to an increase in network losses.

Όσον αφορά, το μετριασμό της ασυμμετρίας από το Σχήμα 10(β) καί 10(γ) φαίνεται ότι ο έλεγχος ενεργοποιείται κατά τη χρονική στιγμή t = I s, όπου παρατηρείται καί η αύξηση των ρευμάτων h,qκ ai/o,q. Η αύξηση των ρευμάτων h,qκαί lo,qοδηγεί στη μείωση των τάσεων τόσο στην αντίστροφη (V2) όσο καί στην ομοπολική (Vo) συνιστώσα, καί κατ' επέκταση στην ασυμμετρία, όπως επαληθεύεται από το Σχήμα 12(a) καί 12(β). Ακόμη, από το Σχήμα 13(β) καί 13(γ) επαληθεύεται ότι η άεργος ισχύς (Q2, Qo) δρα ως το μοναδικό μέσο μετριασμού της ασυμμετρίας, καθώς καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης η ενεργός ισχύς τόσο της αντίστροφης (Ρι) όσο καί της ομοπολικής συνιστώσας (Ρο) παραμένει μηδενική. Αξίζει να τονιστεί ότι ο μετριασμός της ασυμμετρίας επετεύχθη για επίπεδα τάσεων αντίστροφης καί ομοπολικής συνιστώσας κάτω του 1 %. Επιπλέον, σύμφωνα τα Σχήματα 10 - 13, φαίνεται ότι ο έλεγχος ρύθμισης της τάσης δεν επιδρά στον έλεγχο μετριασμού της ασυμμετρίας. Regarding the mitigation of the asymmetry from Figure 10(b) and 10(c) it can be seen that the control is activated at the time t = I s, where the increase of the currents h,qκ ai/o,q is also observed. The increase of currents h,q and lo,q leads to the reduction of the voltages in both the reverse (V2) and the homopolar (Vo) component, and by extension the asymmetry, as verified by Figure 12(a) and 12(b) . Furthermore, from Figure 13(b) and 13(c) it is verified that the reactive power (Q2, Qo) acts as the only means of mitigating the asymmetry, since throughout the simulation the active power of both the inverse (Pi) as well as the homopolar component (Po) remains zero. It is worth emphasizing that the mitigation of the asymmetry was achieved for voltage levels of reverse and homopolar component below 1 %. Furthermore, according to Figures 10 - 13, it appears that the voltage regulation control does not affect the asymmetry mitigation control.

Στη δεύτερη σειρά προσομοιώσεων εξετάζεται η εφαρμογή του ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης σε ένα ασθενές δίκτυο. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων παρουσιάζονται στα Σχήματα 14 - 16. Πιο αναλυτικά, στο Σχήμα 14 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που αφορούν τη Μονάδα Ελέγχου Ρύθμισης της Συχνότητας της Εναλλασσόμενης Τάσης μέσω Παροχής Εικονικής Αδράνειας και Πρωτεύουσας Ρύθμισης Συχνότητας (iii.a). Τη χρονική στιγμή 0.8 s, η συχνότητα του δικτύου μειώνεται από 50 Hz με ρυθμό -1 Hz/s μέχρι τη χρονική στιγμή 1.3 s όπου και ισορροπεί στα 49.5 Ηζ. Κατά τη διάρκεια μείωσης της συχνότητας του δικτύου, η ενεργός ισχύς εξόδου (Ρι) του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) αυξάνεται σχεδόν βηματικά, παρέχοντας έτσι εικονική αδράνεια στο δίκτυο. Επίσης, στο ίδιο χρονικό διάστημα, παρατηρείται αύξηση της τάσης (Ι/dc) στη dc πλευρά του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν), η οποία πραγματοποιείται με την εκφόρτιση της MAE μέσω του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν). Παρόμοια συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν και για την αντίστροφη περίπτωση αύξησης της συχνότητας του δικτύου που παρουσιάζεται στο Σχήμα 15. Σημειώνεται πως κατά την προσομοίωση η πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας είναι απενεργοποιημένη, προκειμένου να εξεταστεί αποκλειστικά η παροχή της εικονικής αδράνειάς. In the second series of simulations, the application of AC frequency regulation control in a weak network is considered. The results of the simulations are presented in Figures 14 - 16. In more detail, Figure 14 presents the results of the simulations concerning the AC Voltage Frequency Regulation Control Unit by Providing Virtual Inertia and Primary Frequency Regulation (iii.a). At time 0.8 s, the grid frequency decreases from 50 Hz at a rate of -1 Hz/s until time 1.3 s where it balances at 49.5 Hz. During grid frequency reduction, the active output power (Pi) of the four-wire dc-ac converter (in) increases almost stepwise, thus providing virtual inertia to the grid. Also, at the same time, an increase in voltage (I/dc) is observed on the dc side of the four-wire dc-ac converter (v), which is realized by discharging the MAE through the series dc-dc converter (v). Similar conclusions can be drawn for the reverse case of increasing the network frequency presented in Figure 15. It is noted that during the simulation the primary frequency regulation is disabled, in order to consider only the provision of virtual inertia.

Τέλος, στο Σχήμα 16 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων σε ένα ασθενές δίκτυο στο οποίο συγκρίνονται οι αποκρίσεις που λαμβάνονται εφαρμόζοντας και αγνοώντας τη λειτουργία της Μονάδας Βοηθητικού Ελέγχου Μετριασμού των Ταλαντώσεων Ισχύος του dc-ac Μετατροπέα (iii.b). Στην περίπτωση αυτή θεωρείται υψηλό RoCoF, ήτοι, -6 Hz/s. To RoCoF του δικτύου ξεκινά τη χρονική στιγμή 0.8 s και διαρκεί έως τη χρονική στιγμή 1.3 s, όπου η συχνότητα του δικτύου ισορροπεί στα 47 Hz. Είναι εμφανές πως ο βοηθητικός έλεγχος που δρα βάσει της διαταραχής του ρεύματος (/dC) στον dc ζυγό μειώνει τις διαταραχές στην ισχύ εξόδου του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν). Finally, Figure 16 shows the results of simulations on a weak network in which the responses obtained by applying and ignoring the operation of the DC-AC Converter Power Oscillation Mitigation Auxiliary Control Unit (iii.b) are compared. In this case, a high RoCoF is considered, i.e. -6 Hz/s. The RoCoF of the network starts at time 0.8 s and lasts until time 1.3 s, where the frequency of the network balances at 47 Hz. It is evident that the auxiliary control acting on the disturbance current (/dC) in the dc bus reduces the disturbances in the output power of the four-wire dc-ac converter (in).

Η υλοποίηση και ενσωμάτωση του ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) σε τετρασυρματικούς dc-ac μετατροπείς (ΐν) παρουσιάστηκε αναλυτικά και επιβεβαιώθηκε η αποδοτικότητά του μέσω προσομοιώσεων. Απεδείχθη ότι το ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου τάσης και συχνότητας (ΐ) είναι σε θέση να ρυθμίσει το πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης με την ελάχιστη δυνατή χρήση των MAE επιδρώντας θετικά στη διάρκεια ζωής τους. Επιπλέον, καταφέρνει να μετριάσει την ασυμμετρία του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης ακόμη και σε περιπτώσεις όπου τα επίπεδα τάσης της αντίστροφης και της ομοπολικής συνιστώσας είναι κάτω του 1 %. Τέλος, όσον αφορά τα συστήματα ελέγχου συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης, αυτά μπορούν να παρέχουν σε σύντομο χρονικό διάστημα στο δίκτυο εικονική αδράνεια και πρ εξομαλύνουν πιθανές διαταραχές στην ισχύ εξόδου ωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας, ενώ επίσης να του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ίν). The implementation and integration of the integrated voltage and frequency control system (I) in four-wire dc-ac converters (IV) was presented in detail and its efficiency was confirmed through simulations. It was demonstrated that the integrated voltage and frequency control system (I) is able to regulate the amplitude of the alternating voltage with the minimum possible use of MAEs positively affecting their lifetime. In addition, it manages to mitigate the asymmetry of the AC voltage amplitude even in cases where the voltage levels of the reverse and DC components are below 1 %. Finally, with regard to the frequency control systems of the alternating voltage, these can provide in a short period of time virtual inertia to the network and pre-smooth possible disturbances in the output power by frequency adjustment, while also of the four-wire dc-ac converter (in).

Claims (10)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ 1. Ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου της τάσης καί της συχνότητας (i) σε δίκτυα διανομής με μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής καί αποθήκευσης, το οποίο περιλαμβάνει έναν εν σειρά direct current - direct current (dc-dc) μετατροπέα (v) τάσης και ενσωματώνεται σε τετρασυρματικούς alternating current - direct current (dc-ac) μετατροπείς (iv) ιδιοπαραγωγών,1. Integrated voltage and frequency control system (i) in distribution networks with distributed generation and storage units, which includes a series direct current - direct current (dc-dc) voltage converter (v) and is integrated into four-wire alternating current - direct current (dc-ac) converters (iv) of self-producers, Χαρακτηριζόμενο απόCharacterized by a. μονάδα ελέγχου για τη ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a),a. control unit for adjusting the amplitude of the alternating voltage (ii.a), b. μονάδα ελέγχου για το μετριασμό της ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b),b. control unit for mitigation of the asymmetry of the amplitude of the alternating voltage (ii.b), c. μονάδα ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας και πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii.a),c. control unit for regulation of the frequency of the alternating voltage by means of provision of virtual inertia and primary regulation of frequency (iii.a), d. μονάδα βοηθητικού ελέγχου μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b).d. auxiliary control unit for mitigating the power fluctuations of the dc-ac converter (iii.b). 2. Η μονάδα ελέγχου ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a) συμφώνως προς την αξίωση 1, χαρακτηρίζεται από:2. The AC voltage amplitude control unit (ii.a) according to claim 1, characterized by: a. έλεγχο της διαθέσιμης ποσότητας αέργου ισχύος του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv) στην ορθή συνιστώσα (Q1) κατά προτεραιότητα,a. checking the available amount of reactive power of the four-wire dc-ac converter (iv) in the correct component (Q1) in priority, b. έλεγχο της ροής ενεργού ισχύος στην ορθή συνιστώσα (P1), όταν η διαθέσιμη ποσότητα αέργου ισχύος (Q1), δεν επαρκεί για την αποδοτική ρύθμιση της τάσης.b. control of the flow of active power to the correct component (P1), when the available amount of reactive power (Q1), is not sufficient for efficient voltage regulation. 3. Η μονάδα ελέγχου μετριασμού ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b) συμφώνως προς την αξίωση 1, χαρακτηρίζεται από αποκλειστικό έλεγχο της διαθέσιμης ποσότητας αέργου ισχύος του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv) στην αντίστροφη (Q2) και την ομοπολική (Q0) συνιστώσα.3. The AC voltage amplitude asymmetry mitigation control unit (ii.b) according to claim 1, characterized by exclusive control of the available amount of reactive power of the four-wire dc-ac converter (iv) in the reverse (Q2) and the common ( Q0) component. 4. Η μονάδα ελέγχου ρύθμισης του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.a) συμφώνως προς τις αξιώσεις 1 και 2, χαρακτηρίζεται από:4. The AC voltage amplitude control unit (ii.a) according to claims 1 and 2, characterized by: - Λήψη των φασικών τάσεων (Vα, Vb, Vc) και των ρευμάτων (Vα, lb, lc) στο σημείο διασύνδεσης του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (iv) και υπολογισμό της τάσεως (V1) και του ρεύματος (I1) στην ορθή συνιστώσα.- Obtaining the phase voltages (Vα, Vb, Vc) and currents (Vα, lb, lc) at the junction point of the four-wire dc-ac converter (iv) and calculating the voltage (V1) and current (I1) in the right component . - Μηδενισμό του σφάλματος μεταξύ της τάσεως αναφοράς (Vref) και της τάσεως (V1) με χρήση ελεγκτών και προσδιορισμό των ποσοτήτων αναφοράς αέργου ( Q1<ref>) ή/και ενεργού ( ισχύος που θα πρέπει να απορροφηθούν/εγχυθούν από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (iv).- Zeroing the error between the reference voltage (Vref) and the voltage (V1) using controllers and determining the reference amounts of reactive (Q1<ref>) and/or active (power) that should be absorbed/injected by the four-wire dc- ac inverter (iv). - Υπολογισμό των ρευμάτων αναφοράς ορθής συνιστώσας στο στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς dqO ( Ι<VR>1,d, l<ref>1,q) καί εισαγωγή τους σε συμβατικό ελεγκτή για τον προσδιορισμό του τελικού ρεύματος ορθής συνιστώσας ( I<ref>1) που πρέπει να απορροφηθεί από/εγχυθεί προς το δίκτυο διανομής από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (iν) για τη ρύθμιση του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης.- Calculation of the reference currents of the correct component in the rotating reference frame dqO ( Ι<VR>1,d, l<ref>1,q) and inputting them into a conventional controller to determine the final current of the correct component ( I<ref>1) which must be absorbed from/injected to the distribution network by the four-wire dc-ac converter (inν) to adjust the amplitude of the alternating voltage. 5. Η μονάδα ελέγχου μετριασμού ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης (ii.b) συμφώνως προς τις αξιώσεις 1 καί 3, χαρακτηρίζεται από:5. The AC voltage amplitude asymmetry mitigation control unit (ii.b) according to claims 1 and 3, characterized by: Λήψη των φασικών τάσεων ( Vα, Vb, Vc) καί των ρευμάτων (Ia, Ib, Ic) στο σημείο διασύνδεσης του τετρασυρματικού dc-ac μετατροπέα (ΐν) καί υπολογισμό των τάσεων ( V2καί V0) καί των ρευμάτων (Ι2καί Ι0) στην αντίστροφη καί την ομοπολική συνιστώσα.Obtaining the phase voltages (Va, Vb, Vc) and currents (Ia, Ib, Ic) at the junction point of the four-wire dc-ac converter (in) and calculating the voltages (V2and V0) and currents (I2and I0) in reverse and the homopolar component. Υπολογισμό των ρευμάτων αναφοράς αντίστροφης καί ομοπολικής συνιστώσας στο στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς dq0 ( I<ref>2,d, I<ref>2,qκαί I<ref>0,d, I<ref>0,q) κατά αναλογία των τάσεων (V2καί V0) αξιοποιώντας την έννοια της αποσβενύμενης επιδεκτικότητας ( Β2, Β0) καί εισαγωγή τους σε συμβατικούς ελεγκτές για τον προσδιορισμό των τελικών ρευμάτων ( l<ref>2, l<ref>0) που πρέπει να απορροφηθούν από/εγχυθούν προς το δίκτυο διανομής από τον τετρασυρματικό dc-ac μετατροπέα (ΐν) για το μετριασμό ασυμμετρίας του πλάτους της εναλλασσόμενης τάσης.Calculation of the reference currents of the inverse and co-polar component in the rotating reference frame dq0 ( I<ref>2,d, I<ref>2,qand I<ref>0,d, I<ref>0,q) in proportion to the voltages ( V2 and V0) exploiting the concept of damped susceptibility ( B2, B0 ) and introducing them into conventional controllers to determine the final currents ( l<ref>2, l<ref>0 ) to be absorbed from/injected into the distribution network from the four-wire dc-ac converter (in) to mitigate asymmetry of the amplitude of the alternating voltage. 6. Η μονάδα ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας καί πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii.a) στο δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος, συμφώνως προς την αξίωση 1, χαρακτηρίζεται από:6. The control unit for adjusting the frequency of the alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii.a) in the alternating current network, according to claim 1, characterized by: a. έλεγχο της έγχυσης ενεργού ισχύος συναρτήσει της συχνότητας του δικτύου (fg),a. control of active power injection as a function of grid frequency (fg), b. έλεγχο της διαθέσιμης ενέργειας της μονάδας αποθήκευσης,b. control of the available energy of the storage unit, c. έλεγχο του επιπέδου της dc τάσης (Vdc), μέσω του εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν).c. control of the dc voltage level (Vdc), through the series dc-dc converter (v). 7. Η μονάδα βοηθητικού ελέγχου μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b), συμφώνως προς την αξίωση 1, χαρακτηρίζεται από:7. The auxiliary control unit for mitigation of power fluctuations of the dc-ac converter (iii.b), according to claim 1, characterized by: a. έλεγχο της έγχυσης ενεργού ισχύος συναρτήσει του ρεύματος (Idc) του ζυγού dc,a. control of the injection of active power as a function of the current (Idc) of the dc bus, b. έλεγχο της διαθέσιμης ενέργειας της μονάδας αποθήκευσης,b. control of the available energy of the storage unit, c. έλεγχο του επιπέδου της dc τάσης (Vdc), μέσω κατάλληλου σήματος στον εν σειρά dc-dc μετατροπέα (ν),c. control of the level of the dc voltage (Vdc), through a suitable signal in the series dc-dc converter (v), d. μετριασμό του ρεύματος (I*) στον ζυγό dc.d. mitigation of the current (I*) in the dc bus. 8. Η μονάδα ελέγχου ρύθμισης της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης μέσω παροχής εικονικής αδράνειας καί πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας (iii.a) συμφώνως προς τις αξιώσεις 1 καί 6 χαρακτηρίζεται από:8. The control unit for regulating the frequency of the alternating voltage by providing virtual inertia and primary frequency regulation (iii.a) according to claims 1 and 6 characterized by: - Λήψη τάσης καί ρεύματος στο σημείο σύνδεσης της μονάδας αποθήκευσης.- Obtain voltage and current at the connection point of the storage unit. - Λήψη τάσης (Vdc) καί ρεύματος (Idc) στον dc ζυγό.- Receive voltage (Vdc) and current (Idc) on the dc yoke. - Υπολογισμό της συχνότητας του δικτύου της ορθής συνιστώσας (f1) μέσω των μετρούμενων μεγεθών συμφώνως προς την αξίωση 4.- Calculation of the network frequency of the right component (f1) by means of the measured quantities according to claim 4. 9. Η μονάδα βοηθητικού ελέγχου μετριασμού των ταλαντώσεων ισχύος του dc-ac μετατροπέα (iii.b), συμφώνως προς τις αξιώσεις 1 καί 7 , χαρακτηρίζεται από:9. The auxiliary control unit for mitigating power oscillations of the dc-ac converter (iii.b), according to claims 1 and 7, characterized by: - Λήψη τάσης καί ρεύματος στο σημείο σύνδεσης της μονάδας αποθήκευσης.- Obtain voltage and current at the connection point of the storage unit. - Λήψη τάσης (Vdc) καί ρεύματος (Idc) στον dc ζυγό.- Receive voltage (Vdc) and current (Idc) on the dc yoke. - Υπολογισμό της συχνότητας του δικτύου της ορθής συνιστώσας (f1) μέσω των μετρούμενων μεγεθών συμφώνως προς την αξίωση 4.- Calculation of the network frequency of the right component (f1) by means of the measured quantities according to claim 4. - Υπολογισμό του ρυθμού μεταβολής του ρεύματος του ζυγού dc προς αντιστάθμιση των προβλημάτων υπολογισμού της συχνότητας του δικτύου που προκύπτουν από τους βρόχους κλειδωμένης φάσης (PLL).- Calculation of the rate of change of dc bus current to compensate for grid frequency calculation problems arising from phase-locked loops (PLLs). 10. Το ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου της τάσης καί της συχνότητας (i) της αξίωσης 1 μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα δίκτυα διανομής, ανεξάρτητα από την ύπαρξη, το είδος καί τη σύσταση της τοπικής ηλεκτροπαραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας.10. The integrated voltage and frequency control system (i) of claim 1 can be applied to all distribution networks, regardless of the existence, type and composition of the local power generation, including the energy storage unit.
GR20220100480A 2022-06-08 2022-06-08 An integrated system for voltage and frequency control GR1010420B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20220100480A GR1010420B (en) 2022-06-08 2022-06-08 An integrated system for voltage and frequency control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20220100480A GR1010420B (en) 2022-06-08 2022-06-08 An integrated system for voltage and frequency control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
GR1010420B true GR1010420B (en) 2023-03-03

Family

ID=84045105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20220100480A GR1010420B (en) 2022-06-08 2022-06-08 An integrated system for voltage and frequency control

Country Status (1)

Country Link
GR (1) GR1010420B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130155738A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 General Electric Company System and method for controlling reactive power in a power conversion system
CN107733273B (en) * 2017-08-31 2019-10-01 江苏大学 Based on the control method and system for dividing the three-phase four-leg inverter of sequence and virtual synchronous generator complex controll
CN111817344A (en) * 2020-07-07 2020-10-23 青岛瑞阳电子有限公司 Power take-off and power generation system for road, rail, water and other vehicles
WO2021173136A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 General Electric Company System and method for control of hybrid renewable energy storage system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130155738A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 General Electric Company System and method for controlling reactive power in a power conversion system
CN107733273B (en) * 2017-08-31 2019-10-01 江苏大学 Based on the control method and system for dividing the three-phase four-leg inverter of sequence and virtual synchronous generator complex controll
WO2021173136A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 General Electric Company System and method for control of hybrid renewable energy storage system
CN111817344A (en) * 2020-07-07 2020-10-23 青岛瑞阳电子有限公司 Power take-off and power generation system for road, rail, water and other vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9812870B2 (en) Microgrid reactive power management for voltage regulation during and subsequent to islanding
Pourmousavi et al. Demand response for smart microgrid: Initial results
JP6398414B2 (en) Power storage system, power conversion device, self-sustaining operation system, and power storage system control method
US9964978B2 (en) Control systems for microgrid power inverter and methods thereof
CN103487698B (en) A kind of failure analysis methods of distributed power source access power distribution network
CN110266056B (en) Virtual synchronous power generation control method based on light storage independent grid connection
KR102264862B1 (en) System and Method for Controlling Inertial of Energy Storage System
CN102593852B (en) Distribution-type interconnected inverter-based three-phase negative-pressure voltage compensating method
CN107005049B (en) Power controller and power control method
Jayamaha et al. An independently controlled energy storage to support short term frequency fluctuations in weak electrical grids
US20140049233A1 (en) Virtual admittance controller based on static power converters
CN109599902B (en) Synchronous presynchronization and synchronous closing detection control method and device for micro-grid
Van Tu et al. Fault current calculation in distribution systems with inverter‐based distributed generations
Fagundes et al. Reactive power flow control of a dual unified power quality conditioner
Wang et al. Feed-forward control of solid state transformer
Ghanizadeh et al. Control of inverter-interfaced distributed generation units for voltage and current harmonics compensation in grid-connected microgrids
He et al. A novel control for enhancing voltage regulation of electric springs in low-voltage distribution networks
Vlachopoulos et al. Voltage regulation in low-voltage rural feeders with distributed PV systems
Ismail et al. Improved active and reactive power sharing on distributed generator using auto-correction droop control
GR1010420B (en) An integrated system for voltage and frequency control
Lee et al. Inertia-free stand-alone microgrid—Part I: Analysis on synchronized GPS time-based control and operation
Zhang et al. Granulated load-side control of power systems with electric spring aggregators
Garg et al. Voltage control and dynamic performance of power transmission system using STATCOM and its comparison with SVC
CN109217384A (en) More distributed generation resource power distribution methods based on the sagging control of active phase angle
Theologitis et al. Aspects of a generic photovoltaic model examined under the German Grid Code for Medium Voltage

Legal Events

Date Code Title Description
PG Patent granted

Effective date: 20230410