ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักของระบบจัดเก็บพลังงานประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์การจัดเก็บพลังงาน (PC) ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบจัดเก็บพลังงานทั้งหมด ฟังก์ชั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเสมือนจริง (VSG) เป็นกลยุทธ์การควบคุมขั้นสูงอินเวอร์เตอร์ที่เก็บพลังงานที่มีความสามารถในการจำลองลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิมทำให้พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่ซ้ำกันในสถานการณ์แอปพลิเคชันต่างๆ ต่อไปนี้กล่าวถึงหลักการของฟังก์ชั่น VSG ในอินเวอร์เตอร์ที่จัดเก็บพลังงานและอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับแอปพลิเคชันในสาขาที่แตกต่างกัน
1 VSG หลักการทำงาน
1. ภาพรวมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเสมือนจริง
Virtual Synchronous Generator (VSG) เป็นกลยุทธ์การควบคุมที่ช่วยให้อินเวอร์เตอร์จัดเก็บพลังงานสามารถจำลองลักษณะการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิม ด้วยวิธีการนี้อินเวอร์เตอร์ที่เก็บพลังงานไม่เพียง แต่มีความเฉื่อยและลักษณะการทำให้หมาด ๆ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิมเท่านั้น
2. โครงสร้างการควบคุมและหลักการ
โครงสร้างการควบคุม VSG ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับหลักการควบคุมการหลบหนีและแนะนำความเฉื่อยเสมือนและลักษณะการทำให้หมาด ๆ บนพื้นฐานนี้ แนวคิดหลักคือการปรับปรุงสมการการเคลื่อนที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิมและได้รับสมการควบคุมที่ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน โดยเฉพาะการควบคุม VSG จำลองการเคลื่อนที่ของโรเตอร์และลักษณะทางแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสทำให้อินเวอร์เตอร์จัดเก็บพลังงานสามารถปรับกำลังเอาต์พุตของพวกเขาโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงของความถี่และแรงดันไฟฟ้าของระบบ
3. การเปรียบเทียบโหมดการควบคุมหลัก
โหมด PQ: เอาต์พุตพลังงานที่ใช้งานอยู่\/ปฏิกิริยาคงที่ไม่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในความถี่\/แรงดันไฟฟ้ากริด (เหมาะสำหรับการควบคุมพลังงานที่แม่นยำ)
โหมด VSG: ตอบสนองต่อการรบกวนของกริดพลังงานแบบไดนามิกให้ความเฉื่อยการควบคุมความถี่และการสนับสนุนการควบคุมแรงดันไฟฟ้า (เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดด้านเสถียรภาพสูง)
4. VSG การควบคุมความถี่ที่ใช้งานอยู่
ในแง่ของการควบคุมความถี่ที่ใช้งาน VSG บรรลุการควบคุมความถี่ผ่านตัวปรับความถี่เสมือน มันคำนวณความแตกต่างระหว่างพลังงานที่ใช้งานจริงและกำลังใช้งานที่ใช้งานอยู่แล้วปรับแรงบิดเสมือนจริง กระบวนการนี้คล้ายกับการปรับความแตกต่างของแรงบิดในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิมซึ่งมีการใช้สมการพลังงานที่ใช้งานอยู่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิมลงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานผ่านการเชื่อมโยงการทำให้หมาด ๆ ด้วยวิธีนี้เมื่อความถี่ของระบบเปลี่ยนแปลง VSG สามารถตอบสนองและปรับพลังงานที่ใช้งานออกมาอย่างรวดเร็วเพื่อรักษาเสถียรภาพของความถี่ของระบบ
5. VSG การควบคุมแรงดันไฟฟ้าปฏิกิริยาปฏิกิริยา
สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบปฏิกิริยา VSG ใช้หลักการระบบกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิม ก่อนอื่นจะคำนวณขนาดของพลังงานปฏิกิริยาที่ปลายเอาต์พุตของอุปกรณ์จากนั้นคำนวณค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าโดยค่าสัมประสิทธิ์การลดลงของพลังงานปฏิกิริยา ค่านี้รวมกับจุดตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ได้ค่าอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับลูปด้านนอกแรงดันไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์การทำปฏิกิริยาแบบรีแอกทีฟจะกำหนดค่าชดเชยแรงดันไฟฟ้าเมื่อการเปลี่ยนแปลงพลังงานปฏิกิริยาซึ่งจะสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในโหมดปิดกริดลูปพลังงานปฏิกิริยาของ VSG นั้นสอดคล้องกับห่วงพลังงานปฏิกิริยาในการควบคุมการลดลงเพื่อให้มั่นใจว่าการจัดสรรพลังงานปฏิกิริยาที่เหมาะสมและความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าของระบบ
2 สถานการณ์แอปพลิเคชันสำคัญของ VSG
1. microgrid
การดำเนินงานของเกาะ: สนับสนุนแรงดันไฟฟ้าและความถี่อย่างอิสระเมื่อปิดกริดเพื่อให้มั่นใจว่าแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องสำหรับโหลดที่สำคัญเช่นโรงพยาบาลและศูนย์ข้อมูล
การสลับอย่างไร้รอยต่อระหว่างกริดที่เชื่อมต่อและปิดกริด: มีส่วนร่วมในการรองรับกริดในโหมดเชื่อมต่อกริดและรักษาเสถียรภาพของ microgrid ในโหมดเกาะ
2. สัดส่วนการเข้าถึงพลังงานหมุนเวียนสูง
ความเฉื่อยเสริม: ชดเชยการขาดความเฉื่อยของแหล่งพลังงานใหม่เช่นโซลาร์เซลล์และพลังงานลมและยับยั้งความผันผวนของความถี่
ความผันผวนของเอาท์พุทที่ราบรื่น: โดยการระงับการแกว่งพลังงานผ่านการทำให้หมาด ๆ เสมือนความสามารถของกริดพลังงานในการรับพลังงานหมุนเวียนได้รับการปรับปรุง
3. เครือข่ายการกระจายอัจฉริยะและเครือข่ายปัจจุบันที่อ่อนแอ
การสนับสนุนแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก: ให้การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาในตอนท้ายของเครือข่ายการกระจายหรือในพื้นที่กริดที่อ่อนแอเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า
การมีส่วนร่วมของบริการเสริม: โดยการใช้ฟังก์ชั่นเช่นการควบคุมความถี่และความสามารถในการสำรองความยืดหยุ่นของกริดพลังงานสามารถปรับปรุงได้ (เช่นการเข้าร่วมในบริการเสริมในตลาดไฟฟ้า)
4. ระบบจัดเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกัน
ความเสถียรของกริดพลังงานที่เพิ่มขึ้น: จำลองลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสและมีส่วนร่วมในการควบคุมความถี่ (เช่นการควบคุมความถี่หลักและการตอบสนองความเฉื่อย)
การขี่ความผิดพลาดผ่านความสามารถ: เมื่อแรงดันไฟฟ้าของกริดพลังงานลดลงชั่วคราวมันจะช่วยคืนค่ากริดพลังงานผ่านการรองรับพลังงานปฏิกิริยา (เช่นการขี่แรงดันไฟฟ้าต่ำผ่าน LVRT)
5. การรวมแหล่งจ่ายไฟฉุกเฉินและพลังงานกระจาย
การตอบสนองอย่างรวดเร็วไปยังแหล่งจ่ายไฟฉุกเฉิน: ในกรณีที่ความล้มเหลวของกริดพลังงานมันทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานอิสระเพื่อรองรับการโหลดในท้องถิ่น (เช่นฉุกเฉินภัยพิบัติ)
การควบคุมการทำงานร่วมกันแบบหลายเดอร์: บรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของทรัพยากรแบบกระจายเช่นการจัดเก็บพลังงานและเซลล์แสงอาทิตย์และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
3 ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีของ VSG
1. เพิ่มเสถียรภาพของกริดพลังงาน:ให้ความเฉื่อยการทำให้หมาด ๆ และความถี่และความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อปรับให้เข้ากับ "กริดพลังงานความเฉื่อยต่ำ" ด้วยสัดส่วนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่เชื่อมต่อกัน
2. โหมดการทำงานที่ยืดหยุ่น:รองรับทั้งกริดที่เชื่อมต่อและปิดโหมดกริดเหมาะสำหรับสถานการณ์ต่าง ๆ เช่น microgrids และกริดหลัก
3. ปรับปรุงคุณภาพพลังงาน:ลดแรงดันไฟฟ้า\/ความไม่สมดุลในปัจจุบันและการบิดเบือนฮาร์มอนิกผ่านการชดเชยลำดับเชิงลบและการควบคุมแบบไดนามิก
4. การเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจ:โดยการเข้าร่วมในบริการเสริมเช่นการควบคุมความถี่และการสำรองข้อมูลรายได้ที่อาจเกิดขึ้นของระบบจัดเก็บพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นได้
4 แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง
สถานการณ์ microgrid:ในระหว่างวันเซลล์แสงอาทิตย์สร้างกระแสไฟฟ้าผ่านโหมด PQ และในเวลากลางคืนหรือบนเกาะที่แยกได้สวิตช์การจัดเก็บพลังงานเป็นโหมด VSG เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าและความเสถียรของความถี่
การจัดเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกริด:เมื่อความถี่กริดลดลง VSG จะปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็ว (การตอบสนองความเฉื่อย) เพื่อยับยั้งการลดลงของความถี่ (เช่นเมื่อความถี่ลดลงจาก 50Hz เป็น 49.5Hz การจัดเก็บพลังงานจะเพิ่มเอาต์พุตที่ใช้งานโดยอัตโนมัติ)
การสนับสนุนเครือข่ายปัจจุบันที่อ่อนแอ:ในพื้นที่ห่างไกล VSG ช่วยเพิ่มความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าและลดการสูญเสียสายผ่านการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา
5 บทสรุป
ฟังก์ชั่น VSG ในอินเวอร์เตอร์ที่จัดเก็บพลังงานซึ่งเป็นเทคโนโลยีการควบคุมขั้นสูงให้การสนับสนุนที่มีประสิทธิภาพสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานในสถานการณ์แอปพลิเคชันต่างๆโดยการจำลองลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบดั้งเดิม ตั้งแต่การดำเนินการเกาะของ microgrids ไปจนถึงการควบคุมที่ยืดหยุ่นของเครือข่ายการกระจายอัจฉริยะตั้งแต่บริการเสริมของระบบจัดเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกริดไปจนถึงแหล่งจ่ายไฟอิสระในสถานการณ์พิเศษฟังก์ชั่น VSG ได้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์และบทบาทที่สำคัญ