حذف جريان مولفه منفي ژنراتور سنكرون مقياس كوچك در حالت كاركرد جزيره اي به كمك مولد با واسط اينورتري

Mitigating Negative Sequence Current of Islanded SmallScale Synchronous Generator Using an Inverter-based Resource

يكي از ويژگي هاي ذاتي شبكه هاي توزيع، عدم تعادل بار است كه در ريزشبكه جزيره اي، باعث عبور جريان مولفه منفي از ژنراتور سنكرون شده و افزايش دماي استاتور و به ويژه روتور آن را به دنبال دارد. در چنين شرايطي ممكن است نتوان ژنراتور سنكرون را در نزديكي نقطه كار نامي بهره برداري كرد. براي حل مشكل مذكور، در اين مقاله پيشنهاد شده است كه از يك اينورتر منبع ولتاژ، به صورت موازي با ژنراتور سنكرون استفاده شود. در اين روش، مولفه منفي توان راكتيو موجود در ريزشبكه اندازه گيري شده و كنترل كننده هاي تشديدي در فضاي αβγ ، ولتاژ خروجي اينورتر را به گونه اي تغيير مي دهند كه با توليد جريان مولفه منفي، ولتاژ دو سر ژنراتور سنكرون را تا حد امكان متعادل كند. مطالعات انجام شده در اين مقاله نشان مي دهد كه در روش پيشنهادي، مولد اينورتري قادر است به سرعت و به نحو موثري عدم تعادل بار در شبكه توزيع را جبران نمايد. بنابراين جريان خروجي ژنراتور سنكرون نيز تا حد مطلوبي متعادل شده و درنتيجه احتياجي به محدود كردن توان خروجي ژنراتور سنكرون، براي تحمل جريان مولفه منفي توسط آن نيست. ضمناً نياز به افزايش ظرفيت ژنراتور سنكرون براي كار در شرايط بار نامتعادل نيز مرتفع مي شود. بنابراين، مي توان از ژنراتورهاي سنكرون نيز در حالت عدم تعادل بار در ريزشبكه هاي جزيره اي استفاده نمود.

The load unbalance is one of inherent features of distribution systems which draws a negative sequence current from islanded synchronous generators. This leads to overheating of the stator and، in particular، the rotor core. In such a case، it is not possible to operate the generator at its associated rated power. Thus، implementing an inverter-based resource in parallel with the synchronous generator is the main strategy proposed in this paper to tackle such a problem. To do so، the negative sequence of the reactive power is measured، and the output voltage of the inverter is regulated using a resonance controller in the αβγ reference frame such that its injected negative sequence current makes the generator voltage balance، as much as possible. Investigations performed in this paper show that based on the proposed method، the inverter can rapidly and effectively compensate the load unbalance in the distribution system. Accordingly، the generator current is also balanced، and thus، there is no need to limit the synchronous generator output power. Moreover، it is not necessary to overdesign the synchronous generator for unbalanced load conditions. As a result، the islanded mode synchronous generator can also be operated in a distribution system with unbalance loads without considerable derating.