התפקיד של מופנים במיקרוגריד סטריאנס וחוססן

מיקרוגרואידים הם רשתות אנרגיה מקומיות המסוגלות לפעול באופן עצמאי או בתיאום עם רשת החשמל העיקרית.הם יותר ויותר פרוסים כדי לחזק את עמידות האנרגיה באזורים מרוחקים, מתקנים קריטיים, וקהילות נוטה לרשת החוצה.בלב של כל מיקרוגריד שוכנת קבוצה של מופנים - דיטרים שהופכים זרם ישיר (DC) ממקורות מתחדשים כגון סוללות סולאריות והופכים ל-nativeing נוכחי (AC) על ידי פונקציות חיוניות של פעילות, ותפקוד ישיר, כלומר, הם אלה.

מה הם חסרי פנים?

מכשיר חשמל אלקטרוני שהופך את החשמל DC לחשמל AC.ההה זו היא יסודית כי הרוב המכריע של מכשירי חשמל, מכונות תעשייתיות, ואת רשת השירות עצמה פועל על כוח AC. במיקרואורגניזמים, מופנים משמשים כממשק בין מקורות אנרגיה מבוססי DC (מערכי צילום פתורים, טורבינות עם ממריצים, דלק, אחסון סוללות) והפצת AC הם אלגוריתמים חכמים יותר, מאשר מערכות בקרה פשוטה, הם אלגוריתמים, הם אלגוריתמים, ממריצים, ממריצים, ממערכות בקרה, ממריצים, ממריצים, ממערכות בקרה, ממערכות חשמל, ממריצים יותר, ממריצים יותר, ממערכות אבטחה, ממערכות אבטחה, ממריצים יותר, ממערכות אבטחה, ממערכות פשוטות יותר, ממערכות פשוטות יותר, ממריצים, ממריצים, ממערכות בקרה, ממערכות בקרה, ממערכות אבטחה, ממערכות בקרה, ממריצים, ממערכות בקרה, ממערכות חשמל חכמות, ממריצים, ממערכות אבטחה, ממריצים, ממערכות אבטחה, ממערכות אבטחה, ממריצים, ממריצים יותר מאשר אלגוריתמים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממערכות אבטחה, ממריצים, ממערכות אבטחה, ממריצים יותר, ממערכות אבטחה,

מופנים יכולים להיות מסווגים באופן רחב על ידי הטופולוגיה שלהם (התח, מיקרו, מרכזי או מודולרי), על ידי אסטרטגיית הבקרה שלהם, ועל ידי הקישוריות שלהם לרשת.כל סוג מביא יתרונות ספציפיים ומסחריים בעלות, יעילות, וגמישות תפעולית.התקדמות בחומרים מוליכים למחצה (כגון סיליקון קרבייד ו nitride גליום) ועיבוד אותות דיגיטליים הפכו להיות יעילים יותר, מהירים יותר, מהירים יותר, מסוגלים לתמוך יותר פעולות מיקרו-מסוגיות מורכבות יותר.

התפקיד של Inverters במיקרוגריד סטריאנס

יציבות במיקרוגרריד מתייחסת ליכולתה לשמור על מתח יציב ותדירות בתוך גבולות מקובלים בתנאים רגילים ולאחר הפרעות.אינטרוטרים הם מרכזיים בהשגת יציבות זו באמצעות מספר מנגנונים:

תקנות ותדירות

מערכות בקרה מופנות יכולות להתאים את גודל מתח התפוקה ואת התדר בזמן אמת.על ידי הפעלת המודולציה דו-פעמי (PWM) אותות, המטורף יכול להזריק כוח תגובתי כדי לתמוך ברמות מתח או לספוג כוח תגובתי עודף כדי למנוע גלגול יתר. בדומה, בקרה פעילה משפיעה על תדירות דיזל: כאשר העומס, מחוסנים יכולים למשוך יותר כוח ממקורות מתחדשים או לעצימות כדי לשמור על יכולת זו היא מוגבלת (כמורקבת) בתדירות פשוטה (מת) או ממת (מת) או ממכשירים).

סינכרון עם הרשת הראשית

כאשר מיקרוגריד פועל במצב המחובר לרשת, מופנמים חייבים לסנכרן את הפלט שלהם עם המתח של רשת השירות, תדירות, ושלב.זה סינכרון מבטיח העברת חשמל חלקה ומונע תקלות או נזק. מעכבים מתקדמים משתמשים בלולאות של שלב נעול (PLLs) ואלגוריתמים עמידים לרשת כדי להתאים את מצב הרשת.

ניהול איכות

מופנים יכולים לפעול כפילטרים פעילים, מזרזים הרמוניים שנגרמו על ידי עומסים לא לינאריים והפרעות איכות כוח אחרות.על ידי הזרקת זרמים מגובשים, הם להפחית את עיוות הרמוני הכולל (THD) ולשפר את האיכות הכוללת של אספקת החשמל.יש מופנים מספקים גם יכולת רכיבה לקויה באמצעות טיפול, ומאפשרים למיקרוגרידי להישאר מחוברים במהלך קצר או מתחזים או נפיחות ללא מהימנות זו.

גריידי-פורמינג מול גריד-עקוב אחר שליטה

מופנים מסורתיים פועלים במצב מעקב רשת, כלומר הם מסתמכים על התייחסות קיים של מתח AC (בדרך כלל מהרשת הראשית) לסנכרון ולזריק כוח. במצב האי, עם זאת, אין התייחסות חיצונית.החומרים המודיעים גריידיים פותרים זאת על ידי יצירת מתח משלהם וגישה תדר, למעשה מתנהג כמו עמוד השדרה של המיקרוגריד.

Inverters ו- Microgrid Resilience

חוסן - היכולת לצפות, לעמוד ולהיחל מהפרעות - הוא נהג מפתח לאימוץ מיקרוגריד.הפולשים ממלאים תפקיד מרכזי בגמישות על ידי הפעלת אי אוטונומי, תגובה מהירה לאפסות, ושילוב יעיל של אחסון אנרגיה.

מצב האי

כאשר הרשת הראשית נכשלת, ניתוק מיקרוגרידי משתנה (איס) וממשיך לספק כוח מקומית. Inverters הם אמצעי המניע הקריטי של פונקציה זו.הם חייבים לזהות את הרשת בתוך מ"ר שניות, לפתוח את הנקודה של הפיכה משותפת (PCC) מתג, ומעבר חלקה למצב האי.

תגובה מהירה ל Disturbances

מופנמים יכולים להגיב לשינויים בעומס או בדור בתוך אלפיות - מהר יותר מאשר גנרטורים מכניים.מהירות זו מאפשרת להם לאזן וריאציות פתאומיות, כגון ענן העובר על לוחות סולאריים או על ידי הפעלת מנוע גדול.על ידי התאמה דינמית של תפוקת חשמל פעיל ותגובה, מונעים מעצורים מתח, טיולים בתדרים ושחורים פוטנציאליים.

שילוב של אחסון אנרגיה

מערכות אחסון אנרגיה סוללה (BESS) הן חלק בלתי נפרד של מיקרו-צמחים מודרניים, ומכשירים הם ממשק כי חיובים ושחרור סוללות. חומרים חכמים לנהל את מחזורי המטען / הטעינה כדי להתאים את חיי הסוללה, לוח הזמנים אנרגיה עבור גילוח שיא, ולספק כוח גיבוי במהלך הפסקות. Inverters גם לאפשר שירותים כגון רגולציה תדירות ותמיכה מתח, הן במצבי מחובר לרשת והן עבור מצבי התיאום בין מערכת ההפעלה יעילה לניהול סוללות (MS) הוא גם מאפשר שירותים מאובטח (B) יעיל.

אבטחת סייבר ותקשורת יעילה

כאשר מיקרו-grids הופך יותר דיגיטלי, מופנים לעתים קרובות כוללים ממשקי תקשורת עבור ניטור מרחוק ולשלוט. הבטחת פרוטוקולים תקשורת מאובטחים - כגון IEC 61 850, DNP3, או סטנדרטים פתוחים כמו Modbus מעל TLS - מסייע להגן מפני איומים מקוונים שיכולים להתפשר על חוסן.רבים מפגעים מודרניים יכולים גם לפעול באופן אוטונומי ללא תקשורת קבועה, חזרה להגדרות בטוחות אם הרשת יורדת.

סוגים של חומרים מופנים המשמשים Microgrids

בחירת הסוג הנכון של מופנם היא החלטה עיצובית קריטית.הקטגוריות העיקריות הן רשת ממוקדת, עמידה, היברידית ורב-מודה, כל אחת מתאימה לאדריכלות מיקרוגרידית שונות.

גרי-טיד-טיד Inverters

מונעים מעומקים נועדו לפעול רק כאשר הם מחוברים לרשת שירות יציבה.הם מסונכרנים עם המתח והתדירות של הרשת ויכולים להאכיל עודף אנרגיה סולארית בחזרה לרשת.הם לא מספקים כוח גיבוי במהלך הפסקות אלא אם כן הם מחוברים עם מתג וסוללה.המשטים האלה הם פשוטים, יעילים, יעילים, ויעילים עבור מיקרוגרידים כי לעתים רחוקות, הם חייבים לכלול הגנה מפנים באופן אוטומטי, כאשר הם מונעים את הרשת היא מעכבת את הוירוס.

עקבו אחרי Standalone Inverters

מעכבי Standalone (off-grid) פועלים באופן עצמאי מרשת השירות.הם מייצרים את ההתייחסות למתח AC שלהם והם משמשים בדרך כלל מיקרו-grids מרחוק ללא חיבור רשת.הם חייבים לנהל את כל העומס ולעתים קרובות כוללים מטען סוללות, בקר מטען סולארי, בקר מערכתי יחידה אחת. Standalone in מולטיers הם חזקים אבל עשויים להיות יעילות נמוכה יותר מאשר יחידות מחוברות רשת ודורשים דיוק כדי להתמודד עם גובה.

Inverters

נוגדנים היברידיים משלבים יכולות רשת-מחוספות ומחוצה לה.הם יכולים להתחבר לרשת, לייצא כוח, וגם לפעול במצב אי עם גיבוי סוללות. גמישות זו הופכת אותם פופולריים עבור מיקרו-grids למגורים ומסחריים שרוצים מדמם נטו עם גיבוי.מופרים היברידיים בדרך כלל יש משולב ניהול סוללות ויכולים לנהל מקורות אנרגיה מרובים (סול + סוללה + רשת).

Multi-Mode Inverters (התחילו)

מולטי-מוייד יוצאים צעד נוסף על ידי תמיכה במספר מצבי הפעלה - מחובר, אי, ואפילו בשילוב עם מפגעים אחרים במקביל ליכולת כוח גדולה יותר. הם לעתים קרובות תכונה יכולת מחשוב רשתית וניתן לתכנן עבור התנהגות מיקרוגרידית מסוימת, כגון שימוש בסוללות לפני דלקת ריאות במהלך שעות שיא או שמירה על מילואים עבור גיבוי חירום.

חכמים

מופנים חכמים הם יחידות רשת או היברידיות עם תכונות תקשורת מתקדמות ושליטה. הם יכולים להגיב אותות של בקר מיקרוגרריד או את התועלת כדי להתאים את הכוח האמיתי והפעיל מחדש, להשתתף בתגובה הביקוש, ולתמוך מתח רשת במהלך הפרעות. דרישות שירות באזורים רבים, כגון IEEE 1547-2018, עכשיו צריך יכולות חכמות למנועי לחץ כגון רכיבה על מתח, תדירות נסיעה, וגיבוי פעיל כוח ייצוב הם רשת חכמה יותר של מיקרואקטיבית של מיקרו-אקטיבית.

פונקציות מתקדמות ליציבות ולחוסן

מעבר להמרות בסיסית, מופנים מודרניים ליישם אסטרטגיות בקרה מתוחכמות שממחישות תחנות כוח קונבנציונליות ומשפרות את העוצמה המיקרוגרית.

Virtual Synchronous Generator (VSG) Control

תוכניות בקרה VSG את מופנם להתנהג כמו גנרטור סינכרוני.זה כולל קבוע אינרציה וירטואלית, מנקה, ותגובה למושל.זה מאפשר למולר להעביר תגובה לא אינפורמטיבית במהלך הפרעות תדירות, שיפור היציבות של מיקרוגריד ללא מסה רוטטת פיזית. VSG מופנים הם מפתח עבור מיקרופורקים עם חדירה גבוהה של משאבים המבוססים על חומרים.

שליטה Droop

שליטה על דנופ היא שיטה מבוזרת לשיתוף כוח פעיל ופעיל בין מספר מופנים במצב אי.על ידי צמצום תדירות כמו תפוקת כוח פעילה עולה (p-f droop) וצמצום המתח כתפוקה כוח תגובתית עולה (Q-V droop), כל אחד לא מאמת באופן אוטונומי את תרומתו ללא צורך בתקשורת מהירה גבוהה.

שחור מתחיל יכולת

מיקרוגרריד כי יש סגרה לחלוטין (אולי לאחר יציאה ממושכת) יכול לחדש באופן אוטונומי אם המדפים שלו מצוידים פונקציונליות שחורה של התחלה שחורה.המתעלים של Black Start Inverters יכולים לזרז את אוטובוס AC של microgrid מאנרגיה מאוחסנת, ולאחר מכן לדרג גנרטורים גדולים יותר או מקורות אחרים.יכולת זו מפחיתה באופן דרמטי את זמן השבתה והוא חיוני למתקנים קריטיים כמו בתי חולים ומרכזי נתונים.

בקרת מעבר ללא ים

המעבר בין מצבי רשת המחוברים לאי ללא הפרעה דורש תיאום מדויק בין הלולאות הבקרה של מופנם לבין מתג PCC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

נפיחות ובחירת שיקולים עבור מופנים במיקרוגרואידים

sleter sizing נכון הולך מעבר להתאמה של קיבולת הדור המתחדש.

• (FLT:0) Power Rating: FigFLT:1; The Inverter חייב להתמודד עם העומס שיא של המיקרוגרריד, חשבונאות עבור זרםי החל מוטוריים ועומס טרנסים.
• (FLT:0Battery Compatibility: FLT:1 טווחי וולט ופרופילים טעינה חייבים להתאים עם בנק הסוללה. חלק מהמורים דורשים בקר מטען נפרד; היברידיות משלבות אותו.
• (FLT:0) יעילות: יעילות ההמרה הגבוהה של 1FLT מקטין את ההפסדים ומשפרת את הכלכלה.חפש יעילות משקל (CEC) וביצועי נקודת הכוח המקסימליים (MPPT)
• (FLT:0)Grid Compliance: FLT:1 Inverters חייבים לעמוד בקודי רשת מקומיים למגבלות הרמוניות, גורם כוח ותגובה שגויה (למשל, IEEE 1547, VDE-AR-N4105).
• (FLT:0) ,Environmental Durability:FIRLT:1) מופנים בחוץ צריכים הגנה על תוקפנות (IP65 ומעלה) וטווחי טמפרטורה תפעול רחב.
• (FLT:0 Communications and control:FLT:1ve Support for פרוטוקולים כמו SunSpec Modbus, CAN bus, או Ethernet מאפשר שילוב עם בקר מיקרוגרריד ו ניטור מרחוק.

מחקרים: Inverters in Action

פרויקטים מיקרוגרידים בעולם האמיתי ממחישים כיצד בחירה מונעת משפיעה ישירות על יציבות וחוסן.

ה-Storage Microgrids של פורטו ריקו

לאחר הוריקן מריה, קהילות רבות פרסמו מיקרו-צמחים באמצעות חומרים היברידיים עם יכולת ליצור רשת.מערכות אלה פועלות במצב אי במשך ימים או שבועות לאחר כישלון רשת, מתן חשמל עבור משאבות מים, מקררים ותקשורת.היכולת של המכשפים להחליף במהירות מצבי שינוי וניהול טעינה של סוללות משמש לסירוגין עשה את ההבדל בין החושך והכוח.

קמפוס אוניברסיטת מיקרוגרריד בקליפורניה

אוניברסיטה גדולה בקליפורניה משתמשת במולים עם שליטה VSG כדי לשמור על יציבות תוך הפעלת 90% אנרגיה מתחדשת.הפולשים מספקים אינרציה סינתטית ורגולציה droop, המאפשר מיקרוגרריד לאי בצורה חלקה במהלך הפרעות רשת.המערכת הפחיתה עלויות הקשורות לגיל 40 ומשמשת כמעבדה חיה למחקר מופנם.

חברתנו מרחוק ב-Australian

מכרה מחוץ לריד מסתמכת על צי של מופנים עם סולרי, גנרטורים סולר, סוללות.הפולשים מתוכנתים עם בקרת רופ מתקדמת כדי לשתף עומס עם גנרטורים דיזל. כאשר ייצור סולארי הוא גבוה, המכשול באופן אוטומטי להפחית את התפוקה של גנרטור, חיסכון וצמצום פליטות.ה microgrid השיג 70% חדירה מתחדשת ללא סיבוכים של מתח איכות.

מגמות עתידיות בטכנולוגיית Inverter עבור מיקרוגרואידים

התפקיד של מופנים יגדל רק כמיקרו-צמחונים להיות נפוץ יותר. מגמות מפתח כוללות:

• (FLT:0) ביטול Digitization: FIRLT:1 ולמידה מכונה משמשים כדי לייעל הגדרות בקרה מופנות בזמן אמת, שיפור היעילות וחיזוי כישלונות.
• (FLT:0Wide Bandgap Semiconductors: ההרחבה 1) סיליקון קרבייד ומכשירי הריבון nitride להפחית את ההפסדים, ומאפשר תגובה מהירה יותר ותשתיות כוח גבוהות יותר.
• (FLT:0) קבוצות התעשייה של גריד-פורמינג: 1 קבוצות מתפתחות דרישות סטנדרטיות של חומרים ברשת, אשר יאפשרו מיקרו-צמחונים Plug-and-play.
• (ב) ⁇ :0) שיפורי אבטחת המידע: FLT:1 עם יותר מופנים המחוברים לאינטרנט, הבטחת קושחה ותקשורת היא עדיפות גוברת.
• (FLT:0)Bidirectional Power Flow ב- Scale:03F1) Inverters התומכים ביישומים לרכב-ל-grid (V2G) יאפשרו כלי רכב חשמליים לפעול כמחסן נייד עבור חוסן מיקרוגרידי.

מסקנה

מופנמים הם אבן המפתח של מיקרו-צמחים מודרניים.הם עושים הרבה יותר מאשר להמיר DC ל- AC; הם לווססים מתח ותדירות, לנהל איכות כוח, לאפשר אייג, שילוב אחסון, להגיב מהר יותר מכל מכשיר אלקטרו-מכאוני. כמו מיקרו-צמחונים מתפתחים לעבר שבריריים מתחדשים גבוהים יותר ואוטונומיה גדולה יותר, מונעים בעלי יכולות בקרה מתקדמות - לייצר, וירטואליות, שיתוף, קטופוטופוטנציה וירטואלית, ומתחילים ליציבות שחורה ולפתח את ההשפעות הנכונות של טכנולוגיות מתקדמות יותר.

להבנה עמוקה יותר, מתייחס למשאבים כגון FLT:0 National Renewable Energy Laboratory's inverter Research LaboratoryFLT:1, תקן IEEE 1547-2018 עבור שילוב של משאבי אנרגיה מבוזרים, ואת ה-FLT:2Sandia National Laboratories's microgridigirFLT 3: 3.