Mga Inverter na Nagbuo ng Grid vs. Mga Inverter na Sumusunod sa Grid

Sa isang off-grid power system, ang pagpili sa pagitan ng grid-forming at grid-following inverter ay hindi lamang isang usapin ng ilang porsyento sa kahusayan. Ito ay ang pagkakaiba sa pagitan ng isang sistema na nakakapagtatag ng voltage at ng isang sistema na hindi kayang magsimula kahit ano man. Ang pagkakaiba ay napapaloob sa isang solong prinsipyo ng kontrol: current source laban sa voltage source.

Current Source vs. Voltage Source

Ang isang grid-following inverter ay kumikilos bilang isang kontroladong current source. Ginagamit nito ang phase-locked loop upang sukatin ang phase ng umiiral na AC voltage at ipasok ang current nang sumasabay sa nasabing reference. Lubos itong umaasa sa panlabas na voltage at frequency reference upang gumana. Sa isang off-grid na kapaligiran, kung saan wala ang ganitong reference, ang grid-following inverter ay walang kailangang sundin.

Sa kabaligtaran, ang isang grid-forming inverter ay gumagana bilang isang voltage source. Itinatag nito ang sariling panloob na voltage phasor na may lokal na itinakdang magnitude at frequency, at ang iba pang mga source at load ay sumusunod sa nasabing reference. Sa ganitong kahulugan, ang kanyang pag-uugali ay katulad ng synchronous generator: hindi ito naghihintay na umiral ang grid; nililikha nito ang mga kondisyon para dito.

Bakit Kailangan ng Off-Grid na mga Sistema ang Grid-Forming na Control

Sa isang microgrid o islang sistema, walang utility grid na magbibigay ng batayan para sa boltahe at dalas. Kung ang power conversion system (PCS) ay gumagana sa grid-following mode, walang anumang device sa sistema ang tumatanggap ng responsibilidad na itakda ang batayang iyon. Hindi maaaring mabuhay ang microgrid. Ito ay hindi isang pansamantalang limitasyon sa pagganap; ito ay isang pangunahing kondisyon para sa paggana.

Ang parehong prinsipyo ay nalalapat kapag may mataas na kapasidad na motor load na nakakonekta. Ang induction motors ay kumuha ng mataas na pasok na kasalukuyan sa pagpapasimula, at ang kasalukuyang iyon ay maaaring makagambala sa mga inverter control loops sa isang islanded microgrid. Ang isang grid-forming inverter ay dapat payagan ang pansamantalang pagbaba ng boltahe sa loob ng mga IEEE Std. 1547 ride-through limits habang pinapanatili ang regulasyon ng boltahe at iniiwasan ang trip.

Ang mga grid-following inverter ay wala nang kakayahan na ito sa isang off-grid na konteksto, dahil hindi sila ang mga device na nagtatag ng voltage sa unang lugar. Kaya naman, sa mga microgrid, mga industriyal na lokasyon na nasa isla, at malalayong operasyon sa pagmimina o proseso, ang grid-forming na kakayahan ay isang pangunahing kailangan, hindi isang opsyonal na upgrade.

Ano ang Dapat Hanapin sa Isang Grid-Forming PCS

Kabilang sa mga pangunahing kakayahan ang black start (pagtatag ng voltage mula sa isang de-energized na estado), inertia response sa isang millisecond na timescale, kontribusyon ng short-circuit current upang makasurvive sa mga motor-starting transients, at maayos na transisyon sa pagitan ng grid-connected at islanded na mga mode.

Isang praktikal na halimbawa ang grid-forming PCS na pinagsama sa isang step-up transformer, tulad ng mga inaalok ng Zhongmeng (Jiangsu Zhongmeng Electrical). Ang grid-forming PCS boost integrated unit nito ay may nakasaad na response time na 10 ms o mas mababa at matatag na operasyon sa short-circuit ratio (SCR) na nasa ilalim ng 1.1, isang saklaw na karaniwang hindi kayang suportahan ng karamihan ng konbensyonal na grid-following equipment.

Ang yunit ay naglalaman din ng inertia response, damping control, multi-unit parallel operation, black start, at phase-angle jump tolerance, kasama ang conversion efficiency na 98.5% o mas mataas. Ang mga teknikal na detalye na ito ay mahalaga hindi bilang mga marketing na numero, kundi dahil direktang tumutugma sila sa mga off-grid na kondisyon na nabanggit sa itaas.

Maikling listahan para sa pagpili

Bago tukuyin ang isang PCS para sa isang off-grid na proyekto, may apat na tanong na dapat isaalang-alang.

1. Tunay bang kinasasangkutan ng islanded operation ang proyekto? Kung gayon, ang grid-forming control ay isang kinakailangang kondisyon.

2. Kaya ba ng PCS na gawin ang black start at itatag ang voltage sa isang walang kargang bus?

3. Ano ang oras ng reaksyon sa inertia, at tinutukoy ba ito sa milisegundo imbes na sa segundo?

4. Kaya bang pasukin ng yunit ang patak ng kasalukuyang karga ng motor nang hindi natatanggal?

Kung anumang sagot dito ay di malinaw, hindi pa ganap na sinuri ang mode ng kontrol.

Mga Senaryo ng Aplikasyon

Ang isang grid-forming inverter ay hindi isang "mas mahusay" na grid-following inverter. Ito ay isang iba’t ibang uri ng kagamitan, na angkop para sa iba’t ibang kondisyon ng grid. Sa mga off-grid system, mas mahalaga ang pagpili ng tamang arkitektura ng kontrol kaysa sa paghahambing ng mga rating ng kapasidad.

Mga Madalas Itanong

Tanong: Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng grid-forming at grid-following inverters?

Sagot: Ang grid-forming ay gumagana bilang isang voltage source na lumilikha ng sariling reference; ang grid-following ay gumagana bilang isang current source na kailangan ng umiiral na voltage upang sundin.

Tanong: Maaari bang gumana ang isang grid-following inverter sa isang off-grid system?

Sagot: Hindi. Nang wala ang panlabas na voltage reference, ang isang grid-following inverter ay walang signal na sasabayan at hindi makakapagsimula.

Tanong: Ano ang black start capability?

Sagot: Ang kakayahang i-energize ang isang de-energized bus at itatag ang voltage nang walang anumang panlabas na pinagkukunan ng kuryente.

Tanong: Bakit mahalaga ang oras ng tugon para sa off-grid na PCS?

Sagot: Ang mabilis na tugon (10 ms o mas kaunti) ay nagsisiguro ng katatagan ng boltahe kapag may biglang pagbabago sa karga at sa pagsisimula ng motor sa mga sistemang hiwalay.

Tanong: Ano ang kahulugan ng SCR na nasa ilalim ng 1.1 para sa isang PCS?

Sagot: Ito ay nangangahulugan na ang PCS ay kayang panatilihin ang matatag na operasyon sa mga kondisyong mahina ng grid kung saan ang short-circuit ratio ay napakababa. kayang gumana sa mga kondisyon ng mahinang grid kung saan ang short-circuit ratio ay napakababa.