To mitigate the carbon footprint and the need to fulfil the energy goals in terms of sustainability, it is required to deploy a large integration of green energies. Therefore, in the previous and the coming years, there will be a high research and technological interest in the high penetration of converter-based generation. With the replacement and integration of power converters into the bulk power grid, new challenges and issues must be faced to maintain the system´s stability and reliability in terms of procedures for the transmission system operators. The main objective of this thesis project is to analyze and to implement the current- limiting techniques implemented in voltage source converters, which are equipped with grid-forming functionalities so that these electronic devices are safeguarded during a severe transient event as three-phase short-circuit and remain connected to the grid during the fault scenario. The model of the voltage source converter with grid-forming strategies is described as well as the grid-forming strategies (droop control, virtual synchronous machine (VSM) and dispatchable virtual oscillator control (dVOC)) utilized in the outer loop. The low-inertia and zero-inertia system in the IEEE 9-Bus test system were exhibited to be resilient towards 3-phase fault events, and their behavior shows neither significant oscillations during and after the incident of the fault nor noticeable difference in their performance regarding the location. In this test system model, the current-limiting techniques were validated and analyzed results display good effectiveness for the current and frequency. The Hydro-Québec network model was employed to have a more practical approach in the behavior of the current limitation strategies in the power converters in a real power system. The fault location and the percentage of participation of the voltage source converters in the energy generation were the two main scenarios, in which the proposed control strategies for restricting the current work but simultaneously, it is required an appropriate control to keep the system´s stability. / För att minska koldioxidutsläppet och uppnå energimålen med avseende på hållbarhet krävs integrering av hållbara energikällor. Därmed, under de föregående och kommande åren kommer stort fokus riktas mot forskning kring ökad penetration av kraftelektronikomriktare i kraftsystemet. När kraftelektronikomriktare ersätter traditionella generationsenheter uppkommer nya utmaningar och problem som behöver lösas för att upprätthålla systemets stabilitet och pålitlighet med avseende på tillvägagångssätt för systemansvariga för överföringssystemet. Avhandlingens huvudmål är att analysera och implementera strömbegränsande metoder för kraftelektronikomriktare av typen voltage source converters med en nätformande (”grid- forming”) funktionalitet. Strömbegränsaren ska säkerställa att kraftelektronikomriktaren skyddas under allvarliga transienta händelser och att kraftelektronikomriktaren förblir ansluten till nätet under händelsen. Modellen av kraftelektronikomriktaren med nätformande egenskaper är beskrivna tillsammans med nätformande kontrollstrategier, virtuella synkronmaskniner (VSM) och användande av avsändande virtuell oscillerande kontroll i den yttre slingan. Den låga trögheten och noll-tröghetssystemet i IEEE 9-Bus test-system visade sig vara motståndskraftig mot trefasfel eftersom testsystemets beteende visade varken signifikanta oscillationer under och efter felet eller märkbar förändring i dess prestanda beroende på var felet inträffade. I denna testsystemsmodell var strömbegränsande tekniker validerade och de analyserande resultaten visade på god effektivitet för strömmen och för frekvensen. Hydro-Québec nätverks-modellen användes för att få en mer praktisk inriktning med hänsyn till beteendet hos strömbegränsarna där olika strategier har använts. Felpositionen och andelen av kraftelektronikomriktare i energigenereringen var två huvudsakliga scenarion, där de föreslagna kontrollstrategierna för att begränsa strömmen fungerade men kräver samtidigt att en lämplig kontroll för att behålla systemets stabilitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-292690 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Jimenez Saldana, Cristhian Carim |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:934 |
Page generated in 0.0023 seconds