Şebekeyi takip eden inverter PLL (Phase Locked Loop) yani bir senkronizasyon algoritması ile şebekenin frekansını ve faz açısını sürekli takip eder ve şebeke gerilimini referans alır. PLL algoritması, mikroişlemci, DSP (Digital Signal Processor) veya FPGA üzerinde yazılım/firmware olarak çalıştırılır. PLL olmadan imverter şebekenin frekansını ve fazını bilemez. Bataryadaki DC enerji, inverter üzerinden AC aktif güç olarak şebekeye aktarılır. Aktif güç çıkışı, genellikle d-q ekseninde i_d bileşeni ile kontrol edilir. Yani aktif güç doğrudan d-eksen akımıyla kontrol edilir.
Şebekede talep arttığında frekans düşer. Batarya inverteri doğal atalet içermez, dolayısıyla frekans düşüşünde aktif güç artırımı bataryanın yük durumu ve inverter kapasitesiyle sınırlıdır.Batarya inverteri P–f eğrisi (droop control) mantığıyla daha fazla aktif güç enjekte edecek şekilde programlanabilir ve bataryadan daha fazla güç çekilerek batarya depolamadaki enerji sisteme hızlıca verilir. Aslında invvrter aktif güç verip frekans çöküşünü hafifletir. Batarya depolamada inverter tek başına frekansı nominale döndüremez; yalnızca frekans düşmesini yavaşlatır ve toparlanmayı kolaylaştırır.
Frekans düştüğünde invertör kontrolü droop veya frequency-response (FFR) gibi bir mantık içeriyorsa, frekans sapmasına göre P_ref artar ve batarya daha fazla güç verir. Alternatif veya ek olarak, sentetik inertia (inertia emulation) kullanılırsa, RoCoF’a (f'nin türevi - Rate of Change of Frequency) karşı anlık güç desteği sağlanır. İnverter DC link kondansatöründen ve batarya depolamasından geçici güç sağlanabilir. Bu tür kontrollerle çok hızlı (ms) aktif güç enjekte edebilir.
Droop kontrol aslında matematiksel kontrol algoritmasıdır yazılım içinde uygulanır ve inverterin ölçtüğü frekansa göre aktif güç ayarlaması yapar. DSP veya mikrodenetleyici üzerinde çalışır. 2*pi*f değeri PLL'den droop kontrole gelir. Droop denklemlerine yani algoritmasına uygulanır. P,Q değeri ölçülür ve inverter PWM kontrolüne gönderilir. Çok hızlı kontrol döngüsü gerekliyse Fast Frequency Response (FFR) algoritması kullanılır ve kontrolör DSP veya FPGA tabanlıdır. FFR ile aktif güç enjeksiyonu çok hızlı gerçekleştirilir. PLL sadece frekansı değil, frekans değişim hızını (RoCoF = df/dt) da hesaplar ve RoCoF tabalı sentetik atalet algoritması yüksek örnekleme hızı istediğinden FPGA veya güçlü DSP kullanılır ve güç referansı aynı şekilde sentetik atalet algoritmasında da PWM kontrolüne aktarılır.
Şebekeyi takip eden invertör frekans referansı oluşturamaz, yani tek başına frekansı geri “çekip” nominal değere döndüremez. Diğer üretim kaynaklarının devreye girmesi veya otomatik üretim kontrolü (AGC) ile mekanik gücün artması gereklidir.Şebekeyi takip eden invertör şebeke frekansındaki değişimlere tepki vererek aktif güç üretir ancak, doğal atalet sağlamadıkları için şebekedeki ani frekans değişimlerine karşı sınırlı tepki verirler. Şebekede gerilim yoksa aktif güç ya da frekans katkısı olmayacaktır.
Bataryanın maksimum güç ve ramp limitleri vardır. Uzun süreli dengeleme için enerji (SoC) gerekir. PLL gecikmeleri, ölçüm gürültüsü ve kontrol filtreleri sentetik inertia etkinliğini kısıtlar.
Gerilim düştüğünde ise şebekeyi takip eden inverter reaktif güç (Q) kontrolüyle bir miktar gerilim destekleyebilir ve şebeke gerilimindeki değişimlere tepki vererek reaktif güç üretirler. Bu sayede, şebekedeki gerilim dalgalanmalarını azaltabilirler. Reaktif güç kontrolü (Q–V droop veya Volt/VAR control) ile inverter gerilim desteği sağlar.
Şebeke gerilimi düştüğünde inverter kapasitif reaktif güç verir gerilimi yükseltir.Şebeke gerilimi yükseldiğinde inverter endüktif reaktif güç çeker gerilimi düşürür.
Volt/VAR kontrolü ile şebekenin gerilim kararlılığını artırır. Ancak bu etki tamamen şebeke gerilimi mevcut olduğunda geçerlidir.Kararlılık desteği yalnızca mevcut şebeke sinyaline tepki olarak verilebilir. Çok zayıf şebekelerde (yüksek X/R oranı, düşük kısa devre gücü) PLL kararsız olabilir ve bu durumda Volt/VAR desteği de sınırlanır.
Batarya İnverterleri
Şebekeyi PLL ile takip eder, gerilim ve frekans referansı oluşturamaz.
Şebeke yoksa çalışmaz, yalnızca mevcut şebeke sinyaline tepki verir.
Frekans Kararlılığına Katkı
Droop kontrol (P–f): Frekans düştüğünde aktif güç artırılır.
FFR (Fast Frequency Response): Çok hızlı (ms seviyesinde) aktif güç enjeksiyonu yapılır.
Sentetik Inertia: PLL’den elde edilen RoCoF kullanılarak ek geçici güç desteği verilir.
Gerilim Kararlılığına Katkı
Q–V droop (Volt/VAR control):
Gerilim düştüğünde kapasitif reaktif güç gerilimi yükseltir.
Gerilim yükseldiğinde endüktif reaktif güç gerilimi düşürür.
Bu sayede şebekedeki gerilim dalgalanmaları bastırılır.
Sınırlamalar
Batarya kapasitesi, SoC ve inverter limitleri şebeke kararlılığına yani stabiliteye desteği sınırlar.
PLL gecikmeleri ve ölçüm gürültüsü inertia emülasyonunu kısıtlar.
Çok zayıf şebekelerde PLL kararsız olabilir.
Sonuç olarak; batarya depolama sistemleri şebekeyi takip eden inverterlerle doğrudan şebekeyi oluşturamaz, ancak frekans ve gerilim dalgalanmalarına hızlı tepki vererek kararlılığı iyileştirir. Bu destek, tamamen PLL temelli ölçümlere dayalı kontrol algoritmaları (Droop, FFR, Sentetik İnertia, Volt/VAR) ile sağlanır. Dolayısıyla şebeke gerilimi yoksa (blackout, ada modu, şebeke tamamen çökme durumu) PLL çalışacak referans bulamaz ve senkronizasyon yapamaz. İnverter çıkış üretmez, aktif güç (P) veya reaktif güç (Q) katkısı olmaz. Yani kararlılık desteği de sıfırlanır.
.png)
0 Yorumlar