گرڈ کے لیے ایک مصنوعی ہم وقت ساز جنریٹر (VSG) میں مصنوعی جڑت-پاور کنورژن سسٹمز (PCS) کی تشکیل

ہوا اور شمسی توانائی کی بڑھتی ہوئی رسائی اور روایتی ہم آہنگی یونٹس کے مسلسل ختم ہونے کے ساتھ، بجلی کے نظام میں داخل ہو رہے ہیںکم-جڑتا دور. پاور کنورژن سسٹمز (PCS) فوٹوولٹک اور انرجی سٹوریج کے لیے، بطور انورٹر-بیسڈ پاور الیکٹرانک ڈیوائسز، ان میں کوئی گھومنے والے روٹرز نہیں ہوتے ہیں اور ان میں کوئی قدرتی گردشی جڑتا نہیں ہوتا ہے۔ ایک بار پاور گرڈ میں خلل واقع ہونے کے بعد، تعدد کی تبدیلی کی شرح (RoCoF) تیزی سے بڑھ جائے گی، آسانی سے جھڑپوں کی خرابیوں اور بڑے-سیل آف-گرڈ واقعات کو متحرک کر دے گی۔

کی بنیادی ٹیکنالوجیز میں سے ایکگرڈ-کی تشکیل (GFM) PCSہےمصنوعیہم وقت ساز جنریٹر (VSG) الگورتھم. یہ سافٹ ویئر میں سنکرونس جنریٹرز کی روٹر موشن مساوات کو حل کرتا ہے اور کوڈ کے ذریعے مصنوعی گردشی جڑتا بناتا ہے، جامد پاور الیکٹرانک آلات کو روایتی بھاپ یا ہائیڈرو الیکٹرک پیدا کرنے والی اکائیوں کی طرح جڑتا مدد فراہم کرنے کے قابل بناتا ہے۔ یہ کمزور گرڈ منظرناموں میں توانائی کے ذخیرہ کے مستحکم آپریشن کے لیے بھی کلید ہے۔

I. VSG کا بنیادی اصولمصنوعی جڑتا

روایتی ہم وقت ساز جنریٹر بڑے پیمانے پر روٹرز میں محفوظ حرکی توانائی پر انحصار کرتے ہیں۔ جب گرڈ فریکوئنسی گرتی ہے تو، روٹرز تیز رفتار تعدد کے تغیر کو روکنے کے لیے حرکی توانائی جاری کرتے ہیں۔ جب فریکوئنسی بڑھتی ہے، تو وہ فریکوئنسی اسپائکس کو روکنے کے لیے اضافی طاقت جذب کرتے ہیں، بنیادی طور پر ایک جسمانی فلائی وہیل اثر بناتے ہیں۔

VSG مکینیکل اجزاء پر منحصر نہیں ہے۔ اس کے بجائے، یہ پی سی ایس کنٹرولر کے اندر روٹر موشن مساوات کو حل کرتا ہے:

J: مصنوعیجڑتا کا لمحہ(سافٹ ویئر کے پیرامیٹرز کے ذریعہ ترتیب دیا گیا)

Pₘ: مصنوعی مکینیکل پاور کا حوالہ

Pₑ: PCS کی حقیقی برقی مقناطیسی پاور آؤٹ پٹ

D: مصنوعی ڈیمپنگ گتانک

ω: پی سی ایس کی اندرونی مصنوعی کونیی رفتار

ωg: ماپا ہوا گرڈ کونیی رفتار

جب پاور گرڈ میں بجلی کی کمی واقع ہوتی ہے اور گرڈ زاویہ کی رفتار ωg کم ہوتی ہے، تو مساوات میں طاقت کی ایک غیر متوازن اصطلاح ظاہر ہوتی ہے۔ کنٹرولر فوری طور پر انرجی سٹوریج بیٹری سے برقی توانائی کھینچتا ہے اور اضافی جڑتا پاور آؤٹ پٹ کرتا ہے۔تعدد کی تبدیلی کی شرح کو محدود کریں (RoCoF)اور فریکوئنسی ڈراپ کو سست کریں۔ اس کے برعکس، پاور سرپلس اور فریکوئنسی میں اضافے کی صورت میں، PCS تیز رفتار تعدد میں اضافے کو دبانے کے لیے اضافی طاقت جذب کرتا ہے۔

II عام VSG کا تجزیہمصنوعی جڑتاکوڈ (MATLAB مثال)

ذیل میں Synthetic inertia کنٹرول کے لیے ایک عام نفاذ کوڈ ہے:

Synthetic inertia time constant Tᵥᵢᵣₜ کی وضاحت کریں، عام طور پر 2~8 s سے لے کر، جڑتا کی حمایت کی طاقت کو ظاہر کرتا ہے۔

بنیادی زاویہ فریکوئنسی کا حساب لگائیں ​​​ωbₐₛₑ ریٹیڈ فریکوئنسی سے، پھر جڑتا کا مصنوعی لمحہ اخذ کریں ​​​Jᵥᵢᵣₜ؛

مسلسل دو ٹائم سٹیمپ پر نمونہ گرڈ فریکوئنسی اور کونیی فریکوئنسی کی تبدیلی کی شرح dω/dt (RoCoF کے مطابق) کی گنتی کریں؛

Jᵥᵢᵣₜ اور کونیی فریکوئنسی تغیر کی شرح کا استعمال کرتے ہوئے اضافی inertia پاور Pᵢₙₑᵣₜᵢₐ کا حساب لگائیں؛

Pᵣₑfₜₒₒₜₐₗ حتمی PCS آؤٹ پٹ پاور کمانڈ حاصل کرنے کے لیے اصل پاور ریفرنس Pᵣₑf پر جڑتا پاور کو سپرپوز کریں۔

III VSG کے درمیان ضروری فرقمصنوعی جڑتااور گرڈ-فالونگ (GFL)

مندرجہ ذیل کنورٹرز کے لیے گرڈ-کی بنیاد یہ ہے کہ گرڈ بذات خود ایک سخت وولٹیج ماخذ کے طور پر کام کرتا ہے۔ بڑی لائن کی رکاوٹ کے ساتھ کمزور گرڈز میں، پوائنٹ آف کامن کپلنگ (PCC) پر وولٹیج آسانی سے بڑھ جاتا ہے، فیز-مقفل لوپ استحکام کھو دیتا ہے، اور اضافی مصنوعی جڑتا کا اثر بہت کمزور ہو جاتا ہے۔

GFM VSG PCS اب بیرونی سخت گرڈ پر منحصر نہیں ہے اور خود ایک وولٹیج اینکر کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہاں تک کہ جب گرڈ شارٹ-سرکٹ ریشو (SCR) 1.5 یا اس سے کم ہو جاتا ہے، یہ مستحکم طور پر مصنوعی جڑتا پیدا کر سکتا ہے اور سسٹم کے دوغلے پن کو دبا سکتا ہے۔

چہارم انجینئرنگ کے نفاذ کے لیے ڈیزائن کے تحفظات

کی ٹیوننگمصنوعی جڑتاپیرامیٹرز

Tᵥᵢᵣₜ بڑا ہونے پر بہتر نہیں ہے۔ ضرورت سے زیادہ بڑا Jᵥᵢᵣₜ کم-فریکوئنسی دولن متعارف کرواتا ہے۔ ایک حد سے زیادہ چھوٹی قدر ناکافی جڑتا مدد فراہم کرتی ہے اور RoCoF کو روکنے میں ناکام رہتی ہے۔ انجینئرنگ کی مشق میں،انکولی متغیر جڑتاعام طور پر اپنایا جاتا ہے: اضافہJتیز تعدد کے اتار چڑھاو کے دوران اور کمJمستحکم-ریاست کے حالات میں استحکام اور متحرک ردعمل کو متوازن کرنے کے لیے۔

توانائی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کی پابندیاں
Synthetic inertia کے لیے تمام توانائی توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹری سے آتی ہے۔ قلیل مدتی جڑتا سپورٹ چارجنگ اور ڈسچارج کو متحرک کرتا ہے۔ ڈیزائن کے دوران، بیٹری کی طاقت اور اسٹیٹ آف چارج (SOC) رینج کی تصدیق کرنا ضروری ہے تاکہ بار بار جڑتا ردعمل کی وجہ سے حفاظتی کارروائیوں کی-کی-محدودیت کو روکا جا سکے۔

ہارڈ ویئر بینڈوتھ کی رکاوٹ
اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ VSG Synthetic inertia algorithm کو کتنی اچھی طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہے، یہ پاور ڈیوائسز کی سوئچنگ کی رفتار سے محدود ہے۔ کم سوئچنگ فریکوئنسی کے ذریعہ متعارف کرایا گیا کنٹرول تاخیر جڑتا کی کارکردگی کو کمزور کرتا ہے اور یہاں تک کہ ذیلی ہم آہنگی دولن کو بھی آمادہ کر سکتا ہے۔ اعلی-بینڈوڈتھ SiC پاور ماڈیول اعلی-کارکردگی والے GFM PCS کے لیے ہارڈ ویئر کی بنیاد بناتے ہیں۔

V. صنعتی قدر کا خلاصہ

دنیا بھر میں گرڈ کوڈز (ENTSO-E NC RfG 2.0، UK GC0137، چین کا کوڈ برائے ڈیزائن برائے الیکٹرو کیمیکل انرجی سٹوریج سٹیشن) نے آہستہ آہستہ گرڈ بنانے کی صلاحیت کو اختیاری فنکشن سے لازمی گرڈ انٹر کنکشن تھریش میں اپ گریڈ کیا ہے۔

VSG مصنوعی جڑتا بنیادی طور پرسافٹ ویئر الگورتھم اور ہائی-اسپیڈ پاور الیکٹرانک ہارڈ ویئر کے ذریعے توانائی ذخیرہ کرنے والے PCS پر ہم وقت ساز جنریٹرز کے روٹر کی جڑت کو نقل کرتا ہے. بڑے-ونڈ اور سولر گرڈ کے انضمام کے ساتھ نئے-قسم کے پاور سسٹم میں، گرڈ کی مصنوعی جڑت-بنانے والی PCS گرڈ فریکوئنسی استحکام کو برقرار رکھنے اور گرڈ کے نئے انرجی بیسز کے کنکشن کی حفاظت کی ضمانت دینے کے لیے بنیادی ٹیکنالوجی بن رہی ہے۔