Til hovedinnhold

Virtuelle synkronmaskiner

Virtuelle synkronmaskiner

Konseptet med regulering av kraftelektronikkomformere som virtuell synkronmaskin (VMS) er under utvikling til å bli en fleksibel tilnærming for kraftelektronikkregulering i kraftsystemapplikasjoner.

Hovedmotivasjonene for å utvikle denne typen kontrollstrukturer er:

  • Å emulere svingmasse med kraftelektroniske omformere for distribuert kraftproduksjon og energilagringssystemer. I en Europeiske sammenheng er dette viktig på grunn av planlagt omfattende utfasing av storskala termisk produksjon og den økende andelen vindkraft og solcellepaneler med kraftelektronikkbasert nettilkobling. Man kan oppnå emulering av treghetsmasse fra slike systemer på mange ulike måter, men VMS-basert regulering gir mulighet for drift under en lang rekke systemforhold, inkludert tilfeller der kraftsystemet domineres av kraftelektroniske omformere og ikke har generatorer med fysisk svingmasse på nettet.
  • Å oppnå en fleksibel reguleringsstrategi for både nett-tilkoblet drift og øy-drift. I denne sammenhengen kan VSM-basert regulering muliggjøre overgang mellom nettintegrert drift og øy-drift av enkeltomformere eller grupper av omformere, uten at reguleringssystemet må omkonfigureres. Relevante bruksområder kan være i en lang rekke kraftsystemer, inkludert mikro-nett i distribusjonssystemet, frittstående kraftsystemer for øyer uten nettilgang eller i utviklingsland, industrielle kraftsystemer som eksempelvis AC-distribusjon ombord på skip, kraftforsyning for offshore oljeplattformer, eller HVDC-tilkoblede offshore vindkraftanlegg.

Konseptet med VMS-basert kontroll kan brukes i energilagringssystemer samt for produksjon og last med kraftelektroniske nett-tilkobling og en viss grad av lokal energibuffer. I et framtidig SmartGrid kan VSM-basert regulering være relevant eksempelvis for elbilladere.

Vår kompetanse og våre tjenester:
SINTEF har erfaring innen design og analyse av VSM-baserte reguleringsstrategier for ulike bruksområder. Tidligere aktiviteter omfatter utvikling, simulering og analyse av VSM-baserte reguleringssystemer for en lang rekke anvendelser, fra elbilladere til HVDC-omformere for integrering av vindkraft. Utviklede reguleringsstrategier har også blitt testet eksperimentelt i småskala laboratorieeksperimenter. Aktivitetene relatert til analyse og simulering av VSM-baserte reguleringsstrategier har også omfattet småsignal-modellering og stabilitetsstudier av VSM-er integrert i relevante kraftsystemkonfigurasjoner.

Oppgaver/forskningsområder:

  • Utvikling, analyse, sammenligning og forbedring av VSM-baserte reguleringsstrategier
  • Praktisk implementering og testing av VSM-baserte energiomformingssystemer
  • Analyse og evaluering av mulige bruksområder for ulike VSM-implementasjoner
  • Småsignal-modellering og stabilitetsanalyse av VSM-er og kraftsystemer som inneholder VSM-er

Status:

  • VSM-baserte kontrollstrategier har vært brukt i flere forskningsprosjekter
  • Et pågående, internt finansiert forskningsprosjekt over 3 år er dedikert til utvikling og analyse av VSM-baserte reguleringsstrategier for kraftelektroniske omformere.
  • En rekke utfordringer relatert til ulike bruksområder og implementasjoner av VSMer, har blitt analysert i samarbeid med Professorer, forskere og studenter ved NTNU.

Relevante prosjekt:


Dette er en del av vår kompetanse på Kraftelektronikk   

Forsker