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Caratterizzazione sperimentale del comportamento di una porzione della Test Facility durante il funzionamento in isola elettrica e studio delle interazioni tra generatori statici con controllo droop in isola

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Caratterizzazione sperimentale del comportamento di una porzione della Test Facility durante il funzionamento in isola elettrica e studio delle interazioni tra generatori statici con controllo droop in isola

Analisi, simulazione e prova sperimentale di algoritmi di controllo droop dedicati alla gestione di una microrete durante la transizione e l’esercizio in isola elettrica. Il focus dell’attività è volto a raccogliere dati relativi al funzionamento in isola di una porzione della Test Facility, in presenza di uno o più generatori statici (inverter).

L’obiettivo della ricerca è quello di gestire la transizione e il funzionamento in isola di una microrete attraverso lo sviluppo di algoritmi di controllo di tipo droop. L’attività svolta comprende simulazioni e verifiche sperimentali volte a caratterizzare il comportamento di una porzione della Test Facility (TF) digenerazione distribuita di RSE durante la transizione ed il funzionamento in isola in presenza di uno o più inverter dotati di sistema di controllo droop. Le simulazioni sono state effettuate in ambiente ATP (Alternative Transients Program), prendendo come riferimento per il modello di inverter il Front Enddella rete sperimentale in corrente continua presente nella TF. Questa stessa macchina è stata utilizzata per lo svolgimento delle prove in campo.Le relazioni di droop, ossia i legami tra le grandezze elettriche della rete (tensione e frequenza) e la potenza (attiva e reattiva) erogata dal generatore, possono assumere differenti caratteristiche: “induttiva” (V=f(Q), f=f(P)), “resistiva” (V=f(P), f=f(Q)) e “mista” (V=f(P,Q), f=f(P,Q)). In letteratura, la scelta della caratteristica è fatta dipendere dal rapporto R/X dell’impedenza di linea; l’attività svolta in RSE dimostra invece che, nel sistema in esame, è principalmente la tipologia di carico a determinare tali legami. I risultati di simulazione hanno evidenziato come la caratteristica di droop resistiva sia la piùopportuna per far fronte a qualsiasi configurazione della microrete. Sono state simulate due differenti tipologie di controllo droop: convenzionale (conventional droop) ed inverso (inverse droop). Nel primo caso la macchina risulta essere un generatore di tensione, i cui riferimenti di ampiezza e di fase vengono però variati in base all’errore tra la potenza (attiva e reattiva) effettivamente erogata e quella di riferimento. Nel secondo caso la macchina risulta equivalente ad ungeneratore di corrente modificato, i cui riferimenti di potenza variano in funzione degli errori di tensione e di frequenza. Le prestazioni di entrambe le tipologie di controllo sono state verificate per differenti tipologie di carico: carichi lineari RLC, un motore asincrono direttamente connesso alla rete, un ponte a diodi, un ponte a tiristori e varie combinazioni dei suddetti. Il confronto effettuato mostra che a livello statico la prestazione migliore è garantita dal controllo conventional droop; dal punto di vista dinamico la risposta più veloce è data dal controllo inverse droop: una maggiore velocità significa una minore perturbazione istantanea di tensione o di frequenza, ma anche possibili sovraelongazioni e “brusche”risposte in potenza. I risultati sperimentali confermano quanto visto in simulazione, validando di fatto che il controllo inverse droop con caratteristica resistiva è in grado di gestire in modo stabile la transizione in isola ed ilsostentamento della stessa in presenza di differenti tipologie di carico.

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