关注电网稳定性：用 PHIL 测试电网成形换流器

能源转型正在迅速加速。随着全球逐渐摒弃化石燃料，转而使用可再生能源，我们的能源供应结构正在发生重大变化。几十年来一直提供稳定能源供应的大型集中式发电厂正逐渐被小型分散式发电装置所取代。这种变化对电网产生了根本性的影响。淘汰大型传统发电厂所带来的关键挑战之一是电网惯性的丧失。传统上，这些发电厂的发电机旋转体对电网具有稳定作用。

如果没有这种惯性，电网就更容易受到波动的影响，并可能变得不稳定，这就需要采取新的方法来保持稳定。人们已经认识到了这种情况，德国的系统稳定路线图等努力就证明了这一点。

为了应对这一挑战，风能和太阳能发电厂、电动汽车充电器等分散式发电装置和负载必须为电网稳定做出贡献。这就是逆变器的电网形成控制概念发挥作用的地方。近年来，人们对这些概念进行了广泛研究，以确保电网在没有传统惯性的情况下也能保持稳定。人们发明了不同的基于逆变器的电网形成控制方法，其中最有前途的控制方法是基于垂变的控制方法，几十年来，这种方法已在许多岛屿电网项目中得到验证。为了与其他基于逆变器的资源和负载同步，必须采用合适的限流方法。Fraunhofer IEE 的 SelfSync+ 和 SelfLim 就是应对这一控制挑战的解决方案之一--无论是在微电网、互联电网还是在孤岛模式中。要验证电网形成控制概念，就必须测试各种电网场景，从参与人数较少的小型微电网到更复杂的电网结构。弗劳恩霍夫 IEE 利用先进的测试技术，如电力硬件在环 (PHIL)，结合功能强大的实时计算机和快速控制原型 (RCP) 系统。在全球许多委员会（如 CIGRE、FNN 和 CENCLEC）中进行讨论，以便在标准中进一步采用。

从图中可以看到一个示例测试平台，其中包括一个以 RCP 模式配置的并网逆变器，该逆变器与负载和 PHIL 系统相连。RCP 逆变器执行所需的控制模型，在本例中，它是一个具有电流限制的并网控制。PHIL 系统由 OPAL-RT OP4512 实时系统和作为 PHIL 放大器的 RICOSO 组成，模拟带负载的小型电网和另一种成网方式。模拟电网通过放大器与真实电网相连，从而通过可扩展的模拟电网扩展真实电网部分。这种配置可对真实电网中的逆变器行为进行全面的闭环测试，并验证各种条件下的电网稳定性，确保连接的 RICOSO RCP 与电网形成控制符合现代能源系统的要求。因此，RCP 和 PHIL 是验证控制策略的重要工具，也是将测试网络扩展到复杂、真实电网结构的关键组成部分。这些技术的使用为研究人员评估并网逆变器的性能提供了无限可能。