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Comprehensive modeling and analysis of power hardware-in-the-loop standard unintentional islanding tests for power inverters
Desarden Carrero, Edgardo
Desarden Carrero, Edgardo
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Abstract
The increase in distributed energy resources (DERs) and rigorous IEEE 1547 ride-through requirements have raised concerns about inverter-based DERs’ ability to detect and mitigate unintentional islanding (UI) incidents while supporting the grid under voltage and frequency abnormalities. The traditional UI test uses a physical RLC load bank, while a recently added Power Hardware in the Loop (PHIL) method offers a faster approach. However, the literature on implementing and validating UI tests using PHIL per IEEE P1547 standards is limited. The interaction of many dynamics within the PHIL testbed introduces uncertainties leading to errors and issues when evaluating UI tests for power inverters with grid support functions (GSFs). In this work, a comprehensive stability and accuracy assessment of the ideal transformer method (ITM) within the PHIL testbed and detailed Simulink and ODE models provide valuable insights into the system performance and dynamics. Experimental results indicate parallelism in behavior across the models, confirming the PHIL testbed's efficacy.
El incremento de fuentes de energía distribuidas (DER) junto a rigurosos requerimientos para el soporte de la red eléctrica ha creado preocupación sobre la efectividad de las DER basadas en inversores de potencia para detectar y manejar incidentes de aislamiento no intencionados (UI) mientras brindan apoyo a la red ante anomalías de voltajes y frecuencia. La prueba tradicional de UI utiliza un banco de carga RLC, mientras que el método por bucle de potencia (PHIL) ofrece un enfoque más versátil. Sin embargo, la literatura referente a la implementación y validación de la prueba de UI utilizando PHIL basada en la IEEE 1547 es limitada. La interacción de muchas dinámicas dentro de la plataforma PHIL introduce incertidumbres que pueden conllevar a errores cuando se evalúan las pruebas de UI para inversores con funciones de soporte de red (GSFs). En este trabajo una evaluación comprensiva de la estabilidad y la precisión del método del Transformador Ideal (ITM) en la plataforma PHIL junto con modelos detallados realizados en MATLAB/Simulink y con ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) proveen una valiosa perspectiva de la dinámica del sistema. Los resultados experimentales indican paralelismo en el comportamiento entre los modelos lo cual confirma la eficacia de la plataforma PHIL.
El incremento de fuentes de energía distribuidas (DER) junto a rigurosos requerimientos para el soporte de la red eléctrica ha creado preocupación sobre la efectividad de las DER basadas en inversores de potencia para detectar y manejar incidentes de aislamiento no intencionados (UI) mientras brindan apoyo a la red ante anomalías de voltajes y frecuencia. La prueba tradicional de UI utiliza un banco de carga RLC, mientras que el método por bucle de potencia (PHIL) ofrece un enfoque más versátil. Sin embargo, la literatura referente a la implementación y validación de la prueba de UI utilizando PHIL basada en la IEEE 1547 es limitada. La interacción de muchas dinámicas dentro de la plataforma PHIL introduce incertidumbres que pueden conllevar a errores cuando se evalúan las pruebas de UI para inversores con funciones de soporte de red (GSFs). En este trabajo una evaluación comprensiva de la estabilidad y la precisión del método del Transformador Ideal (ITM) en la plataforma PHIL junto con modelos detallados realizados en MATLAB/Simulink y con ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) proveen una valiosa perspectiva de la dinámica del sistema. Los resultados experimentales indican paralelismo en el comportamiento entre los modelos lo cual confirma la eficacia de la plataforma PHIL.
Description
Date
2024-05-10
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Keywords
PHIL, Unintentional islanding, IEEE P1547, Grid support functions, Ideal Transformer Method