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Aggregated inverter-based generator model parameterization via online moving horizon estimation using a DER_A smooth mathematical representation
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Abstract
This research proposes a smooth mathematical representation of the aggregated DER_A model. The proposed smooth mathematical representation uses a novel smooth function to represent the saturation function and further uses a proposed method to obtain a smooth dead-band function The impact of the use of smooth functions on the dynamics of the DER_A model states is experimentally presented, and it is also demonstrated by means of electrical signals that the proposed smooth mathematical representation can represent the dynamics of the aggregated DER_A model. This research also proposes a way for parameterizing the DER_A model by using a smooth mathematical representation that is also provided in this research. The proposed methodology involves the use of an online parameterization technique that works in parallel with the electrical system. The methodology consists of five sequential steps, in which each step entails the parameterization of a distinct segment of the DER_A model via the use of the moving horizon estimation technique. Certain steps may be omitted in the representation of a detailed system using the DER_A model, depending on whether it provides voltage support via reactive power or frequency support through active power. Simulation results on a power system with known parameters and a detailed system with many inverter-based generators with unknown parameters demonstrate the effectiveness of the proposed parameterization methodology. The online moving horizon estimation technique provides accurate estimates of the parameters and states representing the dynamics of the detailed system through the DER_Aaggregate model. The voltage, current, and power dynamics of the DER_A model parameterized with the proposed methodology follow with acceptable levels of accuracy the dynamics of the detailed system
Esta investigación propone una representación matemática suave del modelo agregado DER_A. La representación matemática suave propuesta utiliza una nueva función suave para representar la función de saturación y, además, propone un método para obtener una función de banda muerta suave a partir de la función de saturación suave propuesta. Se presenta experimentalmente el impacto del uso de funciones suaves en las dinámicas de los estados y señales eléctricas generadas tanto por el modelo DER_A y la representación matemática propuesta. En este trabajo también se propone una forma de parametrizar el modelo DER_A utilizando la representación matemática propuesta. La metodología propuesta implica el uso de una técnica de parametrización online que trabaja en paralelo con el sistema eléctrico. La metodología consta de cinco pasos secuenciales, en los que cada paso implica la parametrización de una porción del modelo DER_A mediante el uso de la técnica de estimación de horizonte móvil. Algunos pasos pueden omitirse si el sistema detallado que se quiere representar mediante el modelo DER_A, proporciona soporte de voltage a red mediante potencia reactiva o soporte de frecuencia mediante potencia activa. Los resultados de la simulación en un sistema eléctrico con parámetros conocidos y en un sistema detallado con muchos generadores basados en inversores con parámetros desconocidos demuestran la eficacia de la metodología de parametrización propuesta. La técnica de estimación de horizonte móvil en línea proporciona estimaciones precisas de los parámetros y estados que representan la dinámicas del sistema detallado a través del modelo agregado DER_A. Las dinámicas de voltaje, corriente y potencia del modelo DER_A parametrizado con la metodología propuesta siguen con niveles aceptables de precisión las dinámicas del sistema detallado.
Esta investigación propone una representación matemática suave del modelo agregado DER_A. La representación matemática suave propuesta utiliza una nueva función suave para representar la función de saturación y, además, propone un método para obtener una función de banda muerta suave a partir de la función de saturación suave propuesta. Se presenta experimentalmente el impacto del uso de funciones suaves en las dinámicas de los estados y señales eléctricas generadas tanto por el modelo DER_A y la representación matemática propuesta. En este trabajo también se propone una forma de parametrizar el modelo DER_A utilizando la representación matemática propuesta. La metodología propuesta implica el uso de una técnica de parametrización online que trabaja en paralelo con el sistema eléctrico. La metodología consta de cinco pasos secuenciales, en los que cada paso implica la parametrización de una porción del modelo DER_A mediante el uso de la técnica de estimación de horizonte móvil. Algunos pasos pueden omitirse si el sistema detallado que se quiere representar mediante el modelo DER_A, proporciona soporte de voltage a red mediante potencia reactiva o soporte de frecuencia mediante potencia activa. Los resultados de la simulación en un sistema eléctrico con parámetros conocidos y en un sistema detallado con muchos generadores basados en inversores con parámetros desconocidos demuestran la eficacia de la metodología de parametrización propuesta. La técnica de estimación de horizonte móvil en línea proporciona estimaciones precisas de los parámetros y estados que representan la dinámicas del sistema detallado a través del modelo agregado DER_A. Las dinámicas de voltaje, corriente y potencia del modelo DER_A parametrizado con la metodología propuesta siguen con niveles aceptables de precisión las dinámicas del sistema detallado.
Description
Date
2023-12-08
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Keywords
Aggregated model, DER_A model, Smooth function, Smooth mathematical representation, Online parameter estimation, Parameterization methodology