Bu tədqiqat orta gərginlikli sabit cərəyan paylayıcı şəbəkələrdə bir neçə Voltage Source Converter (VSC), Switched-Capacitor DC Transformer (SCDCT) və uzun DC xəttinin eyni sistemdə işləməsi zamanı yarana bilən gərginlik rəqslərinin səbəbini impedans qarşılıqlı təsiri vasitəsilə araşdırır.

Tədqiqatçılar əvvəlcə DAB əsaslı SCDCT-nin kiçik-siqnal giriş impedansı modelini çıxarmış, sonra bu modeli VSC çıxış impedansı və xətt impedansları ilə birləşdirərək çoxterminallı MVDC sistem üçün mənbə–yük impedans qarşılıqlı təsirini təhlil etmişlər.

Nəticələrə görə, uzun xətlərin parazit impedansları və sistemə əlavə edilən SCDCT-lər kritik impedans kəsişmə tezliyini azalda və mənbə ilə yük tərəfi arasındakı faza fərqini artıra bilər. Tədqiqatın nümunə sistemində bir VSC və bir SCDCT sabit olduğu halda ikinci SCDCT əlavə ediləndə faza fərqi 180,1°-yə yüksəlir və sistem rəqsi qeyri-sabitliyə keçir. Bunun əksinə, mənbə tərəfinə əlavə VSC qoşulması ekvivalent mənbə impedansını yenidən formalaşdıraraq sabitliyi bərpa edə bilir.

Tədqiqat həmçinin SCDCT giriş cərəyanının rəqsi komponentini aşkar edən Active Damping Method təklif edir. Nəzarətçi SCDCT giriş impedansına ardıcıl virtual impedans təsiri əlavə etməklə kritik tezlik bölgəsində impedansın qiymətini və fazasını dəyişir. MATLAB/Simulink və Control Hardware-in-the-Loop təcrübələrində bu üsul əvvəl qeyri-sabit olan konfiqurasiyaları yenidən sabit bölgəyə keçirmişdir.

MVDC şəbəkələrində çeviricilərin qarşılıqlı təsiri niyə qeyri-sabitlik yarada bilər?

Ənənəvi passiv elektrik şəbəkələrində xətt impedansı əsasən fiziki R, L və C elementləri ilə müəyyən olunur. Güc elektronikası çeviricilərinin üstünlük təşkil etdiyi DC şəbəkələrində isə idarəetmə dövrələri cihazın terminaldan görünən dinamik impedansını da müəyyən edir.

Buna görə iki cihaz ayrı-ayrılıqda sabit olsa belə, bir-birinə qoşulduqda yaranan mənbə–yük impedans qarşılıqlı təsiri müəyyən tezliklərdə mənfi sönümləmə və rezonans yarada bilər.

SCDCT necə işləyir?

SCDCT-nin switched-capacitor mərhələsi orta gərginlikli girişi bir neçə izolyasiya olunmuş DC səviyyəsinə bölür. Hər aralıq DC port daha sonra Dual Active Bridge modulu vasitəsilə ümumi aşağı gərginlikli DC şinaya qoşulur.

DAB modullarının çıxış gərginliyi Output Voltage Control ilə, aralıq kondensator gərginlikləri isə Voltage Balancing Control ilə tənzimlənir.

Niyə kiçik-siqnal impedans modeli lazımdır?

Sistem sabitliyini qiymətləndirmək üçün çeviricinin yalnız nominal gərginliyi və gücü kifayət deyil. Kiçik bir gərginlik pozuntusuna hansı tezlikdə nə qədər cərəyan cavabı verdiyini bilmək lazımdır.

SCDCT üçün əsas giriş impedansı:

Zin_DCT(s) = ûs1 / îLb

şəklində ifadə olunur.

Tədqiqat switched-capacitor mərhələsini, DAB modullarını, voltage balancing loop, output voltage loop və giriş current loop-un hamısını kiçik-siqnal modelinə daxil etməklə bu impedansı analitik şəkildə çıxarır.

VSC tərəfi necə modelləşdirilir?

VSC-nin AC şəbəkə tərəfindəki dq-axis cərəyan dinamikası və DC-link gərginliyi xəttiləşdirilərək terminal çıxış impedansı əldə edilir.

Beləliklə sistem iki əsas qrupa ayrıla bilər:

• Mənbə tərəfi: VSC çıxış impedansları + müvafiq xətt impedansları.
• Yük tərəfi: SCDCT giriş impedansları + müvafiq xətt impedansları.

Sabitlik hansı meyarla qiymətləndirilir?

Mənbə tərəfinin ümumi ekvivalent impedansı Zo_grid(s), yük tərəfinin ümumi ekvivalent impedansı isə Zi_grid(s) kimi müəyyən edilir.

Bu iki impedansın modullarının kəsişdiyi fc tezliyi üçün faza fərqi araşdırılır. Tədqiqatda istifadə olunan qiymətləndirmədə faza fərqinin 180°-ni keçməsi Nyquist meyarının pozulması və rəqsi qeyri-sabitlik riski deməkdir.

Xətt impedansı niyə kritikdir?

Xətt impedansı nəzərə alınmadıqda yüksək tezlikdə iki ekvivalent impedansın kritik şəkildə kəsişmədiyi vəziyyət əldə oluna bilər.

Xətlərin induktiv və rezistiv xüsusiyyətləri əlavə edildikdə mənbə tərəfinin impedansı yüksəlir və impedans kəsişməsi daha aşağı tezliklərə keçir.

Tam yükdə SCDCT giriş impedansı da azaldığı üçün faza marjası daha da kiçilə bilər.

SCDCT sayı artarsa nə baş verir?

Bu sınaq sistemi daxilində əlavə olunan SCDCT-lər yük tərəfi impedansının qiymətini dəyişərək kəsişmə tezliyini aşağı salır və faza fərqini artırır.

VSC sayı artarsa nə baş verir?

Mənbə tərəfinə əlavə olunan VSC-lər paralel qoşulma vasitəsilə ekvivalent mənbə impedansını dəyişdirərək kritik kəsişməni daha yüksək tezliyə və daha kiçik faza fərqinə aparır.

Qeyri-sabitliyin fiziki nəticəsi nədir?

g=1 və h=2 simulyasiyasında DC şina gərginliyində 2469 V amplitudlu, təxminən ±%24,69 nisbətində rəqs yaranmışdır.

Bu rəqs aralıq kondensatorlara və LVDC çıxışına da ötürülərək enerji keyfiyyətini pisləşdirir.

Aktiv sönümləmə idarəetməsi nə edir?

Aktiv sönümləmə üsulu SCDCT giriş cərəyanının sabit komponentini aşağıkeçirən filtrlə ayırır. Həqiqi cərəyanla bu komponent arasındakı fərq rəqsi komponent kimi qəbul edilir və PI nəzarətçiyə göndərilir.

Nəzarətçi əlavə duty-cycle düzəlişi yaradır. Bu düzəlişin impedans baxımından təsiri ardıcıl virtual impedans əlavə olunması ilə ifadə edilir:

Zin_IR = Zin_DCT + ZSVI

Normal sabit vəziyyətdə süzülmüş cərəyanla ölçülən cərəyan eyni olduğundan aktiv sönümləmə çıxışı sıfıra yaxınlaşır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqatın metod axını

1. SCDCT-nin averaged-value modeli qurulmuşdur.
2. Model iş nöqtəsi ətrafında xəttiləşdirilmişdir.
3. SCDCT giriş impedansı analitik şəkildə çıxarılmışdır.
4. VSC terminal çıxış impedansı yaradılmışdır.
5. Uzun xətlərin impedansı mənbə və yük tərəfi modellərinə əlavə edilmişdir.
6. Bode və impedans kəsişmə təhlili ilə sabitlik sərhədləri müəyyən edilmişdir.
7. MATLAB/Simulink ilə qeyri-sabitlik ssenariləri təsdiqlənmişdir.
8. SCDCT üçün Active Damping Method hazırlanmışdır.
9. Üsul Typhoon HIL və PE-Expert4 əsaslı CHIL platformasında sınaqdan keçirilmişdir.

ADM sabitlik sərhədini necə dəyişdirdi?

Simulyasiyada sönümləmə nə qədər sürətlidir?

ADM 0,25 saniyədə aktivləşdirildikdə simulyasiyadakı MVDC şina gərginliyi təxminən 12,5 ms ərzində yenidən sabitləşmişdir.

HIL təcrübəsi nəzəri sərhədi təsdiqlədimi?

Bəli. HIL sistemində:

• 1 VSC + 1 SCDCT sabit,
• 1 VSC + 2 SCDCT qeyri-sabit,
• 2 VSC + 2 SCDCT yenidən sabit

olaraq ölçülmüşdür.

Qeyri-sabit konfiqurasiyadakı eksperimental rəqs tezliyi 243 Hz olmuş və nəzəri olaraq təxmin edilən 242 Hz ətrafındakı qiymətlə yaxınlıq göstərmişdir.

HIL təcrübəsində ADM-nin təsiri

1 VSC + 2 SCDCT konfiqurasiyasında aktiv sönümləmə işə salındıqdan sonra sistem təxminən 21 ms ərzində sabit vəziyyətə çatmışdır.

MVDC şina təxminən 10 kV-da qalmış, SCDCT-nin aşağı gərginlik çıxışı təxminən 750 V-a yerləşmiş və VSC-nin AC tərəfindəki üçfazalı cərəyanlar yenidən düzgün sinusoidal formaya qayıtmışdır.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• SCDCT giriş impedansı kiçik-siqnal modeli vasitəsilə analitik şəkildə çıxarıla bilər.
• MVDC sisteminin sabitliyi yalnız bir çeviricidən deyil, mənbə və yük tərəfinin birgə impedans qarşılıqlı təsirindən asılıdır.
• Uzun xətt impedansı sabitlik marjasını azalda bilər.
• Araşdırılan parametrlərdə SCDCT sayının artması sabitliyi pisləşdirə bilər.
• Araşdırılan konfiqurasiyada VSC sayının artırılması faza marjasını böyüdə bilər.
• Aktiv sönümləmə SCDCT giriş impedansını virtual ardıcıl impedans vasitəsilə yenidən formalaşdıra bilər.
• Qeyri-sabit g=1,h=2 və g=1,h=3 ssenariləri ADM ilə yenidən sabitləşdirilmişdir.
• Nəzəri sərhəd, MATLAB/Simulink və CHIL nəticələri eyni ümumi mexanizmi dəstəkləyir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

• İki SCDCT olan bütün MVDC sistemlərinin qeyri-sabit olacağı göstərilməmişdir.
• Daha çox VSC-nin hər sistemdə mütləq sabitliyi artıracağı sübut edilməmişdir.
• ADM-nin bütün çevirici topologiyalarında və bütün parametr kombinasiyalarında eyni performansı göstərəcəyi təsdiqlənməmişdir.
• Üsul real kommersiya MVDC şəbəkəsində uzunmüddətli sahə sınağı ilə təsdiqlənməmişdir.
• HIL doğrulaması fiziki güc mərhələsinin tammiqyaslı sahə istismarına ekvivalent deyil.
• Heterogen VSC, SCDCT və xətt parametrləri üzrə geniş eksperimental təsdiqləmə aparılmamışdır.
• Mənbənin “universally applicable” ifadəsi bütün mümkün şəbəkələrdə eksperimental olaraq sübut edilmiş universallıq demək deyil.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal başlıq:Stability Assessment and Enhancement of Converter-Dominated MVDC Systems With Multiple Switched Capacitor DC Transformers and Multiple Voltage Source Converters.

Müəlliflər: Gengzhe Wang, Dingyu Zheng, Yixin Pan, Huan Yang, Bo Zhao, Hongkun Lv, Kang Zhang.

Qurumlar: College of Electrical Engineering, Zhejiang University; State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute.

Mənbə növü: Həmkar rəyindən keçməmiş preprint.

Tarix: 14 iyun 2026.

SSRN: 6963467.

Jurnal statusu: Mənbədə “Preprint submitted to International Journal of Electrical Power & Energy Systems” ifadəsi var; bu, məqalənin qəbul edildiyi və ya dərc olunduğu demək deyil.

Əsas sistem: 10 kV MVDC şina, çoxsaylı VSC, çoxsaylı SCDCT və uzun DC xətləri.

SCDCT alt strukturu: Switched-Capacitor modulları + Dual Active Bridge modulları.

Əsas metod: Kiçik-siqnal impedans modelləşdirməsi, Bode təhlili, mənbə–yük impedans qarşılıqlı təsiri və faza fərqinin qiymətləndirilməsi.

Sabitlik sərhədi: Impedans modullarının kəsişdiyi tezlikdə təxminən 180° faza fərqi kritik sərhəd kimi istifadə edilmişdir.

Təklif olunan idarəetmə: Active Damping Method; aşağıkeçirən filtr, PI idarəetməsi və ardıcıl virtual impedans təsiri.

Simulyasiya: MATLAB/Simulink.

Real vaxt doğrulaması: Typhoon HIL güc mərhələsi + PE-Expert4 idarəetmə sistemi ilə CHIL platforması.

Mühüm simulyasiya nəticəsi: g=1,h=2 qeyri-sabit vəziyyətdə MVDC şina rəqsi təxminən ±%24,69.

Mühüm eksperimental nəticə: HIL-də eyni g=1,h=2 vəziyyəti təxminən 243 Hz rəqslə qeyri-sabitdir; ADM aktivləşdirildikdən sonra təxminən 21 ms ərzində sabitləşmişdir.

Mühüm model məhdudiyyəti: Əsas sistem təhlilində VSC, SCDCT və xətt parametrlərinin öz qrupları daxilində eyni olduğu fərz edilmişdir.

Maliyyələşdirmə: Smart Grid-National Science and Technology Major Project, 2024ZD0801700; State Grid Corporation of China Science and Technology Project, 5211DS25000T.

Maraqların toqquşması: Müəlliflər məlum maliyyə və ya şəxsi maraqların toqquşmasının olmadığını bildirmişlər.

Lisenziya: Yüklənmiş preprintdə yoxlana bilən açıq Creative Commons lisenziyası göstərilmədiyi üçün açıq yenidən istifadə lisenziyası fərz edilməmişdir.

Verianla metod qeydi: Bu məzmun mənbə preprintin paraqraf-paraqraf Azərbaycan dilinə tərcüməsi deyil. SCDCT kiçik-siqnal modeli, VSC terminal impedansı, xətt impedansı, çevirici sayı, Bode sabitlik sərhədi, aktiv virtual impedans üsulu, MATLAB/Simulink nəticələri və CHIL doğrulaması müstəqil öyrədici struktur daxilində yenidən təşkil edilmişdir. Mənbənin eksperimental olaraq təsdiqləmədiyi sahə miqyası və universal tətbiqolunma nəticələri əlavə edilməmişdir.