Бу изилдөө, зайыф бөлүштүрүү тармактарыне багланан электр унаа кубаттоо станцияларындаки тармак түзүүчү өзгөрткүчтөрдүн (grid-forming converter, GFM) кыска туташуу жана чыңалуу түшүшү сырасында олуштурабилежеги ашыкча токы чектеркен чыңалуу колдоо жөндөмүни корумайы максатлайан уйарланабилир бир контрол ыкмасы гелиштирийор. Йөнтем, өзгөрткүч токыны gerçek zamanlı катары сыныфландырыйор; орто деңгээлдеги ашыкча токда виртуалдык реактансы сызыктуу жана сызыктуу эмес теримлерле кадемели түрдө артырарак “йумушак” чеклама, катуу ашыкча токда исе виртуалдык реактансы даха фазла йүкселтип геректигинде илгили IGBT көпүрө колунун сүрме сигналлерини блоке едерек “серт” чеклама уйгулуйор. StarSim-RCP + StarSim-HIL платформаундаки сыноолерде орта деңгээл бузулууда эң жогорку фаза тогу 50 А'дан 42 А'йа, шиддетли бузулууда исе 90 А'дан 62 А'йа дүшүрүлмүш; arıza кийинсы номиналдык токко кайтуу сүреси сырасыйла 55 мс'ден 35 мс'йе жана 65 мс'ден 45 мс'йе кысалмыштыр. Ошентсе да натыйжалар толук масштабдуу бир чыныгы кубаттоо станциясы талаа эксперименти дегил, RCP/HIL табанлы електроманйетик гечижи дурум валидациясыдыр; асимметриялуу бузулуулар жана чок дүшүк кыска туташуу катышына сахип шебекелер бул изилдөөда ырасталган эмес.

Түркия жагынан изилдөө, айрыкча жогорку кубаттуу электр унаа кубаттоо объекттеринин зайыф дагытым нокталарына багланмасы дурумунда өзгөрткүч корумасы менен шебеке чыңалуу колдоосуни бирге маанилендирен контрол архитектуралери жагынан маанилүү. Бирок изилдөөдөки 20 кВА өзгөрткүч, 380 В шебеке, ток чектери, хат емпеданслары жана arıza сенарйолары Түркия'деки чыныгы бир шарж тесисине түздөн-түз актарылмамалыдыр. Йерел колдонмо үчүн бөлүштүрүү тармагынин кыска туташуу кубаты/SCR маании, коргоо координациясы, өзгөрткүч жарым өткөргүч чектери, шарж гүжү, байланыш тоположиси жана чыныгы талаа бузулууларыйла йениден валидация герекир.

Изилдөөнүн негизги маселе недир?

Йүксек гүчлү электр унаа (EV) кубаттоо станциялары, беслеме ноктасынын хат сонларында же кыска туташуу кубаттуулукси чектелген бараларда булунмасы халинде шебекейле гүчлү динамик өз ара аракетлере гиребилир. Изилдөөдө айрыкча дүшүк кыска туташуу катышлы алсыз тармактарда GFM өзгөрткүчтүн чыңалуу колдоосу менен линия импедансы арасындаки өз ара аракетин кыска туташуу же чыңалуу түшүшү сырасында өзгөрткүч токыны тез йүкселтебилежеги еле алынмактадыр.

Ашыры ток гана жарым өткөргүч ачкычларын термал жана електриксел зорланмасыны артырмакла калмайабилир; изилдөөнүн черчевесинде DC бара чыңалууи далгаланмалары, AC тарафында чыңалуу бузулуусы жана башкаруу туруксуздугу коркунучи да эске алынмактадыр. Темел tasarım маселе бу неденле гана “токы мүмкүн олдугу кадар күчүлтмек” дегилдир. Дөнүштүрүжү ошол эле убакытда GFM ишлевинин маанилүү парчасы олан чыңалуу колдоосуни мүмкүн олдугунжа сүрдүребилмелидир.

Неден туруктуу виртуалдык импеданс йерине адаптивдүү виртуалдык реактанс?

Изилдөөдө инжеленен literatür черчевесине ылайык туруктуу виртуалдык импеданс кулланымы, сери бир реакторүн ток чектегич еткисини программалык камсыздоосал катары таклит ечыгымлир. Факат виртуалдык импедансын герегинден чоң сечилмеси ички ток контурунүн тилке кеңдигини жана динамикалык демпфирлөөйи олумсуз еткилейебилир; дүшүк сечилмеси исе агыр бузулууларда йетерли ток чектөөсы сагламайабилир.

Изилдөөчүлөрын чөзүмү, виртуалдык реактансы сабит быракмак йерине өлчүлен ашыкча токын шиддетине ылайык бөлүк-бөлүк дегиштирмектир. Бөйлеже орта деңгээл бузулууда контрол йапысына ани чоң мүдаабалга йапылмазкен, жидди бузулууда даха гүчлү бир корума катманы деврейе сокулмактадыр.

Шебеке олуштуран өзгөрткүч насыл контрол едилийор?

Изилдөөнүн електриксел тоположисинде эки деңгээлдүү үч фазалуу өзгөрткүч бир LC фильтр үстүндөн бөлүштүрүү тармагыне багланмактадыр. Ортак байланыш ноктасындаки (PCC) үч фаз чыңалуу жана токлары сенкрон дөнен dq0 реферанс системасыне дөнүштүрүлүр. Актиф жана реактивдүү кубат бу чоңлүклерден хесапланарак виртуалдык синхрондук генератор (virtual synchronous generator, VSG) контролүне бесленир.

VSG'нин активдүү кубат дөнгүсү виртуалдык инерция жана сөнүм жүрүм-турумуны шу байланышйле темсил едер:

\[ \frac{P_{ref}}{\omega_0} - \frac{P_e}{\omega_0} - D_0(\omega-\omega_0) = J_0\frac{d\omega}{dt} \]

Бурада \(P_{ref}\) активдүү кубат реферансы, \(P_e\) өлчүлен/чыкты активдүү кубат, \(\omega_0\) номинал ачысал жыштык, \(J_0\) виртуалдык инерция жана \(D_0\) санал демпфирлөө коэффициентидыр.

Реактивдүү кубат жана чыңалуу дүзенлеме кысмында:

\[ Q^{*}=Q_{ref}+K_u(U_0-U_g) \]

жана

\[ \frac{d(E_v-U_0)}{dt} = K_0(Q^{*}-Q_e) \]

байланышлери кулланылыр. \(Q_{ref}\) реактивдүү кубат реферансыны, \(U_g\) PCC чыңалуу чоңлүгүнү, \(U_0\) чыңалуу реферансыны, \(E_v\) виртуалдык ички электромотордук күчини, \(K_u\) чыңалуу дрооп коэффициентины жана \(K_0\) интеграл казанжыны ифаде едер.

Бу йапы, GFM өзгөрткүчтүн гана шебекейи такип етмеси йерине санал бир синхрондук машина жүрүм-туруму олуштурмасыны жана алсыз тармак шарттарында чыңалуу колдоосуне каткы вермесини максаттар.

Санал реактанс дөнгүсү не йапыйор?

Изилдөөдө ички электромотордук күч дрооп'у менен виртуалдык реактанс контуру dq окторунде шу түрдө ифаде едилмиштир:

\[ 0-u_{gq} = -i_{dref}\omega_0L_v \]

\[ E_v-u_{gd} = i_{qref}\omega_0L_v \]

Санал реактанс, чыныгы деврейе физиксел катары екленен йени бир катушка дегилдир. Контрол алгоритмасы үстүндөн өзгөрткүчтүн чыңалуу реферансында ешмаани бир реактивдүү чыңалуу түшүүсү олуштуруларак arıza сырасында токын йүкселме егилими чекландырылыр.

Ашыры ток насыл сыныфландырылыйор?

Өнжеликле dq ок токларындан өзгөрткүч чыкыш токы чоңлүгү хесапланмактадыр:

\[ I_m(t) = \sqrt{i_{gd}^{2}(t)+i_{gq}^{2}(t)} \]

Изилдөөдө номиналдык ток \(I_N\), орта ашыкча ток ешиги \(I_{th1}=1,5I_N\) жана максимум изин маалыматлен ток \(I_M=2I_N\) катары аныкталган. Буна ылайык:

\[ S_I(т)= \begin{cases} 0, & I_m(т)\leq Ы_{тх1}\\ 1, & Ы_{тх1}I_M \end{cases} \]

Орта деңгээл ашыкча токда “жумшак чектөө” насыл чалышыйор?

Нормал изилдөө үчүн баштапкы виртуалдык реактанс өзгөрткүчтүн номинал шебеке чыңалууи \(U_N\) жана номинал гөрүнүр гүжү \(S_N\) колдонуп:

\[ X_0 = 0,13\frac{U_N^2}{S_N} \]

катары эсептелген.

Акымын орта ашыкча ток ешигини не кадар аштыгы:

\[ \Delta I(t)=I_m(t)-I_{th1} \]

менен танымланыр. \(\Delta I>0\) олдугунда виртуалдык реактанс өсүүы шу догрусал жана үстел билешимле хесапланмактадыр:

\[ \Delta X_{AVR}(t) = k_{x1}\Delta I(t) + k_{x2} \left( 1-e^{-\gamma\Delta I(t)} \right) \]

\(k_{x1}\) ток ашыкча өсүүына каршы догрусал дуйарлылыгы, \(k_{x2}\) менен \(\gamma\) исе экспоненциалдык компонентин чоңлүгүнү жана дегишим хызыны белирлер. Үстел теримин амажы виртуалдык реактанс дегишимини жумшартуук жана ич ток контрол дөнгүсүне ани бир бозужу етки уйгуланмасыны өнлемектир.

Бу аймакде топлам виртуалдык реактанс:

\[ X_v(t) = X_0+\Delta X_{AVR}(t) \]

олур.

Шиддетли ашыкча токда неден икинжи бир корума катманы герекийор?

\(I_m>I_M\) олдугунда изилдөөчүлөр гана йумушак виртуалдык реактанс өсүүынын гүвенли ток чегины корумайа йетерли олмайабилежегини кабул етмектедир. Бу неденле өзгөрткүчтүн виртуалдык ички электромотордук күчи менен PCC чыңалууи арасындаки айырматан герекли ешмаани реактанс хесапланыр:

\[ X_{REQ}(t) = \frac{ \left| |E_v(t)|-U_{samp}(t) \right| } {I_M} \]

Ардындан катуу ашыкча ток аймаксинин виртуалдык реактансы, орта аймакдеки чеклама мааниинин чекдаки максимум мааниийле сүрекли олажак сүрөтде:

\[ X_v(t) = X_0+ \Delta X_{AVR}^{max} + \Delta X_{REQ}(t) \]

катары олуштурулур.

IGBT көпүрө колу блоклама мантыгы не ише йарыйор?

Изилдөөнүн шиддетли arıza корумасында икинжи коопсуздук катманы, виртуалдык реактанс контролүне екленен ачкыч айдоо блоктоосу меканизмасыдыр. Жихаз чоку токы ешиги:

\[ I_{max}=1,2I_M \]

катары аныкталган. Хер фазын көз ирмемдик токы бу чекле каршылаштырылыр:

\[ en_a(t)=H(I_{max}-|i_A(t)|) \]

\[ en_b(t)=H(I_{max}-|i_B(t)|) \]

\[ en_c(t)=H(I_{max}-|i_C(t)|) \]

Бурадаки \(H\) баскыч функциясыдур. Акым изин маалыматлен маании аштыгында илгили фазын еткинлештирме сигнали сыфыра дүшер. Бу сигнал PWM гате импульстарыйле мантыксал AND операцияинден гечирилерек илгили фаз колундаки үст жана алт ачкычларын сүрме сигналлери бирге кесилебилир.

Бу меканизма сүрекли нормал ток дүзенлеме үчүн дегил, контрол кечигүүлери же модуляция каныгуусу неденийле олушабилежек шиддетли көз ирмемдик ток тепе маанилерине каршы йардымжы корума катманы катары тасарланмыштыр.

Арыза кийинсында өзгөрткүч насыл нормале дөнүйор?

Йүксек виртуалдык реактансын arıza темизлендиктен кийин узун сүре корунмасы динамик топарланмайы йавашлатабилежегинден изилдөөчүлөр айры бир калыбына келүү босогосу танымламыштыр:

\[ I_{rec}\approx1,05I_N \]

Акым бу севийейе же алтына индигинде виртуалдык реактансын нормал изилдөө мааниине гери дөндүрүлмеси башлатылыр. Бу меканизма изилдөөнүн гана arıza чоку токыны дегил, arıza кийинсы топарланма сүресини да хедефлемесинин негизги неденидир.

Изилдөөнүн колдогон натыйжалар

• Акым шиддетине ылайык парчалы виртуалдык реактанс контролү, инжеленен HIL arıza сенарйоларында чоку токыны азалтмыштыр.
• Орта деңгээл ашыкча ток шартында сунушлен ыкма чок фаза тогуны 50 А'дан 42 А'йа дүшүрмүштүр.
• Шиддетли ашыкча ток шартында чок фаза тогу 90 А'дан 62 А'йа дүшүрүлмүштүр.
• Арыза кийинсы номиналдык тока топарланма сүреси орта сенарйода 55 мс'ден 35 мс'йе, шиддетли сенарйода 65 мс'ден 45 мс'йе кысалмыштыр.
• Изилдөөчүлөр ыкмасын ток чектеркен GFM өзгөрткүчтүн чыңалуу колдоо жөндөмүни маанилүү өлчүде бозмадыгыны билдирмектедир.
• Йумушак виртуалдык реактанс контролү менен серт ток чектөө/гате блоктоо меканизмасынын ошол эле парча табанлы стратежи үчүнде бирлештирилебилдиги көрсөтүлгөн.

Изилдөөнүн дестмуунедиги же сыноо етмедиги натыйжалар

• Йөнтемин бардык кубаттоо станциясы гүчлеринде жана бардык өзгөрткүч тоположилеринде ошол эле натыйжалары вережеги гөстерилмемиштир.
• Изилдөө толук масштабдуу тижари бир EV кубаттоо станциясында чыныгы бөлүштүрүү тармагы талаа эксперименти сунмамактадыр.
• Асиметрик шебеке бузулуулары эксперименттик валидация камтууына алынмамыштыр.
• Сон дереже дүшүк кыска туташуу катышына сахип чок алсыз тармактарда ыкмасын натыйжалуулукы ырасталган эмес.
• Узун дөнем IGBT термал өмрү же жарым өткөргүч güvenilirlik өсүүы түз өлчөнгөн эмес.
• Изилдөө белгилүү бир үлкенин шарж алтйапысында корума мевзуатына уйум валидациясы сунмамактадыр.
• Верилен ток чектери чыныгы бир тижари өзгөрткүчйе түздөн-түз tasarım маании катары актарылмамалыдыр.

Изилдөөнүн Йөнтеми жана Булгулары

RCP + HIL валидация платформау

Йөнтем, StarSim-RCP жана StarSim-HIL табанлы бир тажрыйба платформаунда олуштурулан электр унаа шарж өзгөрткүчсү електроманйетик гечижи дурум модельи үстүндө маанилендирилмиштир. Платформ Rapid Control Prototyping бирими, хардваре-ин-тхе-лооп gerçek zamanlı симүлатөр, I/O интерфейс картлары, осциллоскоп жана негизги компьютердан олушмактадыр.

Денейлерде активдүү кубат реферансы \(P_{ref}=15\) kW, реактивдүү кубат реферансы \(Q_{ref}=0\) жана номинал фаза тогу \(I_N=20\) А катары аныкталган.

Орта деңгээл ашыкча ток сыноои

Биринжи сенарйода PCC йакынындаки К arıza ноктасында өтмө каршылык 4 Ω олан үч фаза-жер бузулуусу олуштурулмуш жана arıza 10 мс кийин темизленмиштир.

Тепе фаза тогундаки азаюу:

\[ \frac{50-42}{50}\times100 = 16\% \]

олмактадыр. Бу йүзде, ширетүүта ошондой эле рапорланан йени бир тажрыйба өлчөөү дегил, таблицада маалыматлен ики тепе мааниин түздөн-түз салыштыруусыдыр.

Шиддетли ашыкча ток сыноои

Икинжи сенарйода үч фаза-жер бузулуусунын өтмө каршылык 0,7 Ω'а дүшүрүлмүш жана arıza сүреси 25 мс катары колдонулган.

Тепе фаза тогунын ики тажрыйба сонужу үстүндөн каршылаштырылан азаюусы болжол менен:

\[ \frac{90-62}{90}\times100 \approx31,1\% \]

олмактадыр. Бу катыш да гана ширетүүта маалыматлен 90 А жана 62 А тепе маанилеринин хесапланмыш салыштыруусыдыр.

Арыза кийинсы топарланма жагынан натыйжа

Орта arıza сенарйосунда номиналдык токко кайтуу сүреси 55 мс'ден 35 мс'йе, агыр бузулууда исе 65 мс'ден 45 мс'йе дүшмүштүр. Хер ики сенарйода да ширетүүта билдирилен мутлак ийилешме 20 мс'дир. Изилдөөнүн тасарладыгы реактанс гери казаным меканизмасы, arıza темизлендиктен кийин йүксек виртуалдык реактансын өзгөрткүчйү герексиз йере йавашлатмасыны өнлемейи хедефлемектедир.

Акым ешиги йорумунда диккат едилмеси герекен ширетүү айрынтысы

Изилдөөнүн контрол танымында номиналдык ток \(I_N=20\) А олдугундан \(I_{th1}=1,5I_N=30\) А жана \(I_M=2I_N=40\) А'дыр. Ошентсе да агыр arıza тажрыйбаинде сунушлен ыкма үчүн 43 А RMS мааниинин “\(2,2I_N=44\) А'нын астында” олдугу айрыкча белиртилмектедир. Кайнак, даха мурун танымланан \(I_M=2I_N\) ешиги менен тажрыйба бөлүмүндеки \(2,2I_N\) салыштыруусынын неден ар түрдүү олдугуну ошондой эле ачыкламамактадыр. Бу неденле 43 А маании бурада ыкмасын танымлы 40 А чегины кесин катары сагладыгы шеклинде йорумланмамыштыр.

Айны сүрөтде гате блоктоо бөлүмүнде Денклем (15) фазларын анлык \(|i_A(t)|\), \(|i_B(t)|\) жана \(|i_C(t)|\) маанилерини кулланыркен ачыкламанын бир жүмлесинде “RMS маани” ифадеси гечмектедир. Бу терминоложик тутарсызлык неденийле тепе, анлык жана RMS ток чоңлүклери макаледе бирбиринин йерине кулланылмамыштыр.

Йөнтемин инженердик жагынан гүчлү жана чектелген йөнлери

Йөнтемин гүчлү тарафы, бардык arıza шарттары үчүн тек жана сабит йүксек виртуалдык реактанс кулланмак йерине корума шиддетини өлчүлен тока ылайык дегиштирмесидир. Орта ашыкча токда даха йумушак давранылмасы GFM'нин динамик дестек өзеллигини мүмкүн олдугунжа корумайы, катуу ашыкча токда исе виртуалдык реактанс менен жарым өткөргүч гате блоктоосынын бирге кулланылмасы екипман корумасыны гүчлендирмейи максатламактадыр.

Башлыжа валидация чеги исе ыкма натыйжаларынын ики симетрик үч фаза-жер бузулуусу үстүндөн RCP/HIL ортамында гөстерилмиш олмасыдыр. Изилдөө келечекте асимметриялуу бузулууларын жана чок дүшүк SCR маанилерине сахип өтө алсыз тармаклерин ошондой эле араштырылмасы геректигини ачык түрдө белиртмектедир.

Булак жана метод эскертүүсү

Там өзгүн изилдөө ады: Адаптиве Виртуал-Реажтанже-Басед Фаулт-Журрент Лимитинг Метход фор Грид-Форминг Жонвертерс ин EV Жхаргинг Статионс

Авторлор: Хонгйанг Лиу, Зхифеи Жхен.

Йазар сырасы: Кайнактаки сыра айнен сакталган. Еш биринжи же тең салым бейаны булунмамактадыр.

Сорумлу йазар: Хонгйанг Лиу.

Курум: Сжхоол оф Ележтрижал анд Жонтрол Енгинееринг, Хеилонгжианг Университй оф Сжиенже анд Тежхнологй, Харбин 150022, Жхина.

Дерги: Vehicles

Йайыневи: MDPI, Басел, Свитзерланд

Жилт / сайы / макале нумарасы: 2026, 8(3), 65

DOI: 10.3390/vehicles8030065

Ресмî жарыялоо байланышсы:https://doi.org/10.3390/vehicles8030065

Йайын тарихчеси: Алынма 4 Шубат 2026; ревизйон 2 Март 2026; кабул 6 Март 2026; жарыялоо 19 Март 2026.

Кайнак түрү жана рецензия статусу: Бул изилдөө хакем маанилендирмесинден өткөн бир изилдөө макалесидир. Контрол ыкмасы гелиштирме, математиксел контрол формулаасйону жана StarSim-RCP + StarSim-HIL табанлы електроманйетик гечижи дурум валидациясыны бирлештирмектедир.

Лисанс: Creative Commons Attribution (CC BY) ачык еришим лицензияы.

Финансман: Изилдөөчүлөр изилдөөнүн харижи каржылоо алмадыгыны билдирмиштир.

Вери еришилебилирлиги: Кайнагын Дата Аваилабилитй Статемент жүмлеси “Дата аре тыгыздооинед витхин но екстернал тхе артижле.” бичиминде дилбилгисел катары бозук маалыматлмиштир. Бу ифаде сессизже дүзелтилмемиштир. Кайнакта ошондой эле харижи бир маалымат депосу байланышсы сунулмамактадыр.

Чыкар чатыршмасы: Авторлор кызыкчылыктар кагылышы эмес экенин бейан етмиштир.

Йазар каткылары: Каврамсаллаштырма Х.Л.; ыкма Х.Л.; программалык камсыздоо Х.Л.; валидация З.Ж.; бичимсел анализ З.Ж.; изилдөө Х.Л.; ширетүүлар Х.Л.; маалымат күрасйону З.Ж.; илк таслак З.Ж.; гөзден гечирме жана дүзенлеме Х.Л.; гөрселлештирме З.Ж.; данышманлык Х.Л.; проже йөнетими Х.Л.; каржылоо единими Х.Л. катары билдирилген.

Кайнак ичи терминоложик нот: Денклем (7)'да \(Z_v(t)=jX_v(t)\) танымланмасына рагмен излейен ачыкламада \(X_v\) үчүн “виртуал ресистанже анд виртуал реажтанже” ифадеси колдонулган. Математиксел ифаде гана реактиф компоненти көрсөтөт; ширетүү текстдеки бу тутарсызлык сессизже дүзелтилмемиштир.

Акым ешиги ноту: Контрол долбоорунда \(I_M=2I_N\) танымланыркен агыр arıza сынооинде 43 А RMS токы \(2,2I_N=44\) А менен салыштырылган. Кайнак бу ики чек арасындаки айырмаы ошондой эле ачыкламамактадыр. Ошондой эле гате блоктоо мантыгында анлык фаза тогу теңдемелери кулланылыркен ачыклама метнинде RMS терими гечмектедир.

Темел методологиялык чектөөлөр: Денейсел валидация бир чыныгы бөлүштүрүү тармагы талаа сыноои дегил RCP/HIL платформаудур. Ики валидация сенарйосу симметриялуу үч фаза-жер бузулууларына дакүйүүктадыр. Асиметрик бузулуулар жана чок дүшүк SCR'ли өтө алсыз тармак шарттары хенүз маанилендирилмемиштир. Изилдөө узун дөнем жарым өткөргүч термал өмрүнү же тижари кубаттоо станцияларында талаа гүвенилирлигини түздөн-түз өлчмемектедир.

Бу Verianla макалесиндеки илимий ыкма, теңдемелер, чектер, тажрыйба параметрлери жана нижел натыйжалар йүкленен изилдөөйа дакүйүүктадыр. Дыш библийографик валидация гана изилдөө кимлигинин контролү үчүн кулланылмыш; ана илимий ичериге дышарыдан йени эксперименттик табылга екленмемиштир.