Inslanding and grid resynchronization of a VSM

The evolution of power electronic has brought to massive changes in the transmission system. In fact, due to these great improvements, the increasing penetration of power generation from renewable energy sources (RES) and the transition from a centralized power production model to distributed generation (DG) is changing the way the transmission system was known. This change is expected to pose severe challenges to the development and operation of future power systems because strict requirements on their control strategies to preserve stability and controllability are needed. The definition of distributed control schemes for power converters that can provide grid support and allow for seamless transition between grid-connected or islanded operation is critical. Since synchronous generators can already provide these features, the concept of Virtual Synchronous Machines (VSMs) can be a suitable approach for controlling power electronics converters. In this thesis, a general discussion about new technologies as HVDC (high-voltage direct-current) has been made. Two di erent VSMs model have been explained and tested under di erent working condition as grid-connected operation and islading operation. Furthermore, for completeness of the work, a synchronization algorithm that is able to resynchronize the phase and frequency of an HVDC converter terminals controlled as current-controlled Virtual Synchronous Machines has been modelled and tested to reconnect this system to the primary grid after an islanding operation. The VSM is a powerful technology that can bring signincant improvement in the stability of our future system. In this work the possibility to integrate a Virtual Synchronous Machine in the transmission system of the future has been analyzed.

L'evoluzione dell'elettronica di potenza ha portato a enormi cambiamenti nei sistemi di trasmissione dell'energia elettrica. Infatti, a causa di questi grandi miglioramenti, c'è stato un grande incremento nell'interconnessione di punti di generazione da fonti energetiche rinnovabili, questo passaggio da un generazione centralizzata a generazione distribuita sta cambiando il modo in cui i sistemi di trasmissione di energia elettrica sono definiti. Si prevede che questo cambiamento porterà grandi sfide, lo sviluppo e il funzionamento dei futuri sistemi di trasmissione richiedono requisiti rigorosi, sono necessari strategie di controllo per preservare stabilità e controllabilità. Creare schemi di controllo per convertitori di potenza che possono fornire supporto alla rete e consentire la transizione senza problemi di continuità tra il funzionamento connesso alla rete o in isola, è fondamentale. Poiché i generatori sincroni possono già fornire queste funzionalità, il concetto di Virtual Synchronous Machines (VSM) può essere un approccio adatto per il controllo convertitori di elettronica di potenza. In questa tesi, una discussione generale sulle nuove tecnologie come HVDC. Sono stati analizzati due diversi modelli di VSM e testato in diverse condizioni di lavoro, come funzionamento connesso alla rete e funzionamento in isolamento. Inoltre, per completezza del lavoro, un algoritmo di sincronizzazione che è in grado di risincronizzare la fase e la frequenza di un convertitore usato per connettere un HVDC link alla rete è stato modellato. Il VSM è una potente tecnologia che può apportare miglioramenti significativi al stabilità del nostro sistema futuro. In questo lavoro la possibilità di integrare una macchina sincrona virtuale nel sistema di trasmissione del futuro è stata analizzata.