Double-stage PV system with synthetic inertia : analysis of the interactions between converters

This study analyzes the model of the PV panel and DC-DC converter’s control and their effects on the synthetic inertia in a double-stage conversion system (DC-DC boost converter and DC-AC inverter) employed for the connection of a PV generator to an isolated microgrid, where primary frequency regulation is carried out by rotating machines with low starting time. The goal of the analysis is to analyze the interaction between the conversion stages DC-DC and DC-AC in the event of a power load variation, as well as their effect on synthetic inertia and other desired outputs of the system, such as frequency and working point of PV panels. The study will be carried out analytically, finding the mathematical differential equations of all the components in the microgrid and the corresponding transfer functions, obtained by linearization and small signal analysis. Then, using the extracted model, the transfer function of desired outputs, such as grid frequency, will be calculated.

Questo studio analizza il modello del pannello fotovoltaico e del controllo del convertitore DC-DC e i loro effetti sull'inerzia sintetica in un sistema di conversione a doppio stadio (convertitore booster DC-DC più inverter DC-AC), utilizzato per il collegamento di un generatore FV a una micro-rete isolata, dove la regolazione della frequenza primaria viene effettuata dalle macchine rotanti con tempo di avviamento veloce. L'obiettivo dell'analisi è valutare l'interazione tra gli stadi di conversione DC-DC e DC-AC in seguito ad una variazione della potenza del carico nonché il loro impatto sull’inerzia sintetica e le altre uscite del sistema, come la frequenza e il punto di lavoro dei pannelli fotovoltaici. Lo studio sarà condotto analiticamente, trovando le equazioni differenziali di tutti i componenti della micro-rete e le corrispondenti funzioni di trasferimento, ottenute mediante linearizzazione e analisi di piccolo segnale. Successivamente, utilizzando il modello ricavato, verrà calcolata la funzione di trasferimento delle uscite desiderate, come la frequenza di rete.