Feasibility of implementing the synthetic inertia in a line commutated converter (LCC) HVDC system

In recent years, line-commutated converter high voltage direct current (LCC-HVDC) systems are mostly used for power transmission, especially for long distances. The primary point of this study will be related to regulate the system with a current control block diagram included the synthetic inertia contribution in case there is a power change in uncontrolled units. The system consists of a converter unit (non-dispatchable), an uncontrolled unit and grid supporting (dispatchable) unit. Firstly, LCC-HVDC converter unit is controlled by the grid following mode (considered as there is no power contribution coming from the converter unit, there is no synthetic inertia) and transfer function of the control system depending on the reference DC current will be obtained. Then, LCC-HVDC converter unit is activated, which means that synthetic inertia of the system is included. Based on main parameters of the system, PI controller will be designed. With these power connections, current control block diagram is created with frequency locked loop (FLL) and inertia control block. The analysis will be investigated in case there is a change in uncontrolled unit. With this change, angular frequency variation's step responses will be examined with the transfer function obtained subject to power unit expressions using MATLAB. For comparison, inertia coefficient will be increased step by step and the behaviour of the step response of angular frequency variation (peak amplitude) will be analyzed with respect to the value of the inertia coefficient. Then, the connection point of the inertia block will change to see particular results and to have different aspects. In the end, the results will be compared based on the inertia coefficient and the synthetic inertia position (the connection point) in the block diagram of the system.

Negli ultimi anni, i sistemi LCC-HVDC (convertitore ad alta tensione continua) a commutazione di linea sono utilizzati principalmente per la trasmissione di potenza, in particolare per lunghe distanze. Il punto principale di questo studio sarà relativo alla regolazione del sistema con un diagramma a blocchi di controllo della corrente che includa il contributo di inerzia sintetica in caso di variazione di potenza nelle unità non controllate. Il sistema è costituito da un'unità convertitore (non dispacciabile), un'unità non controllata e un'unità di supporto della rete (dispacciabile). In primo luogo, l'unità convertitore LCC-HVDC è controllata dalla modalità grid following (considerato non c'è contributo di potenza proveniente dall'unità convertitore, non c'è inerzia sintetica) e si otterrà la funzione di trasferimento del sistema di controllo in funzione della corrente continua di riferimento. Quindi viene attivata l'unità convertitore LCC-HVDC, il che significa che è inclusa l'inerzia sintetica del sistema. Sulla base dei parametri principali del sistema, verrà progettato il controller PI. Con questi collegamenti di alimentazione, viene creato lo schema a blocchi di controllo della corrente con l'anello di blocco della frequenza (FLL) e il blocco di controllo dell'inerzia. L'analisi sarà studiata nel caso in cui vi sia un cambiamento nell'unità incontrollata. Con questa modifica, le risposte al gradino della variazione di frequenza angolare verranno esaminate con la funzione di trasferimento ottenuta in base alle espressioni delle unità di potenza utilizzando MATLAB. Per confronto, il coefficiente di inerzia sarà incrementato passo dopo passo e sarà analizzato il comportamento della risposta al gradino della variazione di frequenza angolare (ampiezza del picco) rispetto al valore del coefficiente di inerzia. Quindi, il punto di connessione del blocco di inerzia cambierà per vedere risultati particolari e avere aspetti diversi. Alla fine, i risultati verranno confrontati in base al coefficiente di inerzia e alla posizione di inerzia sintetica (il punto di connessione) nello schema a blocchi del sistema.