Analysis and validation of a power plant controller for renewable power applications with algorithms improvement

The thesis was carried out with SDI Automazione to study the model of the eXPert PPC, the Power Plant Controller(PPC) for renewable sources Product of the eXPert Ecosystem of SDI, in a simulation environment with PowerFactory and also in a real-time environment with Typhoon HIL. After the development of the PPC model, the control algorithms have also been tested using some of the tests defined in the Spanish grid code. The PPC needs to undergo a validation process to be allowed to operate in a certain national grid: the outputs of the algorithms need to respect some constraints in term of numerical values and the response should be compliant with time constraints. In this way the control logic has been tested in a simulation scenario and in a real time one, where we can study the effects of time delay and disturbances in the measured values. The research was then focused on improving the voltage control algorithms of the PPC in the following cases: the PPC controls multiple PV plants with different types of inverters; the PPC controls PV plants with the same inverter type that for some reasons are not able to produce the same amount of reactive power; and the final case in which the PV plants controlled by the PPC are not able to provide the required reactive power.

Il progetto di tesi è stato condotto insieme a SDI Automazione con lo scopo di studiare l'eXPert PPC, il Power Plant Controller(PPC) prodotto per le fonti rinnovabili dell'ecosistema eXPert di SDI, all'interno di un ambiente di simulazione con PowerFactory e in un ambiente real-time con il software Typhoon HIL. Dopo aver sviluppato il PPC gli algoritmi di controllo sono stati testati con i test definiti dal code di rete spagnolo: il PPC infatti deve subire un processo di validazione per poter operare all'interno di una certa rete nazionale: i risultati degli algoritmi devo rispettare alcuni vincoli legati a valori numerici mentre la risposta deve essere conforme a dei limiti di tempo. In questo modo il controllore è stato testato sia all'interno di un ambiente di simulazione che in uno real-time, dove si possono analizzare gli effetti dei ritardi e dei disturbi che si possono avere sulle misure. La ricerca si è poi incentrata sul migliorare l'algoritmo di controllo della tensione del PPC nei seguenti casi: il PPC controlla diversi impianti fotovoltaici che utilizzano tipi diversi di inverter; il PPC controlla diversi impianti fotovoltaici con lo stesso tipo di inverter che però, per varie ragioni, producono quantità diverse di potenza reattiva; e infine il caso in cui gli impianti fotovoltaici controllati dal PPC non sono in grado di fornire la potenza reattiva richiesta.