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Finite-time estimation of time-varying frequency signals in low-inertia power systems

  • The ongoing and unprecedented transformation of power systems leads to a reduction in the number of conventional power plants, which are the classical actuators of the grid. In addition, this development results in a decreasing system inertia, which is expected to yield faster frequency dynamics. Therefore power-electronics-interfaced units have to take over system control tasks and, in particular, frequency control. For this purpose, accurate and fast estimation algorithms for time-varying frequency signals are needed. Motivated by this fact, we propose a time-varying parameter estimator and a tuning criterion, which for sufficiently small initial estimation errors allows to reconstruct the time-varying frequency signal of a symmetric three-phase waveform in finite time. The proposed estimator is derived by using a time-varying version of the super twisting algorithm and its performance is illustrated via numerical examples.
  • Die aktuelle und noch nie dagewesene Transformation der Energiesysteme führt derzeit zu einer Verringerung der Anzahl der konventionellen Kraftwerke, die die klassischen Stellglieder des Netzes sind. Darüber hinaus führt diese Entwicklung zu einer abnehmenden Systemträgheit, die eine schnellere Frequenzdynamik erwarten lässt. Daher müssen leistungselektronische Einheiten Aufgaben der Systemsteuerung und insbesondere der Frequenzregelung übernehmen. Zu diesem Zweck werden genaue und schnelle Schätzalgorithmen für zeitlich variierende Frequenzsignale benötigt. Aus diesem Grund schlagen wir einen Schätzalgorithmus für zeitvariable Parameter und ein Abstimmungskriterium vor, welcher es bei hinreichend kleinen anfänglichen Schätzfehlern ermöglicht, das zeitvariable Frequenzsignal einer symmetrischen dreiphasigen Wellenform in endlicher Zeit zu rekonstruieren. Der vorgeschlagene Schätzalgorithmus wird unter Verwendung einer zeitvariablen Version des Super-Twisting-Algorithmus abgeleitet und seine Leistungsfähigkeit anhand von numerischenDie aktuelle und noch nie dagewesene Transformation der Energiesysteme führt derzeit zu einer Verringerung der Anzahl der konventionellen Kraftwerke, die die klassischen Stellglieder des Netzes sind. Darüber hinaus führt diese Entwicklung zu einer abnehmenden Systemträgheit, die eine schnellere Frequenzdynamik erwarten lässt. Daher müssen leistungselektronische Einheiten Aufgaben der Systemsteuerung und insbesondere der Frequenzregelung übernehmen. Zu diesem Zweck werden genaue und schnelle Schätzalgorithmen für zeitlich variierende Frequenzsignale benötigt. Aus diesem Grund schlagen wir einen Schätzalgorithmus für zeitvariable Parameter und ein Abstimmungskriterium vor, welcher es bei hinreichend kleinen anfänglichen Schätzfehlern ermöglicht, das zeitvariable Frequenzsignal einer symmetrischen dreiphasigen Wellenform in endlicher Zeit zu rekonstruieren. Der vorgeschlagene Schätzalgorithmus wird unter Verwendung einer zeitvariablen Version des Super-Twisting-Algorithmus abgeleitet und seine Leistungsfähigkeit anhand von numerischen Beispielen illustriert.show moreshow less

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Metadaten
Author: Juan G. Rueda-EscobedoORCiD, Jaime A. Moreno, Johannes SchifferORCiD
DOI:https://doi.org/10.26127/BTUOpen-5988
Title Additional (German):Schätzung von zeitlich veränderlichen Frequenzsignalen in Energiesystemen mit geringer Massenträgheit
Document Type:Conference proceeding
Language:English
Date of first Publication:2019/08/15
Release Date:2022/08/24
Tag:Frequenzdynamik; Frequenzsignale; Massenträgheit; Systemsteuerung; Transformation
Distributed power generation; Frequency control; Parameter estimation; Power plants; Power system control
GND Keyword:Energieversorgung; Frequenzstabilität
First Page:2108
Last Page:2114
Source:Rueda-Escobedo, J. G., Moreno, J. A., Schiffer, J.: Finite-time estimation of time-varying frequency signals in low-inertia power systems. - 18th European Control Conference (ECC), 2019, S. 2108-2114. - https://doi.org/10.23919/ECC.2019.8795926.
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Regelungssysteme und Netzleittechnik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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