Identification of GTO Switch Fault in Voltage Source Inverter in PV Integrated Microgrid

Abstract

Мікромережеві інвертори (MGI), що використовують технологію затворного тиристора (GTO), використовуються у мережевих внутрішніх та зовнішніх мікромережах (MG) , де вони важливі для керування потоком електроенергії та підтримки стабільності системи. Здатність GTO витримувати високі напруги та струми має вирішальне значення в системах перетворення електроенергії, які потребують значних рівнів потужності. GTO в інверторах джерел напруги (VSI) використовуються для перетворення електроенергії постійного струму з відновлюваних джерел енергії, таких як фотоелектричні (PV) системи, вітряні турбіни або системи накопичення енергії, у потужність змінного струму, яка підходить для використання в MG. Збій перемикача GTO (GSF) MG у трифазному VSI може призвести до кількох проблем, таких як зниження виробництва електроенергії, проблеми з безпекою, нестабільна напруга та частота, втрата з’єднання з мережею, ситуації перевантаження по струму або перенапруги та простої в роботі. Зведення до мінімуму впливу таких проблем на роботу MG вимагає ретельного обслуговування, моніторингу та методів виявлення несправностей. У цьому дослідженні продемонстровано підхід до визначення GSF у підключеній до фотоелектричної системи 3Ph VSI для застосування MG. Щоб ідентифікувати GSF, було проведено аналіз вихідного струмового сигналу 3Ph VSI на основі швидкого перетворення Фур’є (ШПФ).

Microgrid inverters (MGIs) employing gate turn-off thyristor (GTO) technology are used in both gridtied and off-grid microgrids (MGs), where they are essential for controlling power flow and maintaining system stability. The ability of GTOs to withstand high voltages and currents is crucial in power conversion systems that require substantial power levels. GTOs in voltage source inverters (VSIs) are used to convert DC electricity from renewable energy sources, such as photovoltaic (PV) systems, wind turbines or energy storage systems, into AC power that is suitable for use in MGs. An MG’s GTO switch failure (GSF) in three-phase (3Ph) VSI can result in several issues, such as diminished power production, safety issues, unstable voltage and frequency, loss of grid connection, overcurrent or overvoltage situations, and operational downtime. Minimizing the impact of such issues on MG operations requires careful maintenance, monitoring, and fault detection techniques. An approach to determine GSF in a PV systemconnected 3Ph VSI for the MG application is demonstrated in this study. To identify GSF, a Fast Fourier Transform (FFT) based analysis of the 3Ph VSI’s output current signal has been conducted.