Bachelor's Thesis

Testing the withstand capability of photovoltaic inverters to rapid frequency changes

Final Thesis 2.69 MB

Author of thesis: Bc. Dalibor Vývoda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Martin Vojtek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Koudelka, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with testing the withstand capability of photovoltaic inverters to rapid frequency changes. The theoretical part presents a review of standards and test procedures related to the frequency behaviour of inverters and their ability to remain in operation. The practical part focuses on the design of a test method, its implementation and the measurement of selected photovoltaic inverters at frequency change rates from 1 Hz/s to 10 Hz/s. The results show that none of the tested inverters disconnected from the grid and that the actual withstand limit was not reached within the performed tests.

Keywords:

Photovoltaic inverter, rapid frequency change, RoCoF, inverter withstand capability, frequency deviation, distribution grid

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své bakalářské práce na téma Testování odolnosti fotovoltaických střídačů vůči rychlým změnám frekvence. Následně vedoucí práce Ing. Martin Vojtek, Ph.D. seznámili komisi s posudkem vedoucího i oponenta bakalářské práce Ing. Jan Koudelky, Ph.D. Student zodpověděl jak otázky vedoucího, tak i oponenta diplomové práce. Prof. Drápela ještě přidal komentář k výsledkům práce. Další doplňující otázku položil doc. Kačor, na kterou student reagoval správně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Vojtek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Vyčítal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Vojtek, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá aktuální problematikou odolnosti fotovoltaických střídačů vůči rychlým změnám frekvence (RoCoF). Téma je z pohledu rostoucího podílu výkonové elektroniky v elektrizační soustavě relevantní a má praktický význam pro posuzování chování distribuovaných zdrojů.
V teoretické části autor zpracoval přehled základních principů fotovoltaických střídačů, problematiky frekvenčních odchylek v elektrizační soustavě a souvisejících požadavků norem a technických předpisů. Rešeršní část poskytuje dostatečný základ pro pochopení navazující experimentální části práce.
Hlavním přínosem je návrh vlastní testovací metodiky, její implementace do řídicího softwaru a provedení měření na sedmi různých střídačích. Výsledky jsou prezentovány přehledně pomocí časových průběhů sledovaných veličin. Autor správně konstatuje, že u žádného z testovaných střídačů nedošlo k odpojení od sítě ani při nejvyšší testované hodnotě RoCoF, a proto nebylo možné určit skutečnou mezní hodnotu jejich odolnosti.
Mezi slabší stránky práce patří spíše popisný charakter rešeršní části a omezená diskuse rozdílů v chování jednotlivých střídačů. Podrobněji mohly být rozebrány zejména příčiny pozorovaných rozdílů v odezvě a obnovení činného výkonu po odeznění frekvenčních změn.
Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni, je logicky členěna a obsahuje pouze drobné jazykové a stylistické nedostatky.
Student splnil zadání bakalářské práce ve všech bodech a prokázal schopnost samostatně řešit zadanou problematiku.
Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm B, 82 bodů.
Otázky k obhajobě:
1. V práci uvádíte, že ani při hodnotě RoCoF 10 Hz/s nedošlo k odpojení žádného z testovaných střídačů. Jaký další postup byste navrhl pro stanovení skutečné mezní hodnoty odolnosti testovaných zařízení?
2. Je možné na základě provedených měření spolehlivým způsobem prohlásit, že testované střídače disponují Vámi deklarovanou odolností za všech okolností? Points proposed by supervisor: 82

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jan Koudelka, Ph.D.

Bakalářská práce Dalibora Vývody řeší aktuální a zajímavé téma chování střídačů při rychlých změnách frekvence. Zadání práce bylo splněno, avšak jeho třetí bod nevidím v práci podrobněji rozpracován, což považuji za nedostatek. Podle všeho se však jeví, že realizovaný byl - v rámci obhajoby požaduji splnění doložit. Vytyčený cíl práce byl splněn. Jádro práce je vhodně členěno do čtyř kapitol, přičemž stěžejní je kapitola se získanými výsledky a jejich analýzou, odkud je patrné množství odvedené práce. Analýzu by bylo vhodné udělat i komparativně – srovnání se poprvé objevuje až v samotném závěru. Zjištění uvedená v práci jsou užitečná pro provozovatele zdrojů i sítí.

Jazyková stránka práce je na dobré úrovni, méně zdařilá už je stylistická stránka. Úvod práce je velmi minimalistický, autor v textu obšírně a často opakovaně popisuje jednoduché myšlenky a předpoklady. Kvalita obrázků v první kapitole by mohla být vyšší. Zvláštní je práce se zkratkami a jejich uvedení v seznamu, který není řazen abecedně. Dosazení hodnot do rovnic se nečísluje. Je použito celkem 11 zdrojů, povětšinou vhodně vybraných. Citace v textu však nejsou v pořádku, autor dává reference na konce odstavců, čímž říká, že celé odstavce převzal. Topics for thesis defence:
  1. Vysvětlete, co myslíte nepřímou akumulací u systémů jako uhlí či ropa (str. 13). Existují i nějaké jiné, v práci neuvedené avšak prakticky používané systémy akumulace?
  2. Na str. 13 uvádíte: „obnovitelné zdroje, pracující na maximální výkon podle okamžitého množství energie, při poklesu frekvence nejsou schopny poskytnout žádnou podporu“ a zároveň „je potřeba provádět revize síťových kodexů, aby generátory připojené přes střídač měly větší povinnost poskytovat podporu sítě.“ Prosím vysvětlete.
  3. V závěru uvádíte: „Pro další měření by bylo vhodné rozšířit rozsah testovaných hodnot RoCoF nad 10 Hz/s, aby bylo možné určit skutečnou mez odolnosti“ (str. 41). Má tato hodnota praktický význam v provozu sítí, očekáváte v praxi výskyt takto rychlých změn?
  4. V úvodních částech práce popisujete strukturu střídačů, která má být klíčová pro jejich chování, stejně tak popisujete metody řízení výkonu. V Tabulce 1 (3.1?) uvadíte podstatné technické parametry střídačů, kde však nic z toho uvedeno není. Okomentujte prosím, jsou tedy tyto parametry podstatné a předem známé? Zároveň u některých střídačů hovoříte o statice (droop), která má být dle teoretického rozboru nastavitelná. Nebylo možné konkrétní nastavení zjistit?
  5. V rámci obhajoby představte Vámi realizované řešení zadání v bodě 3. Implementace navržených testovacích procedur v softwaru pro ovládání výkonového zdroje.
Points proposed by reviewer: 83

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová