ترجمه فارسی عنوان مقاله
تولید پراکندۀ هوشمند و واحدهای ذخیره‌ساز برای ریزشبکه‌های (میکروگرید‌های) DC – مفهومی نوین در رابطه با کنترل هماهنگ بدون استفاده از مخابرات فراتر از کنترل دروپ
عنوان انگلیسی
Intelligent Distributed Generation and Storage Units for DC Microgrids—A New Concept on Cooperative Control Without Communications Beyond Droop Control
| کد مقاله | سال انتشار | تعداد صفحات مقاله انگلیسی |
|---|---|---|
| 52964 | 2014 | 10 صفحه PDF |
منبع
Publisher : IEEE (آی تریپل ای)
Journal : IEEE Transactions on Smart Grid, Page(s): 2476 - 2485 ISSN : 1949-3053 INSPEC Accession Number: 14580788 DOI:
فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
عبارات شاخص
1. مقدمه
2. پیکربندی و عملکرد ریزشبکۀ DC
شکل1. پیکربندی ریزشبکۀ DC.
شکل2. دیاگرام گذرا بین حالات عملکردی.
شکل3. دیاگرام ریزشبکه‌ای با حلقه‌های مرسوم کنترل داخلی.
الف. حالت عملکرد I
شکل4. مدار معادل‌های ریزشبکۀ ارائه شده تحت (الف) حالت عملکرد I و (ب) حالت عملکرد II.
ب. حالت عملکرد II
ج. گذر بین کنترل‌کننده‌ها
شکل5. گذر بین حلقه‌های کنترلی در هر واحذ ذخیرۀ انرژی
شکل6. گذر بین حلقه‌های کنترل داخلی در هر منبع انرژی تجدیدپذیر.
3. تنظیم فازی مقاومت مجازی
الف. تنظیم فازی برای شارژ و تخلیۀ باتری
شکل7. دیاگرام کنترلی مقاومت مجازی فازی محور برای سیستم ذخیرۀ انرژی تحت حالت عملکرد I.
شکل8. سطح کنترلی سیستم رابط فازی.
شکل9. سطح کنترلی تحت (الف) فرایند شارژ و (ب) فرایند تخلیه.
ب. تنظیم فازی برای تنظیم ولتاژ تحت حالت II
شکل10. دیاگرام کنترلی مقاومت مجازی فازی محور برای منبع انرژی تجدیدپذیر در حالت عملکرد II.
4. سخت‌افزار موجود در نتایج حلقه
شکل11. سطح کنترل ∆Rd در برابر Verr.
جدول1:پارامترهای ریزشبکه
شکل12. نتیجۀ شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با مقاومت مجازی مقدار ثابت در حلقه‌های کنترل داخلی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل13. نتیجۀ شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با استفاده از مقاومت مجازی فازی محور ارائه شده از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل14. نتایج شبیه‌سازی برای نشان دادن فرایند شارژ و تخلیۀ باتری‌ها وقتی ریزشبکه تحت حالت عملکرد I با مقاومت مجازی ثابت کار می‌کند.
شکل15. نتایج شبیه‌سازی برای نشان دادن فرایند شارژ و تخلیۀ باتری‌ها وقتی ریزشبکه تحت حالت عملکرد I با مقاومت مجازی فازی محور ارائه شده کار می‌کند.
شکل16. نتایج شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با مقدار ثابت برای مقاومت مجازی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل17. نتایج شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با استفاده از کنترل‌کننده‌های فازی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
5. نتیجه‌گیری
عبارات شاخص
1. مقدمه
2. پیکربندی و عملکرد ریزشبکۀ DC
شکل1. پیکربندی ریزشبکۀ DC.
شکل2. دیاگرام گذرا بین حالات عملکردی.
شکل3. دیاگرام ریزشبکه‌ای با حلقه‌های مرسوم کنترل داخلی.
الف. حالت عملکرد I
شکل4. مدار معادل‌های ریزشبکۀ ارائه شده تحت (الف) حالت عملکرد I و (ب) حالت عملکرد II.
ب. حالت عملکرد II
ج. گذر بین کنترل‌کننده‌ها
شکل5. گذر بین حلقه‌های کنترلی در هر واحذ ذخیرۀ انرژی
شکل6. گذر بین حلقه‌های کنترل داخلی در هر منبع انرژی تجدیدپذیر.
3. تنظیم فازی مقاومت مجازی
الف. تنظیم فازی برای شارژ و تخلیۀ باتری
شکل7. دیاگرام کنترلی مقاومت مجازی فازی محور برای سیستم ذخیرۀ انرژی تحت حالت عملکرد I.
شکل8. سطح کنترلی سیستم رابط فازی.
شکل9. سطح کنترلی تحت (الف) فرایند شارژ و (ب) فرایند تخلیه.
ب. تنظیم فازی برای تنظیم ولتاژ تحت حالت II
شکل10. دیاگرام کنترلی مقاومت مجازی فازی محور برای منبع انرژی تجدیدپذیر در حالت عملکرد II.
4. سخت‌افزار موجود در نتایج حلقه
شکل11. سطح کنترل ∆Rd در برابر Verr.
جدول1:پارامترهای ریزشبکه
شکل12. نتیجۀ شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با مقاومت مجازی مقدار ثابت در حلقه‌های کنترل داخلی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل13. نتیجۀ شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با استفاده از مقاومت مجازی فازی محور ارائه شده از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل14. نتایج شبیه‌سازی برای نشان دادن فرایند شارژ و تخلیۀ باتری‌ها وقتی ریزشبکه تحت حالت عملکرد I با مقاومت مجازی ثابت کار می‌کند.
شکل15. نتایج شبیه‌سازی برای نشان دادن فرایند شارژ و تخلیۀ باتری‌ها وقتی ریزشبکه تحت حالت عملکرد I با مقاومت مجازی فازی محور ارائه شده کار می‌کند.
شکل16. نتایج شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با مقدار ثابت برای مقاومت مجازی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
شکل17. نتایج شبیه‌سازی وقتی ریزشبکه با استفاده از کنترل‌کننده‌های فازی از حالت عملکرد I به II تغییر می‌کند.
5. نتیجه‌گیری
ترجمه کلمات کلیدی
کنترل هماهنگ، ریزشبکه‌های dc، کنترل دروپ، منطق فازی -
کلمات کلیدی انگلیسی
Cooperative control,
dc microgrids,
droop control,
fuzzy logic,
ترجمه چکیده
ریزشبکه‌های dc ولتاژ پایین به طور گسترده برای تغذیۀ بارهای حیاتی مثل مراکز داده و پست‌های دوردست مخابراتی به کار گرفته شده‌اند. نتیجه آن که تضمین تکرارپذیری و ظرفیت کافی انرژی برای پشتیبانی از افزایش‌های احتمالی در مصرف بار حائز اهمیت است. این کار از طریق توسعۀ سیستم ذخیرۀ انرژی با کمک افزودن واحدهای پراکندۀ اضافی ذخیرۀ انرژی میسر می‌شود. با این حال، استفاده از واحدهای پراکندۀ ذخیرۀ انرژی موجب چالش‌های بیشتری از لحاظ کنترل ریزشبکه‌ها می‌شود، چون انرژی ذخیره شده باید متعادل شود تا از تخلیۀ عمیق یا شارژ اضافی در هر کدام از واحدهای ذخیرۀ انرژی جلوگیری شود. به طور مرسوم، حلقه‌های دروپ ولتاژ برای اتصال به یکدیگر واحدهای مختلف به صورت موازی با یک ریزشبکه به کار می‌روند. این مقاله یک راهبرد جدید غیرمتمرکز بر اساس منطق فازی ارائه می‌دهد که با اصلاح مقاومت‌های مجازی هر کدام از واحدهای ذخیرۀ انرژی، تعادل انرژی ذخیره شده را برای یک ریزشبکۀ dc ولتاژ پایین تضمین می‌کند. همچنین، مقاومت مجازی تنظیم می‌شود تا انحراف ولتاژ در باس مشترک dc کاهش یابد. واحدها با استفاده از تنها متغیرهای محلی دارای کنترل خودی هستند، لذا ریزشبکه قادر است بدون اتکا به سیستم‌های مخابراتی به کار خود ادامه دهد. سخت‌افزار موجود در نتایج حلقه نشان دهندۀ امکانپذیری روش ارائه شده است.
ترجمه مقدمه
با افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر (RES)، ریزشبکه‌ها به عنوان راهکاری برای ترکیب منابع انرژی پراکنده (DER)، بارها و سیستم‌های ذخیرۀ انرژی (ESS) برای نهادهای کنترل‌پذیر بروز می‌کنند، که ممکن است به صورت متصل به شبکۀ اصلی و یا حتی در حالت جزیره‌ای (منفرد) و در هر دو پیکربندی dc یا ac کار کنند [1]. در واقع در طی سال‌های اخیر علاقه به بررسی ریزشبکه‌های dc به طور چشمگیری افزایش یافته است، چون ریزشبکه‌های dc مسائل مربوط به سنکرونیزاسیون، پخش بارهای راکتیو، جریان‌های هارمونیکی، و تلفات تبدیل dc /ac را که در ریزشبکه‌های ac به صورت ذاتی مطرح هستند را ندارند [2].
از سوی دیگر، طبیعت بینابینی منابع انرژی تجدیدپذیر به همراه نوسانات غیرمنتظرۀ بار، ممکن است موجب نامتعادلی‌های لحظه‌ای توان شوند که روی عملکرد ریزشبکه موثر است. لذا، برای تضمین قابلیت اطمینان، امنیت و پایداری توان، نیاز به سیستم‌های ذخیرۀ انرژی است. از این منظر، مطلوب این است که برای تدارک تکرارپذیری و پشتیبانی بیشتر از انرژی، دو یا چند سیستم پراکندۀ ذخیرۀ انرژی موجود باشد [2]، [3].
همچنین، وقتی سیستم‌های ذخیرۀ انرژی کامل بوده و یک نامتعادلی توان در ریزشبکه موجود است، به منظور اجتناب از اینکه توان تولیدی توسط منابع انرژی تجدیدپذیر موجب فروپاشی سیستم نشود، هماهنگ‌سازی واحدهای منابع انرژی تجدیدپذیر و سیستم‌های ذخیرۀ انرژی بسیار مهم است. از این لحاظ، سیستم ذخیرۀ انرژی شاید راهبرد کنترلی خود را از حالت تعقیب نقطۀ حداکثر توان (MPPT) به یک راهبرد کنترلی برای تنظیم ولتاژ روی باس مشترک dc تغییر دهد. علاوه بر این، موثرترین شیوۀ شارژ یک باتری استفاده از یک رویۀ دو مرحله‌ای است که شامل دو حلقۀ کنترلی متفاوت است [4]. با توجه به نکات فوق، عملکرد هر سیستم ذخیرۀ انرژی و منبع انرژی تجدیدپذیر در ریزشبکه باید با یک راهبرد تصمیم‌گیرنده همراه باشد تا بین کنترل‌کننده‌ها بتوان سوئیچ کرد.
جدا از آن، وقتی تعدادی سیستم ذخیرۀ انرژی در یک ریزشبکه موجود باشد، نیاز به یک هماهنگی است تا تعادل ذخیرۀ انرژی میان واحدها تضمین شود تا به این ترتیب از تخلیۀ عمیق در هر کدام از واحدهای ذخیرۀ انرژی و اضافه شارژ در واحدهای دیگر ممانعت شود. بنابراین، در طی فرایند شارژ، مطلوب این است که شارژ واحد با کوچکترین وضعیت شارژ (SoC) اولویت‌بخشی شود، و به طور مشابه، در طی فرایند تخلیه، واحدی که دارای بزرگترین وضعیت شارژ است باید نسبت به واحدهای دیگر توان بیشتری را به ریزشبکه تحویل دهد تا تعادل ذخیرۀ انرژی تضمین شود [5]، [6]. به عبارت دیگر، حلقه‌های کنترلی مرسوم برای تقسیم جریان در هر واحد ذخیرۀ انرژی، شاید با سیستم‌های کنترل تعادل انرژی ذخیره شده تکمیل شود.
به طور رایج، روش کنترل دروپ ولتاژ وقتی به کار می‌رود که دو یا چند واحد از طریق یک کانورتر dc/dc به صورت موازی با باس dc متصل هستند، تا یک ویژگی تقسیم جریان میان واحدها تضمین شود [3]، [7]، [8]. روش دروپ یا در نسخۀ dc آن، امپدانس مجازی، تضمین‌کنندۀ تقسیم جریان ثابت مساوی و یا متناسب است. با این حال، وقتی کانورترهای الکترونیک قدرت به محرک اولیه‌های مختلف مثل سیستم‌های فوتوولتائی یا توربین‌های بادی و سیستم‌های ذخیرۀ انرژی و به خصوص مجموعه باتری‌های پراکنده با وضعیت شارژهای متفاوت متصل می‌شوند این بهترین راهکار نیست.
در [3] یک تعادل خوب انرژی ذخیره شده از طریق تنظیم تطیبقی مقاومت مجازی (VR) در کنترل‌کننده‌های دروپ میسر شده است. با این وجوئد، یک کنترل نظارتی متمرکز به کار می‌رود و یک نقطۀ خطای منفرد در سیستم موجود است. همچنین، تنظیم ولتاژ به طور تاکیدی تضمین نمی‌شود. وقتی اختلاف‌هایی در وضعیت شارژ میان باتری‌ها مشاهده می‌شود، نویسنده‌های دیگر، الگوریتم‌هایی را برای تنظیم جریان باتری بر اساس یک ضریب ثابت ارائه داده‌اند [9]. با این حال، کنترل‌کننده‌های متمرکزی موردنیاز بوده و استفاده از یک ضریب ثابت شاید موجب تقریب کُند یا نوساناتی پیرامون نقطۀ تعادل شود. در کنار این‌ها، در [9] انحراف ولتاژ در باس مشترک dc در نظر گرفته نمی‌شود. در [10] راهبردی برای تنظیم کنترل‌کنندۀ دروپ مبتنی بر وضعیت شارژ در یک سیستم پراکندۀ ذخیرۀ انرژی ارائه شده است. با وجود این، راهبرد ارائه شده درد [10] تنها حالتی را در نظر می‌گیرد که باتری‌ها منبع تغذیۀ بار باشند. همچنین، در [2] یک کنترل زمانبندی بهره در ترکیب با یک کنترل‌کنندۀ فازی مرکزی ارائه شده است تا یک تنظیم ولتاژ و تقسیم توان خوب و نیز تعادل انرژی ذخیره شده در یک سیستم پراکندۀ ذخیرۀ انرژی حاصل شود. راهکار ارائه شده در [2] از کنترل‌کنندۀ فازی مرکزی استفاده می‌کند تا مرجع ولتاژ را برای متعادل کردن انرژی ذخیره شده اصلاح کند.
در این مقاله، یک راهبرد غیرمتمرکز و پیمانه‌ای (مدولار) مبتنی بر منطق فازی به منظور دستیابی به یک تعادل خوب انرژی ذخیره شده میان سیستم‌های ذخیرۀ انرژی ارائه می‌شود. به خصوص، یکی از مزایای کنترل‌کننده‌های منطق فازی این است که قادرند اهداف مختلف کنترلی را به طور همزمان مدیریت کنند [11]. بنابراین، سیستم فازی ارائه شده مقاومت مجازی کنترل‌کننده‌های دروپ را مطابق با وضعیت شارژ هر سیستم ذخیرۀ انرژی تنظیم می‌کند. در همین حین، سیستم رابط فازی قادر به تنظیم مقاومت مجازی مطابق با ولتاژ مشترک باس dc است تا انحراف ولتاژ را کاهش دهد. کنترل منطق فازی اخیرا به لطف سادگی آن در خلاصه کردن الگوریتم‌های پیچیده، برای مدیریت انرژی سیستم‌های ذخیرۀ انرژی در ریزشبکه‌ها به کار گرفته شده است [5]. با این حال، در [5] تنها یک باتری منفرد تحلیل شده است.
این مقاله به صورت ذیل سازماندهی شده است. در بخش2 پیکربندی و عملکرد ریزشبکه تحت حالت عملکرد جزیره‌ای توصیف می‌شود. بخش3 طراحی و عملکرد کنترل‌کننده‌های فازی ارائه شده را نشان می‌دهد. بخش4 نتایج را تحت حالت‌های مختلف عملکردی بیان می‌کند. روش ارائه شده در یک ریزشبکۀ ولتاژ پایین و تحت شرایط جزیره‌ای مورد آزمون واقع می‌شود. سخت‌افزار موجود در حلقه با استفاده از یک dSPACE 1006 و میزهای کنترلی نشان دهندۀ کارائی روش ارائه شده و برتری آن در مقایسه با دیگر روش‌های مرسوم است. در نهایت، بخش5 نتایج و دورنماهای آینده را ارائه می‌دهد.
پیش نمایش مقاله
