طراحی ، تجزیه و تحلیل و تست زمان واقعی یک کنترل کننده برای سیستم ریز شبکه چند ورودی

واژه های کلیدی 

مقدمه

ساختار سیستم 

شکل 1 : ساختار ریز شبکه

شکل 2 :مدار قدرت و شماتیک کنترل برای اینورتر رابط شبکه سه فاز با فیلترهای LC

طراحی کنترلر

ولتاژ درونی و حلقه های کنترل جریان

شکل 3: بلوک دیاگرام از حلقه جریان داخلی

جدول 1: پارامترهای سیستم برای RTDS و آزمایش نمودن

جدول 2: پارامترهای از بار موتور با استفاده از شبیه ساز در RTDS

شکل 5: دیاگرام bode از تابع تبدلی ولتاژ حلقه بسته

شکل 6: بلوک دیاگرام از حلقه های جریان و ولتاژ با کنترل فیدبک

حلقه های کنترل توانی اکتیو و راکتیو خارجی ازنظر مفهومی،؛

شکل 7 : دیاگرام Bode از     V_c⁄I_loud  و V_c⁄(V_c^* )

شکل 8 : خصوصیات افت و کاهش p-w

شکل 9 : تابع همزمان سازکننده با جبرانساز توان اکتیو (واقعی)

شکل 10: تابع همزمان سازی با جبران ساز توان راکتیو

حالت انتقال از مُد جزیره ای به مد اتصال شده شبکه

شکل (11) بررسی اجمالی از کنترلر واحد پیشنهادی

شبیه سازی دیجیتال زمان – واقعی 

شکل 12: راه اندازی لابراتوار برای شبیه سازی دیجیتال زمان واقعی

انتقال از شبکه متصل شده به حالت جزیره ای

انتقال ازحالت جزیره ای به حالت شبکه ای – وصل نشده

شکل 13: خروجی توان واقعی ازسیستم های DG هنگام شبیه سازی زیرشبکه جزیره ای توسط RTDS

شکل 14: خروجی توان راکتیو  ازسیستم های DG هنگام شبیه سازی زیرشبکه جزیره ای توسط RTDS

شکل 15: همزمان سازی از شبکه و میکرو (فاز A – شبیه ساز RTDS)

شکل 16: خروجی توان واقعی از سیستم DG درطول همزمان سازی (شبیه ساز RTDS)

شکل 17: خروجی توان راکتیو از سیستم DG درطول همزمان سازی (شبیه ساز RTDS)

شکل 18: خروجی توان واقعی ازسیستم DG درطول اتصال مجدد (شبیه ساز RTDS)

شکل 19: خروجی توان راکتیو از سیستم DG درطول اتصال مجدد شبکه (شبیه ساز RTDS)

شکل 20: خروجی های توان اکتیو و راکتیو ازسیستم DG شماره 1 هنگامیکه شبکه جزیره ای است (آزمایشی)

شکل 21: خروجی های اکتیو و راکتیو ازسیستم DG شماره 2 هنگامیکه شبکه جزیره ای است (آزمایشی)

شکل 22: ولتاژ خط خروجی ازسیستم شماره 1 هنگامی که شبکه جزیره ای است

شکل 23: جریان سوئیچ هنگامیکه شبکه در حالت جزیره ای وصل شده (فاز A- آزمایشی)

شکل 24: همزمان سازی ازشبکه ابزار و میکرو (ولتاژ V_ab- آزمایشی)

تحقیق آزمایشی

انتقال ازحالت شبکه متصل شده به حالت جزیره ای

 انتقال ازحالت جزیره ای به حالت متصل شده شبکه ای

شکل 25: خروجی توان اکتیو و راکتیو از سیستم DG شماره 1 درطول هم زمان سازی (آزمایشی)

شکل 26: خروجی توان اکتیو و راکتیو ازسیستم DG شماره 2 درطول هم زمان سازی (آزمایشی)

شکل 27: خروجی توان اکتیو و راکتیو ازسیستم DG شماره 1 درطول اتصال مجدد (آزمایشی)

شکل 28: خروجی توان اکتیو و راکتیو از سیستم DG شماره 2 درطول اتصال مجدد (آزمایشی)

شکل 29: جریان سوئیچ درطول اتصال مجدد (فاز A – آزمایشی)

نتیجه گیری

این مقاله بر روی طراحی و تجزیه و تحلیل یک کنترل کننده برای سیستم میکرو چند ورودی متمرکز شده است. کنترل کننده پیشنهادی قابل استفاده با هر مولد توزیعی یا سیستم (DG) در زیر شبکه شامل ولتاژ داخلی و حلقه های جریان درتنظیم اینورتر رابط شبکه سه فاز می باشد. همچنین بررسی توان خروجی حلقه های کنترل برای کنترل توان اکتیو و راکتیو جهت سهولت به اشتراک گذاری توان بین مولدهای توزیع متوازی (DG) هنگامی که یک خطا در زیر شبکه رخ می دهد امری ضروری می باشد. کنترلر همچنین شامل الگوریتم های همزمان سازی برای تضمین اتصال مجدد هموار و ایمن از زیرشبکه ها و شبکه های همگانی مانند شبکه برق با پاک سازی خطا می باشد. با اجرای کنترلر یکپارچه، سیستم زیر میکرو چند ورودی قادر خواهد بود که بین اثر جزیره ای (محدود شدن گسیل از کاتد لامپ الکترونی به مناطق کوچک خاصی از کاتد در شرایطی که ولتاژ شبکه کمتر از مقدار معینی باشد را اثر جزیره ای (island effects) گویند و حالت اتصال به شبکه بدون اخلال دربارهای بحرانی متصل به آن سوئیچ برقرار کند. عملکرد این کنترلر در شبیه سازی با استفاده از یک شبیه ساز دیجیتال زمان – طبیعی یا همان نرم افزار RTOS و بطور تجربی با استفاده ازیک نمونه آزمایشگاهی مقیاس بندی شده ، انجام شده است.

درسال های اخیر سیستم های مولد توزیعی کوچک (DG) بعنوان مثال حدود kw 100 محبوبیت زیادی درمیان صنعت و تأسیسات برقی با توجه به افزایش راندمان عملکرد و کاهش سطح انتشار بدست آورده اند. این سیستم های DG توسط منابع کوچک نظیر سلول های سوختی، سلول های فتولتائیک، باتری، و توربین های کوچک و ... طراحی شده اند. و درحال حاضر برای به اشتراک گذاشتن پیک تولید در طول ساعات اوج بار هنگامیکه هزینه انرژی بالاست و به منظور ارائه تولید اماده به کار در هنگام قطع سیستم استفاده شده است و در بیشتر عقاید اخیر دریک گروه با مجموعه ای از بارها و سیستم های موازی DG دریک منطقه خاص به شکل یک زیرشبکه معرفی شده اند. درحالیکه دریک ساختار سیستماتیک ازسیستم های DG یک زیرشبکه، دارای ظرفیت توان بیشتر و قابلیت انعطاف بیشتر برای تحقق بخشیدن به کیفیت توان مورد نیاز و قابلیت اطمینان سیستم ، علاوه برتمام مزایای به ثبت رسیده ازیک سیستم DG تنها می باشد. بهره برداری مناسب از زیر شبکه درهردوحالت متصل به شبکه و حالت اثر جزیره ای نیاز به پیاده سازی توان اجرای بالا کنترل جریان و ولتاژ و الگوریتم های تنظیم ولتاژ دارد. پیاده سازی الگوریتم های کنترل ترجیحاً باید هیچ لینک ارتباطی بین سیستم های DG موازی شده که می توانند دور از هم قرار گرفته باشند نداشته باشند. بنابراین الگوریتم های کنتر ل از هر سیستم DG منحصر به فرد باید تنها با استفاده از متغیرهای فیدبک (بازخورد) طراحی شود که می تواند بصورت محلی اندازه گیری شود. دیگر ویژگی های عملکرد مورد نظر شامل به اشتراک گذاری مناسب از توان (برق) متغییر در یک شیوه از پیش تعیین شده بین سیستم های DG موازی شده و زیرشبکه های جزیره ای ، وقتی که یک گسل (خطا) ابزاری رخ دهد می باشد. تصحیح غیر همزمان سازی از شبکه های میکرو و صنایع سودمند (مانند برق و تلفن) برای برقراری اتصال مجدد هموار زمانی است که خطا پاک سازی شده باشد . برای پی بردن به ویژگی های با کارایی فوق این مقاله یک کنترلر جدید برای استفاده با هر سیستم DG در زیرشبکه پیشنهاد می کند. با تنظیم ولتاژ خروجی کنترل کننده پیشنهادی، کنترل جریان برق در حالت متصل به شبکه درزمان بهره برداری و امکان به اشتراک گذاشتن توان اکتیو و راکتیو بین سیستم های DG موازی شده هنگامی که زیرشبکه جزیره ای و غیرهمزمان سازی شده با صنایع برق سودمند را انجام می دهد. کنترل کننده پیشنهادی می تواند به سرعت پاسخ دهد و ازخود واکنش نشان دهد و اجازه می دهد که زیرشبکه کنترل شده ترانزیت (حمل و نقل) هموار بین حالت های شبکه متصل شده و حالت جزیره ای بدون اخلال دربارهای بحرانی متصل به آن داشته باشد. عملکرد کنترل کننده پیشنهادی به طور گسترده در شبیه سازی با استفاده از یک شبیه ساز دیجیتال زمان- واقعی (RTDS) و بطور تجربی با استفاده از یک سخت افزار مقیاس بندی شده بصورت مدل پیش الگو (نمونه اصلی) مورد تست قرار گرفته است.