برق 167. راهبرد کنترل نزولی بهبود یافته برای تسهیم توان راکتیو در میکروگرید جزیره ای

راهبرد کنترل نزولی بهبود یافته برای تسهیم توان راکتیو در میکروگرید جزیره ای چکیده: برای میکروگرید در عملیات جزیره شده و به خاطر تاثیرات  امپدانس خط نامتناسب، توان راکتیو را نمی توان به صورت دقیق با روش نزولی عادی تسهیم کرد. برای بهبود دقت تسهیم توان راکتیو، این مقاله یک روش کنترل نزول بهبود یافته ارائه می کند. روش پیشنهادی در اصل شامل دو عملیات مهم است: عملیات کاهش خطا و عملیات بازیاب ولتاژ. دقت تسهیم با عملیات کاهش خطای تسهیم بهبود می یابد که توسط سیگنال های همزمان سازی پهنای باند کم فعال می شود. اما عملیات کاهش خطا منجر به کاهش اندازه ولتاژ خروجی می شود. بنابراین، عملیات بازیابی ولتاژ می تواند این کاهش را جبران کند. ارتباطات لازم در این روش، بسیار ساده است و روش Plug-play حفظ می شود. شبیه سازی و نتایج آزمایشی نشان می دهند که کنترولر نزولی بهبود یافته می تواند توان اکتیو و راکتیو را تسهیم کند و کیفیت قدرت میکروگرید را تقویت نماید و عملکرد دینامیک خوبی دارد. 
کلمات شاخص: میکروگرید؛ کنترل نزولی، تسهیم توان راکتیو؛ سیگنال های همزمان سازی پهنای باند کم؛ عملیات بازیابی ولتاژ 

برق 18. ساختار کنترل پیشرفته برای میکروگریدهای هوشمند- بخش دوم: کیفیت توان، انباره¬ی انرژی و میکروگریدهای AC/DC

ساختار کنترل پیشرفته برای میکروگریدهای هوشمند- بخش دوم: کیفیت توان، انباره ی انرژی و میکروگریدهای AC/DC
Josep M. Guerrero, Senior Member, IEEE, Poh Chiang Loh, Senior Member, IEEE, Tzung-Lin Lee, Member, IEEE, and Mukul Chandorkar, Member, IEEE
چکیده- این مقاله مسائل و راه¬کارهای اصلی مرتبط با کیفیت توان را در میکروگریدها، سیستم¬های ذخیره¬ی انرژی توزیع شده و میکروگریدهای ترکیبی AC/DC را به صورت مختصر بیان می¬نماید. در ابتدا بهبود کیفیت توان در میکروگریدهای دارای ارتباط با شبکه¬ ارائه می¬شود سپس کنترل اشتراکی جهت بهبود بخشیدن هارمونیکهای ولتاژ و عدم توازن ولتاژ در میکروگریدها مرور می¬گردد. بعد از آن استفاده از جبران¬¬ساز همزمان استاتیک(STATCOM) در میکروگریدهای متصل شده به شبکه  معرفی می¬شود که از آن جهت بهبود عدم توازن ویا افت/افزایش بیش از حد ولتاژ استفاده می¬گردد. در نهایت کنترل هماهنگ سیستم توزیع شده(پراکنده¬ی)  ذخیره¬ و میکروگریدهای ترکیبی AC/DC توضیح داده شده اند.

کنترل ولتاژ در میکروگرید

5-1- مقدمه

یکی از اهداف کنترل ولتاژ، حفظ ولتاژ در سمت مصرف کننده ها در گستره قابل قبول در طی عملیات بهره برداری می باشد. کنترل ولتاژ و توان راکتیو در سیستم های توزیع، به جهت وجود افت ولتاژ و تلفات بالای این سیستم ها ، از دیر باز مسئله مهم برای متخصصین این رشته بوده است. مطابق با استاندارد IEEE  ، محدوده ی قابل قبول تغییرات ولتاژ برابر با 5 ±  درصد انحراف از ولتاژ نامی است .

در این فصل موضوع کنترل ولتاژ و توان راکتیو در یک سیستم میکروگرید با توجه به حضور منابع تولید پراکنده پیل سوختی و مزرعه بادی بررسی می گردد.همچنین مسئله هماهنگی مناسب بین تپ چنجر قابل قطع زیر بار(OLTC) ، خازن های پست و خازن های فیدر به منظور رسیدن به ولتاژ بهینه و توان راکتیو مناسب مورد توجه قرار می گیرد. هیچ نوع ارتباطی بین OLTC  و خازن ها همانند شبکه های موجود در سیستم در نظر گرفته نشده است.

کنترل ولتاژ و توان راکتیو در شبکه های قد یم معمولاً توسط خازن های موازی و تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC ) انجام می شد که OLTC   ولتاژ را در باس ثانویه ترانس با تنظیم تپ در مقدار مناسب نگه می دارد و خازن شنت توان راکتیو در خواستی را جبران می کند که در نتیجه می تواند از افت ولتاژ جلوگیری کند .

کنترل ولتاژ و توان راکتیو بر اساس حضور منابع تولید مرکزی با فرض اینکه جریان از انتقال به پست هایی با ولتاژ پایین تر عبور می کند، انجام می شدند . حال با حضور منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع و یا میکرو گرید ، کنترل ولتاژ به نحوی دسخوش تغییراتی می شود. در این فصل یک هماهنگی مناسب بین منابع تولید پراکنده و ابزار های دیگر کنترل ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد.

5-2- کنترل ولتاژ و توان راکتیو در سیستم های توزیع قدیمی

هدف اصلی کنترل ولتاژ در سیستم های توزیع آن است که ولتاژ در تمام باس ها در یک رنج قابل قبول نگهداشته شود . ولتاژ مطلوب می تواند توسط کنترل کردن مستقیم  ولتاژ و یا کنترل توان راکتیو که در افت ولتاژ تاثیر می گذارد، انجام شود .

5-2-1- کنترل ولتاژ توسط تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC )

ترانسفور ماتور های که با تپ چنجر قابل قطع زیر بار (OLTC) تجهیز شده اند . نرخ ولتاژ را با توجه به حضور بار مورد توقع تنظیم می کنند تا افت ولتاژ در ترانس و شبکه بالا دست را جبران کنند . مدار معادل یک ترانسفور ماتور با حضور OLTC  به صورت زیر می باشد.

                                     شکل5-1 مدار معادل یک تپ چنجر[4]

 I: جریان

V : ولتاژ

n : نسبت تبدیل ترانس

 Y : ادمیتانس

اندیس های P  و  S  نشان دهنده ی سمت های اولیه و ثانویه می باشد.

نحوه ی کنترل ولتاژ یک  OLTC  در شکل 5-2 نشان داده شده است .

                                    شکل 5-2 نحوه ی عملکرد یک  OLTC [4]

تپ چنجر قابل قطع زیر بار ولتاژ ثانویه ی باس (V1) را در رنج زیر نگه می دارد[4] .

(5-1)

ULB ≤ U1 ≤ UUB

ULB = Uset – 0.5 UDB

UUB = Uset + 0.5 UDB

 

 ULB  : پایین ترین باند ولتاژ

UUB : بالا ترین باند ولتاژ

UDB : باند مرده

Uset :  نقطه تنظیم ولتاژ

5-2-2- کنترل توان راکتیو توسط خازن های موازی

خازن های شنت توان راکتیو خودشان را مطابق با معادله ی زیر تزریق می‌کنند[4].

(5-2)

Qc = Qc,rat Vc2

 

برق 39. پایداری دینامیکی یک میکروگرید با بار اکتیو

پایداری دینامیکی یک میکروگرید با بار اکتیو
چکیدهیکسو کننده ها و رگولاتورهای ولتاژی که به عنوان بارهای توان‌ثابت عمل می کنند، بخش مهمی از بار کل میکروگرید را تشکیل می دهند. به بیان ساده، این تجهیزات دارای مقاومت افزایشی منفی بوده و علاوه بر آن، مشخصه های دینامیکی حلقه کنترلی آنها دارای بازه فرکانسی مشابه با اینورترهایی است که میکروگرید را تغذیه می کنند. هر یک از این ویژگی‌ها، می تواند به افت ضریب میراکنندگی سیگنال کوچک منجر شود. روشن است که ثابتهای کنترلی droop باید با توجه به قدرت میراکنندگی انتخاب شوند(حتی در بارهای با امپدانس ساده). در مقاله حاضر، یکسوکننده های کنترل شده بصورت فعال، در فضای حالت غیرخطی مدلسازی شده، که در نزدیک ناحیه کاری بصورت خطی تقریب زده می شوند و به مدلهای شبکه و اینورتر اضافه می‌شود. تحلیل مشارکتی  مقادیر ویژه‌ی سیستم ترکیبی، نشان می دهد که مدهای فرکانس پایین، با کنترل‌کننده ولتاژ یکسوکننده فعال، و کنترل‌کننده‌های دروپ اینورتر مرتبط است. تحلیل انجام شده همچنین نشان می دهد که وقتی کنترل‌کننده ولتاژ DC بار اکتیو، با ضرایب تقویت (گین) بزرگ طراحی می شود، کنترل‌کننده ولتاژ اینورتر ناپایدار می گردد. این وابستگی، با مشاهده پاسخ یک میکروگرید آزمایشی، به تغییرات پله ای توان گرفته شده از شبکه بررسی شده است. برای دستیابی به یک پاسخ میرا شده با محدوده پایداری مطمئن ، لازم نیست در طراحی یکسوکننده فعال مصالحه ای صورت گیرد، اما باید برهم‌کنش و تاثیرات متقابل اینورتر و یکسوکننده بر یکدیگر، در طراحی مد نظر قرارگیرد.