بخشی از مقاله
چکیده - ریزشبکه بهعنوان عناصر اساسی شبکههای هوشمند آینده نقش مهمی برای افزایش کارایی شبکه، قابلیت اطمینان و برآوردن مسائل زیستمحیطی دارد. این مقاله تحلیل پایداری را برای منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر در ریزشبکه ارائه میدهد. اصل مهم در یک DG در حالت مستقل و جزیرهای، تضمین پایداری و عملکرد مطلوب با ارائه ولتاژ و فرکانس مناسب بهمنظور تغذیه بار است. بهمنظور بررسی پایداری ریزشبکه ابتدا مدل فضای حالت یک ریزشبکه جزیرهای مبتنی بر اینورتر، شامل سه منبع تولید پراکنده به دست آمده است سپس از کنترلکنندههای توان، ولتاژ، فرکانس و جریان بهمنظور تنظیم ولتاژ و فرکانس ریزشبکه استفاده شده است. بهمنظور بهینهسازی پارامترهای کنترلکنندهها جهت دستیابی به مقادیر ولتاژ و فرکانس مطلوب از الگوریتم بهینهسازی فاخته استفاده شده است. شبیهسازی با استفاده از نرمافزار مطلب انجامشده و نتایج نشان میدهد که کنترلکنندهها ولتاژ و فرکانس مطلوبی را برای بار فراهم کرده است.
با ک نار هم قرارگیری م نابع تول ید انرژی پراک نده، مفهوم جدیدی در شبکههای قدرت به نام ریز شبکه معرفی شده ا ست. مفهوم ریزشبکه برای اولین بار در سال 1998 در ایالاتمتحده توسط شرکت CERTS معرفی شد .[1] بهعنوان یک راهحل، ریزشبکه نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر و منابع ذخیرهساز انرژی را به سی ستم قدرت ت سهیل کرده ا ست و تلفات سی ستم و انت شار گازهای گلخانهای را کاهش داده است و قابلیت اطمینان تأمین برق مشتریان را بالا برده است .[2] با توجه به مزایای بالقوه منابع انرژی تجدید پذیر شامل امنیت، قابلیت اطمینان، کارآمد و سازگاری با محیط، در سه دهه گذشته توجه بیشتری به ریزشبکه شده است. منابع تولید پراکنده و دستگاههای ذخیره انرژی از مدارهای الکترونیک قدرت برای اتصال به ریزشبکه استفاده میکنند.
معمولاً وابسته به نوع واحد و فیدر متصل شده بهصورت کانورتر/اینورتر AC/AC، DC/AC، AC/DC هستند. با توجه به اینکه عناصر ریزشبکهعمدتاً واسطهای الکترونیک قدرت هستند کنترل ریزشبکه به کنترل اینورتر وابسته است 3] و.[4 تحلیل پایداری ریزشبکه به معادلات حالت خطی شده ب ستگی دارد که ویژگیهای سی ستم کنترلی را تو صیف میکند. در 5] و[9 تحلیل پایداری ریزشبکه ارائه شده است. در این مقاله تحلیل پایداری ریزشبکه جزیرهای بهمنظور بررسی پایداری مقادیر ویژه ریزشبکه ارائه شده است. یک کنترلکننده بهینه برای تنظیم ولتاژ و فرکانس پیشنهاد شده است. این کنترلکننده شامل حلقه داخلی کنترل جریان و حلقه بیرونی کنترلکننده توان ا ست. الگوریتم بهینه سازی فاخته یک الگوریتم فرا اکتشافی برای یافتن بهینه پارامترهای کنترلکنندهها است که برای یافتن مقدار بهینه پارامترهای کنترلکنندهها از الگوریتم بهینهسازی فاخته استفاده شده است.
-2 مدل فضای حالت اینورتر منبع ولتاژ - VSI -
اینورتر منبع ولتاژمعمولاً بهعنوان واسط منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع استفاده می شود VSI .[5] شبیه یک ماشین سنکرون رفتار میکند و فرکانس و ولتاژ سیستم را کنترل میکند 6] وVSI .[7 بهعنوان یک منبع ولتاژ عمل میکند که مقدار و فرکانس ولتاژ خروجی را از طریق کنترلکنندهها تنظیم میکند .[8] مدل کامل سیستم کنترل اینورتر منبع ولتاژ مبتنی بر واحدهای تولید پراکنده در شکل 1 نشان داده شده است. سیستم به دو ق سمت تق سیم می شود، مدار قدرت شامل اینورتر و فیلتر LC خروجی است، قسمت دوم، مدار کنترل است که شامل کنترلکن نده توان مبتنی بر روش ا فت، کنترلکن نده ول تاژ و فرکانس، کنترلکننده جریان و حلقه محاسبه توان است.
فلغحم حلقه کنترل توان شامل کنترلکننده افت است که بیانگر این است که توان اکتیو و راکتیو در واحدهای تولید پراکنده به ترتیب توسط ضریب افت بر اساس فرکانس و ولتاژ سیستم تقسیم میشود .[9] با توجه به بلوک دیاگرام کنترلکننده توان و ارتباط میان فرکانس و توان حقیقی و ولتاژ و توان غیرحقیقی را بهصورت رابطه - 1 - میتوان نوشت. که در آن n مقدار نامی فرکانس، Vn مقدار نامی ولتاژ و mp و nq به ترتیب بهره افتی توان اکتیو و راکتیو میباشند. برای دست یابی به تنظیم درست ولتاژ و فرکانس با استفاده از کنترلکنندههای موجود باید از مقادیر DC برای ورودی کنترلکننده استفاده کرد؛ بنابراین باید مقادیر abc با استفاده از تبدیل پارک به مقادیر dq0 تبدیل شوند. توانهای لحظهای اکتیو P و راکتیو Q از ولتاژ و جریان خروجی اندازهگیری شده بهصورت زیر محاسبه میشوند .
که iod , voq , vod و ioq به ترتیب ولتاژها و جریانهای خروجی در فرم dq هستند. بهمنظور حذف نوسانات لحظهای توان اکتیو و راکتیو از یک فیلتر پایین گذر استفاده شده است. با انتقال معادلات - 2 - و - 3 - به حوزه زمان و خطی سازی حول نقطه کار سیستم، فرم خطی فضای حالت متغیرهای توان حقیقی و موهومی بهصورت - 4 - خواهد بود.که , R f L f و C f به ترتیب مقاومت، اندوکتانس و ظرفیت خازن فیلتر LC میباشند. Lc , Rc مقدار مقاومت و اندوکتانس سلف تزویج هستند؛ و Vbq , Vbd مقدار ولتاژ دوسر بار میباشند. مدل ف ضای حالت هر اینورتر از ترکیب معادلات - 1 - تا - 12 - بهصورت - 13 - بیان میشود.
-3 مدل فضای حالت خط انتقال
با توجه به اینکه ریزشبکه شامل سه منبع تولید پراکنده میبا شد بنابراین دو خط انتقال بین منابع وجود دارد که در شکل 2 نمای خطی خطوط ن شان داده شده ا ست. معادلات کلی برای خطوط انتقال بهصورت نمایش داده شده است.
-4 مدل بارهای شبکه
مدل فضای حالت بارهای متصل به شبکه در [5] تشریح شده است. بارهای متصل به ریزشبکه بهصورت اهمی سلفی در نظر گرفته شدهاند. معادلات مربوط به جریان بارهای الکتریکی در - 18 - ارائه شده است. مقادیر بارهای شبکه در جدول 1 نشان داده شدهاند.
