بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله دو تکنیک گذر از خطا - - FRTبرای حفظ و بازیابی پایداری سیستم ژنراتور بادی دوسوتغذیه - DFIG - سرعت متغیرموجود در یک ریز شبکه مستقل ارائه شده است.تکنیک اول یک روش الکتریکی است، در این روش در مدت وقوع خطا یک جبران کننده سنکرون استاتیکی توزیع - DSTATCOM - در شینه توربین بادی سرعت متغیر DFIG قرار داده می شود تا توان های اکتیو و راکتیو مورد نیاز را جبران کند وسبب بهبود پروفایل ولتاژ و درنتیجه به بازیابی و پایداری ولتاژ کمک نماید.روش دوم یک روش گذر از خطای مکانیکی است که بر اساس تغییر نسبت گیربکس سیستم ژنراتور بادی عمل میکند.
این روش توان مکانیکی دریافتی از باد را کاهش می دهد و سبب بهبود وضعیت پایداری DFIG می گردد. بدون استفاده از روشهای افزایش قابلیت گذر از خطا، DFIG ممکن است نتواند بعد از پاک شدن خطاهای گذرا پایداریش را حفظ کند درنتیجه ریز شبکه بالاجبار این ریزمولد خود را از دست دهد. این موضوع می تواند پایداری ریز شبکه را بخصوص در حالت جزیرهای به مخاطره اندازد. لذا موضوع افزایش قابلیت عبور از خطا از اهمیت زیادی برخوردار است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد روش پیشنهادی کارایی قابل توجهی در بهبود پایداری گذرای DFIG و در نتیجه کل ریزشبکه خواهد داشت.
واژگان کلیدی: قابلیت گذر از خطا ، حالت جزیرهای ، ژنراتور القایی دوسو تغذیه ، جبران کننده استاتیکی سنکرون توزیع ، گیربکس متغیر.
-1مقدمه
به دلیل منافعی مانند بهرهوری بالاتر، بهبود کیفیت توان،کاهش انتشار گازهای گلخانهای،کاهش تلفات سیستم و...بهکارگیری منابع تولید پراکنده با سطح ولتاژ پایین و متوسط در شبکه های توزیع در حال رشد میباشد. منابع تولید پراکنده در قالب یک ریزشبکه میتوانند در هنگام قطع شبکه برق بالادست، تولید لازم را برای سیستم فراهم کنند. بنابراین ریز شبکه ها و بهرهبرداری از آنها در حالت جزیرهای، بواسطه مزایایی ازجمله استمرار و تداوم برق برای مصرف کننده ها و قابلیت اطمینان بالاتر از اهمیت زیادی برخوردار است.علیرغم مزایای ریز شبکه ها،معمولاً کنترل آنهادشوار است، به خصوص در حالت جزیرهای که در آن هیچ منبع غالب تولید برق وجود ندارد. ازیکطرف، ماشین های گردان متداول مبتنی بر منابع تولید پراکنده، انعطافپذیری کافی را برای حالت جزیرهای ارائه نمیدهد.
از سوی دیگر، پاسخهای سریع منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر میتواند پایداری شبکه را چنانچه مقررات سختگیرانه لحاظ نشود بهطور نامطلوبی در شرایط خطا و نرمال تحت تأثیر قرار بدهد. بنابراین بررسی مود جزیرهای سیستم توزیع و ریزشبکه ازنظرمسائل اقتصادی و تکنیکی از اهمیت ویژهای برخوردار است. منابع تولید پراکنده میبایست در هر دو مد اتصال به شبکه و جزیرهای بهصورت بهینه کار کنند ،که میتوان با تغییر استراتژی بهره برداری به این مهم نائل شد. همچنین حفظ پایداری گذرای ریزشبکه با بکارگیری روش های مناسب در منابع تولید پراکنده موجود باعث امنیت تولید برق بخصوص در شرایط جزیره ای می گردد.
در [1] یک آنالیز پایداری ریزشبکه در مدت حالت جزیره ای تحت شرایط بارهای مختلف ارئه شده است. در [2] ، از سلولهای سوختی هیبرید به عنوان سیستم تولید پراکنده به منظور کاهش فرو رفتگی ولتاژ در شرایط متعادل و نامتعادل ولتاژ در سیستم قدرت استفاده شده است. از استراتژی کنترل جریان بر پایه کنترل فازی و مدیریت توان اکتیو بر اساس کنترل شبکه عصبی استفاده شده است.تاکنون مقالات زیادی در زمینه کاربرد ادوات FACTS برای بهبود رفتار سیستم قدرت ارائه شده است .[3,5] در [4] ، یک استراتژی کنترل جدید برای سیستم های تبدیل انرژی باد در مقیاس بزرگ در راستای تعادل بین حداکثر توان خروجی و به حداقل رساندن هزینه های بهره برداری ارائهشده است.
در [6] موضوع کنترل پیشرفته برای روتور و مبدل سمت شبکه ژنراتور القایی دو سو تغذیه - DFIG - بهمنظور افزایش قابلیت گذر از ولتاژ پایین - LVRT - مورد بررسی قرار گرفته است. در استراتژی کنترل مبدل سمت روتور نامتعادلی توان ناشی از انرژی جنبشی توربین بادی با افزایش سرعت روتور کاهش می یابد. در [7] یک روش گذر از خطا از طریق مدیریت حالت گذرا بهمنظور افزایش قابلیت اطمینان در توربین بادی دو سو تغذیه پیشنهاد می کند. پیکربندی جدید مبدل جبران ساز شنت و سری سمت شبکه را برای بهرهبرداری در شرایط نرمال و افت ولتاژ برای رسیدن به یکراه حل کنترل انعطافپذیر در شرایط خطا متعادل و نامتعادل و طرح مدیریت حالت گذرا با کنترل توالی مثبت و منفی معرفی میکند.
در مرجع [18] از شبکه های عصبی به عنوان کنترل کننده بهینه در سیستم کنترلی اینورتر مدولاسیون پهنای پالس موجود در ساختار STATCOM به منظور جبرانسازی دینامیکی کمبود ولتاژ و بیشبود ولتاژ استفاده شده است.با توجه به مطالعات انجامشده در مراجع مختلف و الزام قابلیت گذر از خطا در یک ریز شبکه، در این مقاله به مطالعه و بررسی روش کنترلی مناسب برای توربین بادی با مولد القایی دوسو تغدیه DFIG به منظور گذر از خطا با استفاده ازجبران کننده استاتیکی سنکرون توزیع و استفاده از گیربکس متغیر پرداخته می شود. این مولد در ریز شبکه ای قرار دارد که سایر منابع تولید پراکنده از قبیل مولد فتوولتائیک ، سلول سوختی ، میکروتوربین و چرخ طیار در آن حضور دارند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد روش پیشنهادی کارایی قابل توجهی در بهبود پایداری گذرای DFIG و در نتیجه کل ریزشبکه خواهد داشت.
-2سیستم تحت مطالعه
سیستم تحت مطالعه در شکل - 1 - نشان دادهشده است.[14] این ریزشبکه دارای 7 شینه می باشد. منابع تولید پراکندهی فتوولتائیک با ظرفیتهای 10 و 3 کیلووات و باکنترل اینورتر بروش PQ به ترتیب در باسهای 4 و 5 قرار دارند. سیستم میکروتوربین با ظرفیت 25 کیلووات و با کنترل اینورتر بروش PQ در بأس 6 قرار داده شده است. مولد پیل سوختی با ظرفیت 20 کیلووات و کنترل اینورتر بروش PQ در بأس 7 قرار دادهشده است. سیستم توربین بادی DFIG با ظرفیت 30 کیلووات در باس 2 قرار دارد و بالاخره سیستم چرخ طیار با ظرفیت 30 کیلووات و کنترل اینورتر بروش Vf در بأس 1 قرار دادهشده است. ظرفیت های تولیدی منابع تولید پراکنده در سطح ولتاژ 400 ولت توسط ترانس مثلت ستاره به شبکه 20 کیلوولت متصل می شوند. اندازه بارهای محلی و داده های خط در هر باس در جدول - 1 - پیوست نشان داده شده است.
