بخشی از مقاله
خلاصه
در این نوشتار کنترل کننده محرکی برای سیستم قدرت توزیع شده با استفاده از رویکرد جدید دینامیکی صفر خطی طراحی شده که در آن، مدل سازی دینامیکی شبکه توزیع DG به روش متفاوتی نسبت به روش های دیگر اجرایی شده است چون مقاومت خطوط را در نظر گرفته است. به منظور تجزیه و تحلیل پایداری آن، این سیستم حدود نقطه عملیاتی را با استفاده از روش بسط سری تیلور خطی سازی کرده است و برای پیاده سازی کنترل خطی، درجه نسبی از طریق مفهوم مشتقات لی مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن، LZDC جدید بر روی سیستم شین بی نهایت تک ماشینی توزیع شده - - SMIB عملی شده تا ثبات سیستم را بررسی کند. در همچنین نتایج شبیه سازی عملکرد های LZDC را در شرایط خطا نشان می دهد.
.1 مقدمه
پیچیدگی سیستم های برق به دلیل تقاضای بار روز به روز در حال افزایش یافتن است. در حال حاضر پروژه جمعیت جهان نشان می دهد که جمعیت جهان تا سال 2050 به 10/5 میلیارد می رسد.[1] برای پاسخگویی به نیاز پیش بینی شده، زیرساخت های صنعتی به سرعت در حال رشد هستند. یکی از نتایج به دست آمده این است که، بارهای دینامیکی بسیار زیادی در سیستم های انتقال و توزیع برق به کار رفته و این ها قضیه را به شدت پیچیده خواهد کرد.
یکی از مجموعه مشکلات در ارتباط با سیستم های برق، که مهم ترین آن ثبات است، توانایی یک سیستم برای بازیابی به جایگاه اصلی خود پس از وقوع اختلالات کوچک و بزرگ است که ثبات دینامیکی و یا قابلیت اطمینان دینامیک نامیده می شود..[3-2] یکی از راه های اصلی برای بهبود ثبات یک سیستم برق به کار گرفتن یک تکنولوژی کنترل بسیار پیچیده است .[3] در مراجع [4-5]، محققان کنترل های محرک سیستم برق را توسعه داده اند.
در سال های 1970 و 1971، یک کنترل محرک بهینه را ارائه دادند [7-6] شبیه به کاری که پژوهشگران چینی در مرجع [3] با توجه به مشتقات ولتاژ ترمینال، سرعت و قدرت فعال انجام داده بودند. انتخاب افزودن هر مشتقی از طریق معادله ریکاتی حل شده بود اما، هر چند آنها با موفقیت کنترل محرک خود را اجرا، کردند ولی آنها مشکل نوسانات کم بسامد و اختلالات جزیی نقطه عملیاتی را داشتند.
به خاطر این که سیستم قدرت بسیار غیر خطی است، مدل ریاضی به دست آمده از طریق خطی سازی فقط می تواند نیازمندی های امنیتی خود را تحت تأثیر اختلالات کوچک برآورده سازد. با این حال، ثبات ولتاژ کوچک اختلال می تواند با استفاده از روش های حالت پایدار که از خطی سازی معادلات دینامیک های سیستم در یک نقطه عملیاتی داده استفاده می کند، خیلی موثر مورد مطالعه قرار گیرد.
با این حال، اغلب به هنگام پیاده سازی و اجرا دچار مشکل است به خاطر این که همه متغیرهای حالت آن مستقیما قابل اندازه گیری نیستند. برای غلبه بر این مشکل، بازخورد خروجی خطی درجه دوم گوسی - LQG - طرح کنترل محرک را در [8] ارائه کرده است. این قابل باور است چون تنها با استفاده از خروجی قابل اندازه گیری و متغیرهای حالت برآورد شده از آنها، طراحی شده اند و مشخص شده است که اختلاف فازی خوبی هم فراهم می کند.[9]
با این حال، کنترل کننده های LQR و LQG نمی توانند استحکامی در برابر عدم قطعیت در شرایط عملیاتی [10] ارائه کنند. کنترل کننده ی LQG قوی برای تعدیل نوسانات سیستم برق برای خازن های سری تریستور کنترل شده - TCSCs - ، استفاده از روش بازیابی انتقال حلقه ای - LTR - را طراحی کرده که در [11] و [12] ارائه شده است. کنترل محرک قوی برای سیستم های بزرگ با قدرت نامشخص از روش H استفاده می کند در [13] معرفی شده در حالی که کنترل کننده ها در[12] و [13]، که این ها با استفاده از مدل خطی طراحی شده اند ، به خاطر حالت الکترومکانیکی ای که دارند فقط می توانند نوسانات را به حالت تعدیل در بیاورند. طرح های خطی سازی بازخوردی هم به طور گسترده در کنترل مقاوم سیستم برق طراحی می شوند تا مدل های سیستم برق غیر خطی را خطی سازند.
روش طراحی کنترل کننده های دینامیکی صفر خطی - LZDC - یک روش کنترل خطی است که مانند یک خط راست، می تواند نوعی از منحنی های خاص در نظر گرفته شود به طوری که این امکان را به ما می دهد که می توانیم یک سیستم خطی را نوعی از سیستم های غیر خطی ویژه بشناسیم .[3] این مفهوم کنترل کننده، سیستم اصلی را به ساده ترین شکل آن تبدیل می کند و مزیت اصلی آن این است که دیگر نیازی به حل معادله و وزن ماتریس ریکاتی ندارد. قبل از اجرایی کردن هر کنترل کننده ای، ما باید ثبات سیستم را بررسی کنیم به دلیل آن که پیاده سازی هر کنترل کننده ای در هر سیستم ناپایداری ممکن نیست. SISO LZDC پیشنهادی ما به راحتی ثبات سیستم را بدون نیاز به حل تابع لیاپانوف پایه انرژی و یا هر روش دیگر ثبات، مورد بررسی قرار می دهد.
.2 مدلسازی سیستم تستی
سیستم های توزیع برق را می توان بسته به کاربرد مورد نظر از مدل در سطوح مختلف پیچیدگی، الگوسازی کرد.
مدار معیار معادل DG متصل به شبکه
شکل - 1 - سیستم شین بی نهایت تک ماشین شامل یک ژنراتور همگام معادل در شبکه توزیع را نشان می دهد ، که در آن ژنراتور به ترانسفورماتور توزیع از طریق خط توزیع متصل شده که تمرکز این نوشتار بر این قضیه است. چون که سیستم SMIB از لحاظ کیفی، جنبه های مهمی از رفتار سیستم چند ماشینی را نشان می دهد و نسبتا برای مطالعه کردن ساده تر است، برای مطالعه مفاهیم کلی ثبات سیستم برق [14] بسیار مفید است. در این نوشتار، ما سیستم توزیع معیار با DG در شکل - 1 - را مد نظر قرار دادیم. در شکل - 1 - ، Re و Xe مقاومت و مقاومت القایی خط هستند، و XT راکتانس ترانسفورماتور است.
