بخشی از مقاله
خلاصه
آلودگیهای زیستمحیطی ناشی از سوختهای فسیلی و پیشرفت فناوری تولید انرژی الکتریکی از انرژیهای تجدیدپذیر، باعث شده است تا در سالهای اخیر سهم بیشتری از بازار مصرف برق به انرژیهای تجدیدپذیر اختصاص یابد. معمولاً منابع انرژی تجدیدپذیر متمرکز نیستند و برای تبدیل انرژی آنها به انرژی الکتریکی باید نیروگاههای مناسبی در محل تاسیس شود. ازاینرو روزبهروز تعداد نیروگاه های تولید پراکنده برق موجود در شبکه سراسری افزایش یافته است. افزایش روزافزون نیروگاههای تولید پراکنده برق، باعث بروز مشکلاتی در پایداری شبکه سراسری میشود.
اخیراً برای جلوگیری از این مشکلات الگوهای شبکه به وجود آمدهاند. الگوهای شبکه الزاماتی مبنیبر کنترل میزان توان اکتیو و راکتیو تزریقی، به منظور پایداری هرچه بیشتر شبکه ارایه میدهند. رعایت این الگوها مستلزم آن است که کنترل دقیقی بر روی میزان توان تزریقی به شبکه وجود داشته باشد. ساختارهای متصل به شبکه مرسوم برای تزریق مقدار ثابتی توان اکتیو و راکتیو طراحی میشوند و در دنبال کردن مراجع توان کارایی مناسب ندارند.
در این مقاله یک ساختار حلقه بسته برای کنترل میزان توان تزریقی به شبکه ارایه و شبیهسازی شده است که توانایی دنبال کردن مراجع توان حاصل از الگوهای شبکه را دارد. شبیهسازیهای این مقاله نشان میدهد با اعمال کنترل حلقه بسته روی توان اینورتر، میتوان رفتار مناسبی در دنبال کردن مراجع توان تزریقی به شبکه به دست آورد که برای رعایت الگوهای شبکه ضروری میباشد.
.1 مقدمه
مبدلهای توان DC/AC امروزه به طور گسترده در تبدیل توان حاصل از انرژی های نو مورد استفاده قرار میگیرند. برای توزیع مناسب توان تولید شده توسط تولیدکنندگان کوچک محلی در شبکه برق سراسری، باید از مبدلهای DC/AC متصل به شبکه استفاده شود. امروزه فراوانی مبدلهای توان DC/AC متصل به شبکه بسیار بیش تر از فراوانی اینورترها خارج از شبکه میباشدمعمولاً. تنظیمکنندگان توان در شبکه سراسری برق بر میزان تزریق توان تولیدکنندگان کوچک محلی کنترلی ندارند، ازاینرو با افزایش تعداد این تولیدکنندگان محلی چالش های فراوانی در راستای تنظیم میزان عرضه و تقاضای انرژی الکتریکی ایجاد خواهد شد.
برای مثال اگر مقدار تولید برق توسط نیروگاههای کوچک خورشیدی در یک شبکه توزیع قابل مقایسه با ظرفیت کل شبکه باشد، هنگام ظهر که مصرف در شبکه سراسری کم است، این نیروگاهها بیشترین توان را تولید کرده و به شبکه تزریق مینمایند که این می تواند موجب ناپایداری شبکه و قطع سراسری شود. اخیراً در شبکههای قدرتی که میزان تولیدات پراکنده قابل مقایسه با تولید متمرکز در نیروگاه هاست، برای جلوگیری از این مشکلات استاندارد هایی تدوین شده است که نیروگاه های تولید پراکنده موظف به اجرای آنها هستند.[1]
نیروگاههای تولید پراکنده در این استانداردها موظف شده اند که هنگام تغییر در ولتاژ یا فرکانس شبکه، همچنان برای مدتی متصل به شبکه باقی بمانند و با تزریق توان مناسب به پایداری شبکه سراسری کمک نمایند. در شکل1 نواحی کار مبدلهای متصلبه شبکه در استاندارد بعضی از کشورها نشان شده است استانداردهای تدوین شده برای افزارههای متصل به شبکه علاوه بر اینکه اینورترها را ملزم به ادامه کار در صورت تغییر ولتاژ یا فرکانس شبکه مینمایند، الگوهای ویژهای را برای تزریق توان اکتیو و راکتیو هنگام این تغییرات در اختیار قرار میدهند.
به طور کلی، الزامات اکثر الگوهای شبکه شامل تزریق توان راکتیو به هنگام افت ولتاژ و کاهش تزریق توان اکتیو هنگام افزایش فرکانس شبکه میباشد.[2] رعایت الزامات الگوهای شبکه، مستلزم آن است که ساختار کنترلی اینورتر متصل به شبکه توانایی تنظیم توان تزریقی را در محدوده وسیعی از مقدار نامی خود را دارا باشند. در این مقاله ابتدا توانایی اینورتر در تزریق توان اکتیو و راکتیو مورد بررسی قرار گرفته است، در ادامه یک ساختار کنترلی حلقه بسته، به منظور تنظیم مقدار توان تزریقی ارایه شده است و در نهایت عملکرد ساختار کنترلی ارایه شده از طریق شبیهسازی بررسی شده است.
.2 تحلیل تزریق توان به شبکه
برای اتصال یک اینورتر به شبکهمعمولاً، از یک فیلتر LCL استفاده میشود. [3 ] در شکل2 هارمونیک اصلی ولتاژ تولید شده توسط اینورتر Vs، جریانی که از اینورتر به شبکه تزریق میشود Is، ولتاژ شبکه Vr، و جریانی که به آن وارد میشود Ir نامیده شدهاست. در این شکل فیلتر اتصال به شبکه به صورت یک دوقطبی با ماتریس انتقال T مدل شدهاست.
