بخشی از مقاله
چکیده: در حالت جزیره ای هنگامی که ریزشبکه از مابقی سیستم ابزار جدا است، در این حالت سیستم تولید پراکنده برای تامین ولتاژ ثابت به بار محلی در حالت کنترل ولتاژ عمل می کند. در این مقاله از روش کنترل مد لغزشی مبتنی بر سطح لغزش مرتبه دوم و برای بهبود روش کنترل مد لغزشی و افزایش مقاومت سیستم در برابر اغتشاش از کنترل تطبیقی استفاده شده است.
در این راستا برای غلبه بر چترینگ و عدم قطعیت از مشتق سیگنال کنترل به عنوان کنترل کننده که در نهایت سیگنال کنترل با انتگرال گیری به دست میآید، تا کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی در حضور اغتشاشات و تداخل ناخواسته و نامعلوم پایداری ریزشبکه و بهبود خروجی و ردیابی سیستم و همچنین کاهش نوسانات فرکانس بالای غیر ضروری در کل سیستم را تضمین کند. با توجه به نتایج شبیه سازی مشاهده می شود که شکل موج خروجی اینورتر از قابلیت خوبی در دنبال کردن شکل موج ولتاژ و جریان سه فاز مرجع برخوردار است. این مقاله توسط نرم افزار متلب شبیه سازی شده است.
-1 مقدمه
درسال های اخیر، سیستم های قدرت در حال تجربه رشد فوق العاده ای در زمینه تولید پراکنده به دلیل منافع اقتصادی، نگرانیهای زیست محیطی، نیاز قابلیت اطمینان و غیره می باشند، عمدتا سیستم های توزیع پراکنده شامل توربینهای بادی، سلولهای فتوولتائیک، توربینهای کوچک و سلولهای سوختی است. استفاده از ژنراتور های تولید پراکنده مشکلات فنی زیادی به شبکه تحمیل میکنند که مهمترین آنها عبارتاند از : افزایش سطح اتصال کوتاه ، تضعیف هماهنگی عملکرد رلههای حفاظتی، تولید هارمونیک و حالتهای گذرا، جزیره ای شدن، نوسانات ولتاژ و مشکلات کنترلی از اهمیت بیشتری بر خوردار میباشد .
- Gautam et al, 4702 - مفهوم ریزشبکه به شبکه هایی با ولتاژ کم، توان پایین و با ساختار کنترلی پیچیده اطلاق می شود موضوع مهم دیگری که یک شاخص اساسی در تعیین میزان اعتماد پذیری روش کنترلی به کار برده شده در ریز شبکه است، بحث پایداری ولتاژ و فرکانس ریزشبکه در حالت جزیره ای و پس از وقوع یک اتفاق نامتعارف است که منجر به نوسانات ولتاژ و فرکانس ریزشبکه می شود. اینکه چه میزان اغتشاش وارده شدید باشد تا ریزشبکه ناپایدار شود معیاری است که میزان کارایی روش کنترلی را نشان میدهد. این مقاله به برسی کنترل ریزشبکه در حالت جزیره ای پرداخته است.
بسیاری از مقالات که بر روی توزیع پراکنده که مورد بحث میباشند، توجه کمی به قسمت طراحی کنترل کننده جهت کنترل اینورتر ریز شبکه درسال های اخیر شده است و اغلب کنترل کنندههای مورد استفاده شده برای کنترل اینورتر های ریز شبکه از نوع تناسبی انتگرالگیر مشتقگیر بوده است، یا تنظیم ضرایب توسط کنترلکننده فازی ، سطح لغزشی،کنترل فیدبک حالت بودهاند که معمولاً در دنبال کردن یک سیگنال مرجع دارای خطای حالت ماندگار میباشند - . - Aghatehrani and Vijayan 4702 در مقاله تحلیل پایداری و کنترل یک ریز شبکه از طریق کنترل مد لغزشی بررسی شده است، در این مقاله نیز معایب رایج روش کنترل مدلغزشی بررسی نشده است.
همچنین در مقاله ازکنترل لغزشی تطبیقی استفاده شده است در این مقاله عدم قطعیتها، تغییرات پارامترها و برخی از انواع اغتشاش در طراحی در نظر گرفته نشده است. در این مقاله برای کنترل ولتاژ سه فاز اینورتر از روش کنترل مد لغزشی مرتبهی دوم که شامل خطا و تغییرات خطای ردیابی است، استفاده میشود. همچنین برای بهبود سیگنال کنترل و پرهیز از استفاده از دامنهی بزرگ برای سیگنال کنترل و تخمین کران بالای اغتشاش و عدم قطعیت از کنترل تطبیقی استفاده میشود. همچنین به کمک معیار پایداری لیاپانوف پایداری و مقاومت سیستم تحلیل میشود.
در این پایان نامه در کنترل سیستم اینورتر با شبکه از نوعی کنترل مد لغزشی مرتبهی دوم استفاده میشود، بدین معنی که معادلات سیستم اینورتر با یک مشتق اضافی در مشتق سطح لغزش ظاهر میشود و برای محاسبه سیگنال کنترل از روی سطح لغزش، به جای سیگنال کنترل مشتق آن محاسبه می شود و در نهایت سیگنال کنترل نهایی با انتگرال گیری و به کمک مدولاسیون پهنای پالس ایجاد میشود.
مزیت این روش در کاهش نوسانات سیستم کنترل و بهبود سیگنال کنترل و حذف چترینگ کنترل لغزشی در نهایت بهبود خروجی و ردیابی سیستم و کاهش نوسانات فرکانس بالای غیر ضروری در کل سیستم . در این مقاله ابتدا در بخش دوم مدل ساختار ریزشبکه بیان شده است، در بخش سوم طرح کنترل پیشنهادی بیان شده است،در بخش چهارم و پنجم مدل و معادلات سیستم در حالت جزیره ای و معادلات کنترل پیشنهادی آورده شده است،در بخش ششم نتایج شبیه سازی جهت اثبات روش کنترلی برسی شده است. و در نهایت نتیجه گیری نهایی بیان شده است.
-2 مدل سیستم ریزشبکه
شکل 1 ساختار کلی کنترل یک منبع تولید پراکنده اینورتری - vsi - را نشان می دهد که شامل کنترل های داخلی جریان و ولتاژ، کنترل های محلی - کنترل افت ،کنترل ثانویه ولتاژ و فرکانس - را نشان میدهد. همچنین جهت فیلتر کردن هارمونیک های فرکانس بالای ناشی از pwm و سوئیچینگ اینورتر از فیلترها استفاده میکند، که شامل یک منبع ولتاژ . - pes - اینورتر سه فاز میباشد - - inverter .فیلتر سلفی و مقاومت بین اینورتر وشبکه است - . - coupling filter طراحی ساختار کلی یک منبع پراکنده شامل سه قسمت اصلی محرک اولیه، واسط DC و یک اینورتر که در شکل 1 نشان داده شده است.
دو ساختار کنترلی مختلف برای اینورتر وجود دارد: کنترل PQ و کنترل .VSI کنترل PQ به منظور تامین مقادیر مرجع توان حقیقی و راکتیو در نظر گرفته شده استفاده می شود و میتواند در ضریب توان های مختلف کار کند. غالباً ساختار PQ در حالتی که ریزشبکه به سیستم اصلی متصل است استفاده می شود. به دلیل وجود مقادیر مرجع ثابت، این ساختار توانایی تطابق هنگام تغییر شرایط کاری را ندارد. اما، کنترل VSI علاوه بر حالت کاری متصل، میتواند در حالت کاری جزیره ای نیز مورد استفاده قرار گیرد. در کنترل VSI مقادیر ولتاژ و فرکانس به عنوان مرجع تعریف می شوند و بسته به بار، توانهای حقیقی و راکتیو خروجی تعریف می شوند De Brabandere,4770 - ، در این مقاله از کنترل VSI شده است.
-3کنترل کننده پیشنهادی
موضوع اصلی کنترل مبدلهای قدرت تعریف یک سطح سوئچینگ مناسب جهت دنبال کردن سیگنال مرجع است. و به دلیل سوئچینگ های اینورتر های قدرت با کنترل کنندههای مد لغزشی سازگار میباشند. در این مقاله برای کنترل ولتاژ سه فاز اینورتر از روش کنترل مد لغزشی مرتبهی دوم که شامل خطا و تغییرات خطای ردیابی است، استفاده میشود. همچنین برای بهبود سیگنال کنترل و پرهیز از استفاده از دامنهی بزرگ برای سیگنال کنترل و تخمین کران بالای اغتشاش و عدم قطعیت از کنترل تطبیقی استفاده میشود.
همچنین به کمک معیار پایداری لیاپانوف پایداری و مقاومت سیستم تحلیل میشود. در شکل 2 کنترلکنندهی هم ارز مدل که از روی مشتق سطح لغزش بهدست میآید،وکنترلکنندهی سوئیچینگ و قانون کنترل تطبیقی. کنترلکنندهی هم ارز مدل براساس قسمتهای مشخص و معلوم مدل اینورتر بهدست میآید، کنترلکنندهی سوئیچینگ برای تضمین پایداری در حضور عدم قطعیت و اغتشاش نامعلوم که کنترلکنندهی معادل مدل نمیتواند جبران کند، استفاده میشود. از کنترلکنندهی تطبیقی برای رویت کران بالای اغتشاش و کاهش اثر نوسانات فرکانس بالای کنترلکنندهی سوئیچینگ استفاده میشود.
