بخشی از مقاله
خلاصه
افزایش حضور واحدهای تولید پراکنده - DG - برپایه اینورتر در کاربردهای ریزشبکه نیازمند روش های کنترلی است که پایداری و عملکرد سیستم را در حضور نامعینی ها تضمین کند. هدف این مقاله طراحی کنترل کننده مقاوم برای کنترل ولتاژ بار متصل به ریز شبکه جزیره ای، در حضور دینامیک های مدل نشده بار میباشد. برای این منظور دو روش کنترل مقاوم H2 و H پیشنهاد شده است.
سپس این دو روش کنترلی از نظر عملکرد و پایدار سازی با روش کنترلی PI مورد مقایسه قرار گرفته اند. در مدل ریزشبکه بررسی شده بار از نظر ساختاری نامعلوم و جریان آن به صورت اغتشاش در نظر گرفته شده است. کلیهی شبیهسازیها در محیط MATLAB انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی برتری عملکرد روش های کنترل مقاوم H2 و H را نسبت به کنترل کننده کلاسیک PI نشان می دهد.
.1 مقدمه
در سالهای اخیر با رشد چشمگیر مصرف انرژی الکتریکی واحدهای تولید مرسوم انرژی با مشکلات مختلفی مانند مشکلات اقتصادی، گرمایش جهانی،کمبود سوخت فسیلی، احداث نیروگاه های جدید و... روبرو شده اند. برای حل این مشکلات و همچنین به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان در سیستم های قدرت استفاده از منابع تولید پراکنده - DG - در چندین دهه گذشته مطرح گردید.
ریزشبکه قسمتی از سیستم های پراکنده است که چندین واحد DG و چندین مصرف کننده محلی را در برمی گیرد. ریزشبکه می تواند به صورت متصل به شبکه یا بصورت جزیره ای مانند یک سیستم مستقل راه اندازی شود.
با توجه به تنوع بالا در تولید و بارها، ریز شبکه ها با دینامیکهای غیر خطی بالا، تغییر دینامیک و عدم قطعیت مواجه هستند که ممکن است استراتژی های کنترلی مقاوم/ هوشمند برای حل این مسائل نیازمند باشد.
استراتژی های کنترلی بسیاری برای عملکرد متصل به شبکه و جزیره ای ریزشبکه در مقالات ارائه شده است. شناخته شده ترین روش کنترلی، کنترل فرکانس و ولتاژ ریزشبکه جزیره ای بر اساس تکنیک کنترلی افتی میباشد
در استراتژی کنترلی افتی، دینامیک های بار به صورت مستقیم در کنترل افتی دخالت ندارند. بنابراین تغییرات سریع بار ممکن است باعث ناپایداری ولتاژ/فرکانس شود. روش های کنترلی بسیاری برای غلبه بر این مسئله پیشنهاد شده است. در بعضی از روش های کنترلی برای رسیدن به پاسخ دینامیکی دقیق و سریع، بار را به صورت RLC موازی و تحت نامعینی بررسی کرده-اند.
دو روش کنترل مقاوم H2 و H به منظور کاهش اثر اغتشاش و کاهش انرژی مورد نیاز سیگنال کنترلی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.[16 ,15] کنترل H نه تنها برای بهینه سازی سیستم های خطی بلکه برای بهینه سازی سیستم های غیرخطی استفاده می شود.[17] روش کنترلی H مقدار پیک پاسخ فرکانسی سیستم حلقه بسته مشخصی را مینیمم می کند.[18] هر دو روش H2 و H عملکرد سیستم را حول نقطه کار تضمین می کنند
در این مقاله یک ریز شبکه جزیره ای شامل یک DG مدل سازی شده و میزان عملکرد و پایداری آن تحت نامعینی بررسی می شود. سپس دو روش کنترل مقاوم H2 و H برای این ریز شبکه ارائه می شود. در ریز شبکه مورد بررسی بار به صورت ساختاری و توپولوژیکی نامعلوم فرض شده است. در استراتژی کنترلی جریان بار در دسترس و به صورت یک اغتشاش قابل اندازه گیری در نظر گرفته شده است. پس از طراحی و پیاده سازی روش های کنترلی H2 و H این روش ها در حضور نامعینی با روش کنترلی [19] PI مقایسه شده و برتری عملکرد آن ها نسبت به هم بررسی میشود.
.2 مدل سازی ریزشبکه جزیره ای
شکل - 1 - دیاگرام تک خطی ریزشبکه جزیره ای را نشان می دهد. این ریزشبکه جزیره ای شامل یک واحد DG می باشد. واحد DG با یک منبع ولتاژ، مبدل منبع ولتاژ - VSC - و یک فیلتر RL سری نشان داده شده است. پارامترهای ترانسفورماتور در پارامترهای فیلتر سری لحاظ شده اند. ترانسفورماتور به منظور اتصال واحد DG به شبکه ولتاژ متوسط - MV - خط استفاده شده است.
شکل -1 دیاگرام مدار سیستم ریزشبکه
بار از لحاظ ساختاری و پارامتری ناشناخته است. اما فرض می شود جریان بار قابل اندازه گیری باشد. خازن Ct ، اثر هارمونیک های فرکانس بالا ولتاژ بار را کاهش می دهد. معادلات دینامیکی سیستم ریزشبکه در دستگاه abc به صورت رابطه - 1 - می باشند.
.3 کنترل کننده مقاوم ریزشبکه
شکل - 2 - بلوک دیاگرام سیستم ریز شبکه با کنترل کننده را نشان می دهد. همان طور که در شکل دیده می شود جریان بار به صورت ورودی اغتشاش در نظر گرفته شده است.
