بخشی از مقاله
چکیده:
تقسیم جریان - توان - در میان منابع انرژی تجدیدپذیر مانند آرایههای فتوولتائیک با مبدل رابطهای مختلف باید نسبت به ظرفیت مبدل آنها تعیین شود. بهمنظور کنترل مبدل در شرایط ایده آل، یک استراتژی بهبودیافته برای افزایش دقت تقسیم توان بار بین دو واحد فتوولتائیک با اتصال موازی در یک ریز شبکه DC بر مبنای کنترل افت در این مقاله ارائه شده است.
از دو جبرانکننده شامل کنترل ولتاژ متوسط خروجی DC و کنترل جریان متوسط خروجی DC در مبدلهای مجاور برای بازیابی ولتاژ و تقسیم توان بار استفاده شده است. بهمنظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی در یک نمونه ریز شبکه DC، شامل دو واحد فتوولتائیک با مبدل بوست در نرمافزار MATLAB / SIMULINK شبیهسازیشده است.
مقدمه
امروزه، توسعه و استفاده از انرژی سبز به یک نگرانی مهم تبدیل شده است .[1] بهمنظور دستیابی به مدیریت انرژی هماهنگ از انواع مختلف انرژی سبز در مقیاس یک ریز شبکه ارائه میشوند که در حال حاضر افزایش قابلتوجهی دارند
بیشتر ریز شبکهها به خطوط توزیع AC وصل میشوند که همان سیستمهای قدرت معمولی میباشند. ریز شبکهها را میتوان ازنظر ساختاری و عملکردی تقسیمبندی کرد. طبق تقسیمبندی ساختاری، ریز شبکه به سه دستهی ریز شبکه AC، ریز شبکه DC و ریز شبکه ترکیبی AC-DC، تقسیمبندی میشود .[3-4] از سوی دیگر میتوان ریز شبکه را طبق حالت عملکردی نیز به سه زیرگروه متصل به شبکه، جدا از شبکه و حالت گذرای بین این دو وضعیت، تقسیمبندی کرد
در سالهای اخیر نیز LED ها بهعنوان یک گزینه ایده آل برای روشنایی با راندمان بالا مطرح شدهاند. LED ها با ولتاژ DC کار میکنند. این عوامل سبب شده است تا در بعضی مراجع به امکان استفاده از ریز شبکههای DC و یا حتی ترکیبی از ریز شبکه DC و AC پرداخته شود. ریز شبکههای DC مزایایی ازجمله عدم نیاز به وجود تجهیزاتی چون مبدل و ترانسفورماتور - برای داشتن سطح ولتاژ مختلف - ، سهولت تعدیل نوسانات تولید در منابع تجدید پذیر بهوسیله سیستمهای ذخیرهساز چون باتری، عدم برخورد با مشکلات کیفیت توان و عدم تعادلی ولتاژ و بهرهوری بالاتر از شبکههای AC را در پی دارد.
بنابراین با در نظر گرفتن این مطلب که غالب منابع انرژی الکتریکی تجدید پذیر مانند آرایه فتوولتائیک، پیل سوختی و باتریها جریان مستقیم تولید میکنند و تجهیزات الکترونیکی و کنترلی مانند درایوهای موتورهای القائی، کامپیوترها و تجهیزات مخابراتی، نیاز به ولتاژ DC برای کار دارند، پژوهشگران استفاده از ریز شبکههای DC را برای افزایش بازدهی سیستم پیشنهاد میکنند
مزایای بسیار زیاد ریز شبکههای DC مانند عدم نیاز به همزمانسازی منابع، کمتر بودن تلفات نسبت به سیستمهای AC، فقدان توان راکتیو و اثر پوستی در شبکه DC، افزایش ظرفیت خط انتقال، کنترل سادهتر سیستمهای DC نسبت به سیستمهای AC و ... باعث میشود که این نوع از سیستمها برای محققین بسیار جذاب باشند. در شکل 1 ساختار یک ریز شبکه نمونه DC نشان دادهشده است.
شکل – 1 ساختار یک ریز شبکه DC
با توجه به این واقعیت که واحدهای تولید پراکنده در ریز شبکههای DC بهصورت موازی به یک باس DC مشترک متصل میشوند، تقسیم جریان بار در میان واحدهای تولید توان به یک مسئله اصلی تبدیل شده است. اگرچه کنترل افت بهطور گستردهای بهعنوان یک روش غیرمتمرکز برای به اشتراکگذاری توان بار در سطح کنترل اولبه بهکاربرده میشود، اما باید به محدودیتهای آن توجه کرد. با توجه به اثر افت ولتاژ ایجادشده توسط مقاومت خط، تقسیم جریان بهدرستی انجام نمیگیرد. علاوه بر مشکل تقسیم جریان در یک ریز شبکه DC، کنترل افت با کاهش ولتاژ خروجی DC باعث انحراف ولتاژ میشود.
بنابراین با توجه به محدودیتهای روش کنترل افتی و حالتهای کاری ریز شبکههای DC، این مقاله یک استراتژی کنترل ثانویهی توزیع شده برای افزایش دقت تقسیم توان بار بین دو واحد فتوولتاییک با اتصال موازی در یک ریز شبکه DC بر مبنای کنترل افت را پیشنهاد میدهد. در این مقاله روش کنترل جریان و ولتاژ متوسط بر اساس دادههای انتقالی بین منابع توسط خطوط ارتباطی با پهنای باند کم، پیادهسازی شده است. این روش تقسیم جریان مساوی و بازیابی ولتاژ بین واحدهای فتوولتائیک را به دنبال خواهد داشت؛ بنابراین با اعمال روش پیشنهادی، محدودیتهای کنترل اولیه - کنترل افت - پوشش داده میشود.
