بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله مسئله کنترل ولتاژ در شبکههاي هوشمند مورد بررسی قرار گرفته است . شبکههاي هوشمند شبکههاي قدرت با ولتاژ پایینی هستندکه شامل منابع تولید پراکنده مانند سلولهاي فتوولتائیک است. واحدهاي تولید پراکنده از طریق اینورترهاي سه فاز به شبکه متصل میشوند. با کنترل اینورتر هم توان اکتیو و هم توان راکتیو به شبکه تغذیه از طریق منابع تولید پراکنده را میتوان کنترل کرد. در این مقاله یک ساختار کنترل ولتاژ براي نیروگاههاي خورشیدي با واسطه اینورتر در شبکه هاي هوشمند در حضور بارهاي خطی و غیرخطی ارائه شده است.
-1 مقدمه
کنندههاي اکتیو در جبران این ضعف منابع ضروري به نظر میرسد - . - 4 میکروگریدها یا ریزشبکهها، شبکههاي قدرت با ولتاژ پایینی هستند که شامل منابع تولید پراکنده - DG - مانند میکروتوربینها، سلولهاي خورشیدي یا فتوولتاییک و پیلهاي سوختی به همراه تجهیزات ذخیره انرژي مانند باطري و بارهاي الکتریکی قابل کنترل هستند.
در دهه اخیر، استفاده از منابع تولید پراکنده شدت بیشتري یافته است. این افزایش ناشی از آلودگیهاي روز افزون هوا، مشکلات پیش روي توسعه شبکههاي موجود و افزایش هزینه استفاده از سوختهاي فسیلی براي تولید انرژي الکتریکی است . - 1 - در میان منابع تولید پراکنده، انرژي خورشیدي با توجه به عدم آلایندگی و در دسترس بودن آن و همچنین قابلیت تبدیل مستقیم آن به انرژي الکتریکی توسط سلولهاي خورشیدي گزینه ¬اي بسیار مطلوب براي استفاده در تولید پراکنده انرژي الکتریکی است. انرژي تولید شده توسط سلولهاي خورشیدي به صورت DC در دسترس میباشد که با استفاده از مبدلهاي الکترونیک قدرت به شکل AC تبدیل میگردد.
گسترش سریع استفاده از بارهاي غیرخطی در صنایع و شبکه-هاي توزیع، باعث مشکلاتی در کیفیت توان داده شده به مشترکین میشود. مشکلات در کیفیت توان همچنین باعث مسایل عدیدهاي در جاي جاي شبکه میگردد از قبیل افزایش هارمونیکها، اشتباه در عملکرد رلهها، کاهش بهرهوري شبکههاي انتقال، شبکههاي توزیع، افزایش تلفات و گرم شدن ترانسفورماتورها می گردد . - 2 -
جبران کنندههاي اکتیو ادواتی هستند که شامل مبدلهاي AC/DC قابل کنترل میباشند. این جبران کنندهها بسته به روش کنترلی آنها میتوانند مشکلات ولتاژ و همچنین هارمونیکهاي ناخواسته جریان دو سر بار را جبران نمایند. تلاشهایی براي استفاده از جبران کنندههاي اکتیو در منابع تولید پراکنده و تجدید پذیر براي استفاده از مزیتهاي هردوي این سیستمها شده است.
استفاده از جبران کنندههاي اکتیو در منابع تولید پراکنده، باعت تولید انرژي الکتریکی بدون آلایندگی و با کیفیت بالا براي مصرف کننده میشود - . - 3 از سوي دیگر، استفاده از منابع تولید پراکنده و تجدید پذیر، در حضور بارهاي غیرخطی خود باعث ایجاد مشکلاتی در کیفیت توان میشود لذا با توجه به عدم کارایی بالاي جبران کننده، استفاده از جبران جبران کنندههاي اکتیو بسته به روش کنترلی و سخت افزار در دسترس، میتوانند شامل جبران کنندههاي اکتیو سري و یا جبران کنندههاي اکتیو موازي باشند - . - 5
طراحی و کنترل توان یک منبع تولید پراکنده شامل یک سیستم فتوولتاییک - PV - و کنترل کننده جامع را می توان به سه بخش تقسیم کرد: طراحی کنترل کننده جبران کنندههاي اکتیو موازي و سري، دنبال کردن نقطه توان ماکزیمم و استراتژي کنترلی باس .DC واحدهاي تولید پراکنده از طریق اینورترهاي سه فاز به شبکه متصل میشوند. با کنترل اینورتر هم توان اکتیو و هم توان راکتیو به شبکه تغذیه از طریق منابع تولید پراکنده را میتوان کنترل کرد.
قابلیت منبع تولید پراکنده براي مواجهه با افتادگی ولتاژ بستگی به نوع و موقعیت آن دارد. ژنراتورهاي سنکرون بزرگ می توانند به حمایت ولتاژ کمک نمایند و افتادگی ولتاژ را روي تاسیسات محلی کاهش دهند. ولی امپدانس ترانسفورمر اتصال دهنده، ممکن است مانع از هرگونه تاثیر برروي بارهاي مجاور روي فیدرها شود. منابع تولید پراکنده برپایه اینورتر می توانند براي تامین توان راکتیو براي تنظیم ولتاژ در حین افتادگی ولتاژ کنترل شوند.
امروزه بیشتر منابع تولید توان فتوولتایک به یک شبکه عمومی متصل هستند. اساسی ترین مشکلات پیشروي جهت این اتصال، مسائل کیفیت توان تولیدي و پایداري شبکه است. ازمهمترین مسائلی که در بحث کیفیت توان ارائه شده به شبکه مطرح میباشد، وقوع افتادگی ولتاژ به سبب وجود خطا در شبکه و همچنین اعوجاجات جریان و ولتاژ به سبب حضور بارهاي غیرخطی است. دلایل ایجاد افتادگی ولتاژ متغیر است، اتصال کوتاه بین فاز با فاز یا فاز با زمین، وجود بارهایی باتوان بالا در شبکه، راه اندازي موتورهاي سنگین و دیگر موارد از جمله عوامل وقوع این پدیده میباشد . - 6 -
-2 مدلسازي یک واحد تولید توان خورشیدي
آرایه فتوولتائیک خورشیدي با یک تعداد ماژول هاي خورشید متصل به هم بصورت موازي و سري ، عناصر حفاظتی، یک کانورتر DC/DC که ولتاژ پایین بدست آمده توسط آرایه را به ولتاژ بالاتر تبدیل میکند، یک اینورتر DC/ACکه این ولتاژ بالا را به ولتاژ تکفاز یا سه فاز تبدیل میکند و یک سیستم کنترل که عملکرد کانورتر را براي کار در نقطه توان ماکزیمم کنترل کند. - 7 -
در یک ارایه فتوولتائیک نوري که به ان تابیده میشود به وسیله یک منبع جریان مدل میشود و با حضور یک دیود که باعث می شود کل روابط ریاضی آرایه خورشیدي به صورت نمایی گردد، به این دلیل که در هنگام شب جریانکاملاً از این دیود میگذرد وجریان صفر میگردد و در هنگام روز از این دیود مقدار کمی جریان عبور میکند و ولتاژ بالایی تولید میشود. .که در ان RS مقدار مقاومت سري و Rsh مقاومت موازي مدار معادل ipv جریانی است که بجاي نور خورشید مدلسازي شده است iD جریان دیود و ish جریان شنت، V و I ولتاژ و جریان خروجی است.
