در این مقاله، یک راه برد کنترلی غیرمتمرکز که مبتنی بر جداسازی کنترلی− دینامیکی واحدهای تولید انرژی می باشد، به منظور بهره برداری پایدار و بهبود رفتار دینامیکی ریزشبکه dc، ارایه می گردد. با اعمال راه برد کنترلی پیشنهادی، واحدهای سلول سوختی (FC) و ابرخازن (SC) که در قالب یک منبع تولید پراکنده ترکیبی قرار دارند، به طور هم زمان کنترل می شوند؛ درحالی که، این واحدها کنترل کننده های مستقل و در پی آن عمل کرد دینامیکی مستقلی دارند. هم چنین، در این راه برد کنترلی، جهت حفظ اصول عمل کرد واحد SC یک بلوک تنظیم کننده حالت شارژ (SOC) نیز به کار گرفته می شود. درنتیجه، جداسازی دینامیکی واحدهای انرژی رفتار دینامیکی کل ریزشبکه dc را تحت تاثیر قرار داده و فاکتور میرایی سیستم را بهبود می بخشد. این مطلب با استفاده از روش تحلیل مکان هندسی مقادیر ویژه سیستم مورد ارزیابی قرار می گیرد. هم چنین مطالعات شبیه سازی در محیط نرم افزار PSCAD/IEMTDC عمل کرد مناسب طرح پیشنهادی را تایید می نماید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در سال های اخیر با توجه به بحران های زیست محیطی و کمبود منابع فسیلی، استفاده از منابع تجدیدپذیر شایان توجه است. استفاده از منابع تجدیدپذیر در سیستم قدرت، تولید را غیرمتمرکز کرده و با توجه به طبیعت متغیر این منابع، نوسانات زیادی در شبکه اضافه شده اند. ریزشبکه های DC به عنوان شبکه قدرت کوچک، امکان استفاده و کنترل این منابع را در سمت توزیع آسان کرده اند. نفوذ زیاد منابع تجدیدپذیر مبتنی بر مبدل های الکترونیک قدرت، اینرسی و میرایی را کاهش داده اند؛ بنابراین، سیستم های جدید به اغتشاشات حساس تر شده اند و حاشیه پایداری سیستم کاهش یافته است. در این مقاله از ریزشبکه DC متصل به شبکه AC مجهز به ماشین سنکرون مجازی به منظور مدیریت توان خودکار ریزشبکه DC و شبکه AC و تحلیل نقش اینرسی مجازی در پایداری سیگنال کوچک استفاده شده است. شبکه تحت حالت ها و اینرسی های مختلف برای تایید روش مذکور بررسی و تایید شده است. در این روش با استفاده از پاسخ مبدل منبع ولتاژ و با طراحی مناسب کنترل افتی دوگانه کنترل کننده های ولتاژ، فرکانس و توان اکتیو خروجی، پشتیبانی لازم برای تنظیم فرکانس سیستم در مواجهه با اغتشاشات فراهم می شود و پایداری شبکه در شرایط مختلف بهبود می یابد.

ریزشبکه هیبریدی دوقطبی، یک ساختار نوظهور است که در سال های اخیر توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. قلب این ساختار، یک مبدل واسط است که نقشی حیاتی در این سیستم ایفا کرده و سه قابلیت ویژه دارد: (1) اتصال دوطرفه بین زیرسیستم های AC و DC، (2) تزریق توان سینوسی به شبکه AC با ضریب توان مطلوب، و (3) فراهم سازی دو باس با ولتاژ یکسان در بخش DC. این مقاله از یک اینورتر 10 سوییچه به عنوان مبدل واسط برای ریزشبکه هیبریدی دوقطبی استفاده می کند که می تواند کارآیی، قابلیت اطمینان و کیفیت توان را در هر دو بخش AC و DC بالا برد. مبدل 10 سوییچه قیمت، حجم، و اندازه ی کمتری نسبت به مبدل های واسط سه سطحی دارد. مدولاسیون و استراتژی کنترل جدیدی برای مبدل 10 سوییچه در ریزشبکه هیبریدی دوقطبی ارایه شده که برخلاف سیستم های پیشین، نیازی به یک مبدل مجزا برای متعادل سازی ولتاژ قطب های باس DC ندارد. کارآیی مدولاسیون پیشنهادی و استراتژی کنترلی مبدل 10 سوییچه ارزیابی و توسط شبیه سازی های انجام گرفته با ساختارهای پیشین و رایج مقایسه شده است. محاسبات توان تلف شده در مبدل ها و مقایسه هزینه نیمه هادی های مورد استفاده در مبدل ها نیز انجام شده و با سه مبدل واسط دیگر مقایسه شده است تا برتری مبدل واسط پیشنهادی را نشان دهد.

در این مقاله، با استفاده از روش معادله ریکاتی وابسته به حالت(SDRE)، رویتگر-کنترلگر زیربهینه ای برای یک ریزشبکه DC منفصل از شبکه طراحی می شود. اهداف مورد نظر، کنترل ولتاژهای خروجی سلول خورشیدی، باتری، بانک خازنی و باس بار DC و امکان تشخیص به موقع خطاهای احتمالی می باشند. در فرایند طراحی رویتگر-کنترلگر SDRE، از یک مدل غیرخطی برای مدل سازی رفتار دینامیکی ریزشبکه در شرایط کاری مختلف استفاده می شود. عملکرد ریزشبکه مورد مطالعه در حضور عدم قطعیت در پارامترهای سیستم و نویز اندازه گیری مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی های انجام شده، حاکی از توانایی بالای روش پیشنهادی در تشخیص به موقع خطا، عدم تشخیص اغتشاش به عنوان خطا و همچنین عملکرد موثر و مقاوم کنتر لگر پیشنهادی حتی در حضور اغتشاشات وارده به سیستم است.

1ریزشبکه ها و شبکه های هوشمند و مدرن امروزی برای تحقق فرآیندهای کنترلی خود به ادوات الکترونیک قدرت واسط از جمله مبدل های DC-DC از نوع افزاینده (بهره بالا) نیازمند هستند. در این مقاله ساختار بهبودیافته ای برای مبدل های DC-DC غیرایزوله پیشنهاد شده که در کنار دارا بودن مزایایی مهمی نظیر بهره ولتاژ بالا، نقطه زمین مشترک و جریان ورودی پیوسته، از ویژگی های مهم دیگری نظیر تعداد عناصر کاهش یافته، تنش جریان و ولتاژ پایین عناصر نیز بهره مند می باشد. تحلیل های حالت دائمی برای هر دو رژیم هدایت پیوسته و ناپیوسته و نیز ملاحظات طراحی مبدل پیشنهادی بطور مفصل انجام و ارائه شده است. برای ارزیابی قابلیت رقابت پذیری ساختار پیشنهادی، مقایسه جامعی از دیدگاه های مختلف بین ساختار پیشنهادی و ساختارهای مشابه پیشین صورت گرفته است. همچنین، دینامیک سریع مبدل پیشنهادی در ردیابی مرجع و نیز بهبود اثر اغتشاش شبیه سازی شده و مورد تأیید قرار گرفته است. کارآمدی و عملکرد صحیح ساختار پیشنهادی نیز با استفاده از مقایسات، شبیه سازی ها و نتایج آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفته است.

1ریزشبکه ها و شبکه های هوشمند و مدرن امروزی برای تحقق فرآیندهای کنترلی خود به ادوات الکترونیک قدرت واسط از جمله مبدل های DC-DC از نوع افزاینده (بهره بالا) نیازمند هستند. در این مقاله ساختار بهبودیافته ای برای مبدل های DC-DC غیرایزوله پیشنهاد شده که در کنار دارا بودن مزایایی مهمی نظیر بهره ولتاژ بالا، نقطه زمین مشترک و جریان ورودی پیوسته، از ویژگی های مهم دیگری نظیر تعداد عناصر کاهش یافته، تنش جریان و ولتاژ پایین عناصر نیز بهره مند می باشد. تحلیل های حالت دائمی برای هر دو رژیم هدایت پیوسته و ناپیوسته و نیز ملاحظات طراحی مبدل پیشنهادی بطور مفصل انجام و ارائه شده است. برای ارزیابی قابلیت رقابت پذیری ساختار پیشنهادی، مقایسه جامعی از دیدگاه های مختلف بین ساختار پیشنهادی و ساختارهای مشابه پیشین صورت گرفته است. همچنین، دینامیک سریع مبدل پیشنهادی در ردیابی مرجع و نیز بهبود اثر اغتشاش شبیه سازی شده و مورد تأیید قرار گرفته است. کارآمدی و عملکرد صحیح ساختار پیشنهادی نیز با استفاده از مقایسات، شبیه سازی ها و نتایج آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفته است.

1در این مقاله، یک رویکرد کنترل مقاوم سلسله مراتبی جدید مبتنی بر ترکیب کنترل غیرمتمرکز و توزیع شده برای کنترل ولتاژ و تسهیم توان در ریزشبکه های DC جزیره ای با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها و اغتشاشات در حلقه های کنترل اولیه و کانال های مخابراتی در لایه ی ثانویه پیشنهاد شده است. عدم قطعیت ها و اختلالات عوامل اساسی هستند که می توانند بر پایداری یک ریزشبکه تأثیر بگذارند. برخلاف روش های قبلی، ابتدا با استفاده از یک ساختار کنترل مقاوم غیرمتمرکز PI مبتنی بر تئوری خاریتانوف حلقه ی کنترل اولیه ی ولتاژ با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها و اغتشاشات به صورت مقاوم طراحی می شود؛ با پیش خور کردن این تغییرات و عدم ورود آن ها به کانال مخابراتی در لایه ی ثانویه با استفاده از ساختار کنترل مقاوم PI توزیع شده به جبران انحرافات ولتاژ در لایه ی اولیه می پردازیم. کنترل کننده پیشنهادی علاوه بر سادگی و مقاوم بودن مبتنی بر پروتکل اجماع و غیرمتمرکز مقاوم جدید است که نرخ هم گرایی بالاتری نسبت به پروتکل های قبلی دارد و عملکرد آن در شرایط عدم قطعیت ها و اغتشاشات بزرگ کاملاً رضایت بخش است. شبیه سازی های مختلف در جعبه ابزار MATLAB/SimPowerSystems بر روی یک ریزشبکه ی DC استاندارد شامل چهار منبع تولیدپراکنده و تحت سناریوهای مختلف انجام می شود. نتایج شبیه سازی کارایی کنترل کننده پیشنهادی را نشان می دهد. به طور کلی، کنترل کننده پیشنهادی قابلیت اطمینان ریزشبکه ها را از طریق ارسال بسیار کم داده ها در کانال مخابراتی افزایش می دهد.

1در سال­های اخیر، انگیزش­های زیست­ محیطی، اقتصادی و قابلیت اطمینان، حرکت بسوی بهره ­برداری سلولی از سیستم­های قدرت هوشمند را در قالب مفهوم ریزشبکه­ ها، تسریع بخشیده است. بدیهی است با توجه به سطح پایین اینرسی، تنوع منابع تولید توان با مشخصات فنی مختلف و مدهای مختلف بهره­برداری جزیره­ای و متصل به شبکه، حفاظت و کنترل ریزشبکه­ها به چالشی نوین بر سر راه مدیران این سلول­های هوشمند تبدیل شده است. از سویی دیگر، با یکپارچه­سازی بستر اندازه­گیری و مخابراتی پیشرفته در ریزشبکه ها، حفاظت های دیفرانسیل، بعنوان مطمئن­ترین منطق حفاظتی، می­تواند نقش حیاتی را ساختار حفاظتی ریزشبکه­ها ایفا نماید. با توجه به ماهیت رخداد خطاها در ریزشبکه، خطاهای مقاومت بالا یک مشکل اساسی در بکارگیری حفاظت دیفرانسیل و جهت یابی خطا به وجود آورده است. در این مقاله از یک روش جدید برای تشخیص سریع و دقیق خطا در ریزشبکه DC استفاده شده است، بطوریکه به درستی خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی تشخیص داده است، همچنین عملکرد این الگوریتم جدید به ازای افزایش مقاومت خطا نیز مشاهده گردیده و با عملکرد حفاظت دیفرانسیل رایج مقایسه شده است. اساس روش جدید استفاده از مولفه جریان های خطا دو طرف خط مورد مطالعه و رسم آنها در صفحه  برای تشخیص نوع خطا می باشد. در این مقاله شبیه سازی خطای داخلی و خارجی در EMTP-ATP به ازای مقادیر مختلف مقاومت خطا انجام شده و پیاده سازی الگوریتم جدید و حفاظت دیفرانسیل مرسوم نیز در MATLAB انجام می شود. نتایج شبیه سازی بیانگر دقت و سرعت عمل بالای روش جدید بیان شده، می باشد.