كنترل غيرمتمركز ريزشبكه تركيبي AC/DC با رويكرد كارايي مقاوم

دكتري

هدف از اين رساله ارائه¬ي يك راه¬حل كنترلي غيرمتمركز با رويكرد كارايي مقاوم براي ريزشبكه¬هاي تركيبي AC/DC با آرايش دلخواه در حالت عملكرد جزيره¬اي (خودگردان) مي¬باشد. ريزشبكه¬ها بر اساس نوع ولتاژ در نقطه¬ي اتصال مشترك (PCC) به شبكه¬ي اصلي به دو دسته¬ي AC و DC تقسيم مي¬شوند. جهت بهره¬برداري از مزيت¬هاي هر دو نوع ريزشبكه¬ي AC و DC، مفهوم ريزشبكه¬ي تركيبي در سال¬هاي اخير مورد توجه قرار گرفته¬است. در يك ريزشبكه¬ي تركيبي، يك ريزشبكه¬ي DC و يك ريزشبكه¬ي AC توسط تعدادي مبدل واسط دوجهته AC/DC به يكديگر متصل مي¬شوند. در حالت عملكرد جزيره¬اي ريزشبكه¬ها مقادير ولتاژها در نقاط اتصال مشترك و فركانس سيستم بر اساس ميزان تقاضا و عرضه¬ي توان¬هاي اكتيو و راكتيو مشخص مي¬شوند؛ بنابراين ارائه¬ي راهكارهاي كنترلي مناسب كه پس از جزيره-شدن، تنظيم ولتاژ و فركانس را عهده¬دار شوند، گامي مهم در راستاي حفظ پايداري و بهره¬وري مؤثرتر از ريزشبكه¬ها¬ مي¬باشد. در يك ريزشبكه¬ي تركيبي خودگردان، علاوه بر پايدارسازي، تنظيم فركانس و كنترل ولتاژ در نقاط اتصال مشترك در هر دو بخش DC و AC، تقسيم توان متناسب بين ريزشبكه¬ها (كنترل جريان مبدل¬هاي واسط) نيز حائز اهميت مي¬باشد. در اين پايان¬نامه، رويكرد اصلي ارائه¬ي يك راهكار كنترلي كارآمد است كه علاوه بر تضمين پايداري و كارايي مطلوب سيستم حلقه¬بسته¬ي ريزشبكه¬ي جزيره¬اي، پايداري و كارايي آن را در برابر برخي منابع مهم عدم¬قطعيت ازجمله تغييرات بارهاي محلي، نامعيني¬هاي پارامتري، ورود و خروج واحدهاي توليد پراكنده به سيستم (PnP) و تغييرات توپولوژي ريزشبكه حفظ نمايد. استراتژي¬هاي پيشنهادي بر مبناي فيدبك خروجي و مبتني بر كنترل غيرمتمركز واحدهاي توليد پراكنده (DG) و مبدل¬هاي واسط (IC) بوده كه منجر به ساختار ساده¬تر، سنسورهاي اندازه¬گيري كمتر، پهناي باند مخابراتي كمتر، قابليت اطمينان بيشتر و هزينه¬ي اقتصادي پايين¬تر مي¬گردد؛ ليكن ممكن است فرآيند طراحي پيچيده¬تر و داراي محاسبات بيشتري را به دنبال داشته باشد. ريزشبكه¬هاي مورد بررسي در اين رساله شامل چندين واحد DG (و IC) و با آرايش كاملاً دلخواه در نظر گرفته شده¬اند. در اين راستا، ابتدا الگوريتم¬هاي كنترلي غيرمتمركزي با هدف پايداري و كارايي مطلوب مقاوم، جهت حل مشكلات روش¬هاي كنترلي موجود براي ريزشبكه¬هاي AC و DC ارائه شده و سپس روش كنترلي فوق به ريزشبكه¬¬ي تركيبي تعميم داده مي¬شود. طراحي كنترل¬كننده¬ها با ارائه¬ي مدل فضاي حالت خطي تغييرناپذير با زمان (LTI) براي سيستم ريزشبكه¬ي خودگردان انجام شده و منابع عدم¬قطعيت مورد بررسي به صورت يك نامعيني چندوجهي مدل¬سازي مي-شوند. رويكرد اين پژوهش در طراحي كنترل¬كننده¬ها، تبديل مسئله¬ي طراحي با اهداف مورد نظر به يك مسئله¬ي بهينه¬سازي محدب در قالب برقراري تعداد محدودي نابرابري خطي ماتريسي (LMI) در رئوس چندوجهي است كه با ابزارهاي مناسب قابل حل باشند. اثربخشي استراتژي¬هاي پيشنهادي در ريزشبكه¬هاي AC، DC و تركيبي توسط سناريوهاي مختلفي در محيط سيمولينك نرم¬افزار متلب و با در نظر گرفتن ملاحظات زمان واقعي ارزيابي شده¬است. نتايج حاصل‌شده پايداري مقاوم و عملكرد مطلوب مقاوم ريزشبكه¬ها را در حضور عدم¬قطعيت¬هاي مختلف تصديق مي¬نمايد.

205063

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر قباد شفيعي

مهندسي برق-كنترل

دكتر محمد رضا جاهد مطلق