سيستم كنترل مبتني بر دروپ براي سيستم فتوولتائيك و سيستم ذخيره ساز باتري در ريزشبكه DC دانشگاه صنعتي اصفهان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

ريزشبكه‌ها به عنوان سيستم‌هاي قدرت در مقياس كوچك، شامل منابع توليد انرژي پراكنده، ذخيره‌سازهاي انرژي و انواع بارها هستند كه قابليت كار در حالت متصل به شبكه و همچنين جدا از شبكه را دارا مي‌باشند. ريزشبكه‌هاي DC نسبت به ريزشبكه‌هاي AC به دليل قابليت انطباق آسان‌تر با منابع توليد انرژي تجديدپذير، سيستم‌هاي ذخيره‌ساز باتري و بارهاي الكترونيكي، هزينه ساخت پايين‌تر و بازدهي بالاتري دارند. از ميان منابع توليد انرژي تجديدپذير، سيستم‌هاي فتوولتائيك به دليل كاهش هزينه ساخت پنل‌ها، بازدهي و طول عمربالا به يكي از پركاربردترين منابع انرژي تجديدپذير در ريزشبكه‌ها تبديل شده‌اند. از ديگر دلايل محبوبيت سيستم‌هاي فتوولتائيك قابليت رديابي نقطه بيشينه توان آن‌هاست كه باعث به حداكثر رساندن بازدهي و كسب درآمد از آن‌ها مي‌شود. اما همين قابليت به دليل ماهيت تصادفي تابش خورشيد، موجب چالش‌هايي براي ريزشبكه‌ها به ويژه در حالت جدا از شبكه مي‌شود. از مهم‌ترين اين چالش‌ها، برهم خوردن تعادل توان و ناپايداري ولتاژ در ريزشبكه مي‌شود. در سال‌هاي اخير مطالعات گسترده‌اي بر روي روش‌هاي كنترلي رديابي انعطاف پذير توان سيستم‌هاي فتوولتائيك صورت گرفته است. هدف اين روش‌ها تنظيم توان خروجي سيستم‌هاي فتوولتائيك به مقدار مشخصي زير نقطه بيشينه توان است كه تعادل توليد و مصرف را در ريزشبكه حفظ كنند. همچنين در برخي تحقيقات به منظور بهبود پايداري ريزشبكه سطح شارژ ذخيره‌ساز باتري به عنوان يك پارامتر تعيين كننده در الگوريتم كنترلي براي تعيين ميزان توان تزريقي سيستم فتوولتائيك و تسهيم بهتر توان ميان ساير واحدها، وارد شده است. از مهم‌ترين ايرادات روش‌هاي رديابي انعطاف پذير توان سيستم‌هاي فتوولتائيك، نوسان پايدار حول نقطه كار، اغتشاش‌هاي شديد ناشي از مخرج صفر در محاسبات و ناتواني در رديابي نقط توان در شرايط متغير محيطي مانند تغيير تابش يا دما است. در اين پايان‌نامه، يك ساختار كنترلي جديد براي سيستم فتوولتائيك در ريزشبكه DC ارائه مي‌شود كه مبتني بر رديابي نقطه توان انعطاف پذير ارتقايافته به همراه كنترل دروپ است. سپس سيستم كنترل ثانويه ريزشبكه جهت تنظيم توان سيستم فتوولتاييك و سيستم‌هاي ذخيره ساز باتري براي تثبيت ولتاژ باس اصلي ريزشبكه ارائه مي‌شود. در سيستم كنترل مبتني بر رديابي انعطاف پذير توان ارتقايافته، از يك روش تحليل سيگنال گسسته به همراه فيلتر جهت محاسبه مشتق توان بر حسب ولتاژ پنل به همراه كنترل ضد تجمعي استفاده شده كه نوسان‌هاي توان خروجي پنل را به ميزان قابل توجهي كاهش مي‌دهد، همچنين اين سيستم قابليت تغيير نقطه كار بين حالت توان بيشينه و سطوح پايين‌تر توان را به صورت پيوسته و در قالب حلقه‌ي كنترل دروپ مبتني بر مشتق توان بر حسب ولتاژ را دارد. به منظور تسهيم مناسب توان، در سطح كنترل اوليه واحدهاي ريزشبكه از روش دروپ ارتقا يافته استفاده شده است كه در ذخيره‌ساز باتري، پارامترسطح شارژ و در سيستم فتوولتائيك شيب منحني توان - ولتاژ پنل خورشيدي در الگوريتم كنترلي وارد شده است. الگوريتم دروپ مبتني بر سطح شارژ باتري قابليت گذار پيوسته بين حالات شارژ و دشارژ را براي باتري فراهم مي‌كند. همچنين يك كنترل كننده تناسبي انتگرال‌گير در سطح كنترل ثانويه به منظور بازيابي انحرافات ولتاژ ريزشبكه در نظر گرفته شده است. در نهايت، طراحي كنترل‌كننده ها و تحليل پايداري سيستم با استخراج مدل سيگنال كوچك انجام شده است. كارايي اين طرح ابتدا با شبيه سازي در محيط سيمولينك بررسي شده و در ادامه با طراحي و ساخت يك ريزشبكه DC شامل سيستم فتوولتاييك، سيستم ذخيره‌ساز باتري و بار توان ثابت قابل تنظيم، صحت عملكرد سيستم كنترل پيشنهادي به صورت عملي و در قالب سناريوهاي مختلف نشان داده شده است.

235298

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان