دانلود رایگان ترجمه مقاله شبیه سازی یک سیستم بادی ایزوله دیزلی (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۱)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1862

۳٫ سیستم کنترل
یک سیستم کنترل توزیع شده(DCS) برای کنترل DL وBESS در سیستم توان ارائه شده است. یک.DCS [10] شامل چندین واحد کنترل الکترونیکی مبتنی بر CPU (همچنین به نام گره) از نظر جسمی توزیع شده و ارتباط یافته توسط شبکه ارتباطی (که باس ارتباط نیز نامیده می شود) می شود. همانطور که می توان در شکل ۱ دید، DCS پیشنهادی متشکل از سه گره: DG یک گره سنسور اندازه گیری سرعت محور NWو دو گره محرک: ND مبدل DL ، ND و مبدل BESS، NS است. گره سنسور NW شامل یک تنظیم کننده فرکانس مشتق تناسبی(PD) است که ورودی آن خطای فرکانس ef است ( در آن fNOM فرکانس مرتبه بندی شده سیستم توان و f فرکانس سیستم جریان است) و خروجی آن، توان مرجع Pref مور نیاز است که باید توسط ترکیب DL+BESS جذب شود یا توسطBESS به منظور متعادل نمودن توان فعال سیستم ایزوله تامین شود. حال کهKP و KD بهره های تناسبی و مشتق هستند، خروجی می تواند به صورت زیر نوشته شود:

بخش مشتق رگولاتورPD ، پاسخ سرعت و ثبات سیستم را افزایش می دهد. بخش PD تناسبی باعث می شود که BESS + DL بار سیستم را هنگامی که فرکانس بالاتر از مقدار رتبه بندی شده است(EF <0) افزایش دهد و در مقابل، BESS ، توان را هنگامی که فرکانس کمتر از مقدار نامی است، تولید می کند (EF <0). این نوعی از کنترل افت سرعت است که به ثبات اضافه می کند و گذرا بودن سیستم را بهبود می بخشد. این کنترل PD نیز سازگار با کنترل سرعت متقارن DE است، که نوع تناسب انتگرال مشتق(PID) ، هماننند تحریک انتگرال ایزولهPID دیزل خطا فرکانس حالت پایدار را تصحیح می کند.
گرهNW تقسیم توان بینDL وBESS را محاسبه می کند هنگامی که Pres>0 توان مرجعی که باید توسط DL، Pd-ref ریخته شود و توان مرجع که باید توسط BESS ذخیره / بازیابی شود PS-REF، به طوری که:

(۴) به کاهش می یابد هنگامی که باتری کاملا شارژ است و (۵) بدان معنی است که DL تحریک نمی شود مگر اینکه PREF مورد نیاز بیشتر از توان نامی از BESS PS-NOM است، تضمین می کند که DL تنها توان باد را بیش از حدی که BESS نمی تواند ذخیره کند، می ریزد.
گره های DCS ، تبادل اطلاعات را بین خودشان از طریق عبور پیام انجام می دهند. به منظور هماهنگ نمودن محرک هایDL و BESS زمانی که Pref>0، گره حسگر NW با این پیام نشان داده شده در شکل ۱، توان های مرجع کنونی PS-REF وPD-REF از طریق شبکه به گره های محرک ND وNS. ارتباط برقرار خواهد کرد. این پیام دوره ای است و تضمین می کند که هر دو محرک مرجع توان خود را در یک زمان دریافت می کنند.

۴٫ شماتیک شبیه سازی
مدل نرم افزار Matlab-Simulink [11] برایWDHS در شکل (۱) در شکل ۲ نشان داده شده است. برخی از اجزا که باید بعداً توصیف شوند، از جمله IG، SM و تنظیم کننده ولتاژ، بار مصرف، مدارشکن ۳PB و غیره، بلوک هایی هستند که متعلق به کتابخانه SimPowerSystems [12] Simulink. هستند. DE همراه با محرک آن و تنظیم کننده سرعت در بلوک موتور دیزل شکل ۲ گنجانده شده است مدل سازی آنها در[۱۳] توجیه شده است. این بلوک دارای سرعت کنونی SM (PU) به عنوان ورودی است و خروجی آن، توان مکانیکی (PU) برای اتخاذ سرعت DG برای سرعت مرجع ۱pu است. DE با استفاده از بهره، در رابطه با میزان سوخت رسانی به گشتاور، و زمان مرده بوده، مدل سازی در تاخیر شلیک بین پیستون ها شبیه سازی شده است. گشتاور DE دارای ۰/۱٫۱ pu به عنوان حدود پایین / بالا بوده و در سرعت شفت SM برای محاسبه توان خروجی مکانیکی DE. ضرب می شود. این محرک به عنوان یک سیستم مرتبه دوم شبیه سازی می شود و تنظیم کننده سرعت، یک کنترل PID است. اینرسی ثابت DE + SM برای HDG در ۱٫۷۵ تنظیم می شود.
SM دارای توان نامی(PSM-NOM) 300 KVA، است زمانی که به عنوان ورودی، توان خروجی مکانیکی DE را از بلوک DE دریافت می کند و بخش الکتریکی آن توسط مدل مرتبه ششم نشان می شود. یک رگولاتور ولتاژ IEEE نوع ۱ به علاوه یک تحریک کننده، ولتاژ را در پایانه SM. تنظیم می کند.

WTG با سرعت ثابت کنترل شده[۱۴] شامل یک ژنراتور القایی (IG) با ۲۷۵ کیلو وات (WTG توان اسمی PT-NOM 275 کیلو وات) به طور مستقیم متصل به شبکه مستقل و بلوک توربین بادی (WT) می شود. بخش برقیIG توسط مدل مرتبه چهارم نشان داده شده است. بلوک WT شامل منحنی های توان توربین بادی می شود که توان مکانیکی را در محورWT به عنوان تابعی از سرعت باد و سرعت شفت WT تعریف می کند همانطور که در معادله (۲) شرح داده شده است. توان WT مکانیکی بر سرعت شفت WT برای محاسبه گشتاور اعمال شده به IG تقسیم می شود. اینWTG کنترل گام ندارد، بنابراین هیچ راهی برای کنترل توان وجود ندارد.
مدل های SM مرتبه بالا (مرتبه ۶ام) و IG (مرتبه ۴ام) به منظور به دست آوردن پویایی ولتاژ دقیق در طول شبیه سازی مورد استفاده قرار می گیرند..WDHSs از ماشین های کوچک [۱۵] استفاده می کنند و در نتیجه، سیستم های توان ایزوله با اینرسی کم هستند که در آن انحرافات فرکانسی قابل توجهی رخ می دهند. مطالعات پایداری سیستم توان به طور معمول از مدل های مرتبه کاهش یافته برای افزایش حداکثر ادغام اندازه گام استفاده می کنند. جدا از سرعت شبیه سازی سریع تر، نتیجه، شکل موج های هموار شده است زمانی که در مقایسه با نتایج از مدل های مرتبه کامل قرار می گیرند. مطالعات پایداری سیستم توان در درجه اول علاقه مند به دینامیک الکترومکانیکی برای ماشین های الکتریکی بزرگ دارند. مطابق با [۱۶] در صورتی که ماشین ها از نظر اسب بخار کوچک باشند و یا اگر دستگاه ها در یک محدوده فرکانس نسبتا گسترده ای عمل کنند، همانطور که در مورد WDHS [15] وجود دارد، مدل های مرتبه کاهش یافته نباید بدون اولین مقایسه با مدل های مرتبه کامل استفاده شوند. شبیه سازی های قبلی از WHDS با نفوذ بالا ضرورت استفاده از مدل مرتبه کامل را تایید می کند [۱۷]، به طوری که مدل مرتبه کامل SM و IG در شبیه سازی حاضر مورد استفاده قرار گرفتند.
بار مصرف کننده متشکل از ۱۷۵ کیلو وات بار اصلی و ۱۰۰ کیلو وات بار اضافی (هر دو مقاومتی) هستند که می تواند / بستن / باز کردن مدارشکن ۳ فاز (۳PB) را در شکل ۲ انجام دهد. ۱۷۵ کیلووات نشان دهنده بار متوسط WDHS و مجموع ۲۷۵ کیلو وات حداکثر بار WDHS در نظر گرفته شده است، به طوری که زمانی که تغییرات ۳PB از باز به بسته شدن وجود دارد، بار سیستم را به طور ناگهانی از مقدار متوسط خود به حداکثر مقدار خود افزایش می دهد. نسبت بار متوسط / حداکثر بار مورد استفاده در این مقاله نزدیک به نمونه ۲/۳ از الگوی بار روزانه WDHS [18] است.
بار تخلیه شامل[۱۴] هشت مقاومت سه فاز متصل شده به صورت سری با سوئیچ هایGTO. است. مقادیر مقاومت از پیشرفت های باینری ۸ بیتی پیروی می کنند به طوری که توان مصرف شده توسط DL، به شرطی که ولتاژ شبکه نامی باشد، می تواند به شکل زیر بیان شود:

(۶) این بدان معنی است که توان می تواند به طور پراکنده از ۰ تا ۲۵۵ PSTEP تغییر کند، که در آن PSTEP توان مربوط به حداقل بیت معنی دار است ( (XD-REF = 0-255، PSTEP = 1.4 کیلو وات، PD-NOM = 357 کیلو وات) و SJ زمانی”۱″ است که GTO مرتبط روشن شود و “۰” زمانی که GTO خاموش است. توان اسمی PD-NOM برای DL ، ۳۰ درصد بیشتر از PT-NOM انتخاب می شود به طوری توان وارونه مورد نظر در بخش ۲ را می توان حتی در مورد بدون بار مصرف کننده و خرابی/شارژ کامل BESS کنترل نمود.