دانلود رایگان ترجمه مقاله بهبود استراتژی کنترل جداسازی توان (ietresearch سال ۲۰۱۷)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

در درجه‌های ولتاژ مختلف سیستم توان، امپدانس خط، مشخصات مختلفی را نشان می‌دهد. خطوط بالاسری ولتاژ بالا بطور کلی مطلقاً بصورت القایی ظاهر می‌شوند، درحالی که خطوط بالاسری ولتاژ پایین بصورت مقاومتی ظاهر می‌شوند. جدول ۱ بیان‌های توان خروجی را با زوایای امپدانس سیستم مختلف α نشان می‌دهد [۲۳].
هنگامی‌ که α = ۹۰°، توان اکتیو و راکتیو می‌تواند کنترل مستقل را بدست آورد. در این مورد، تغییرات در فرکانس می‌تواند فقط روی توان اکتیو خروجی تأثیر بگذارند و تغییرات در دامنه نوسان ولتاژ ممکن است روی توان راکتیو خروجی تأثیر بگذارند. بااین‌وجود، همانطور که در بالا ذکر شد، مکانیزم کوپلینگ توان در ریزشبکه‌ها باید بخاطر محیط مقاومتی یا مقاومت-اندوکتانسی که دارد، بحث شود.
با در نظر گرفتن انحراف توان خروجی بوسیله‌ی ΔE و Δσ در نقطه غیر اکتیو (Es, δs)، معادلات زیر می‌توانند بعداز خطی‌سازی بیان شوند: ((۱۰) را ببینید) که در آن Kpf، Kqf، Kpe و Kqe برای نشان دادن بهره‌های تناسب متغیر‌های متناظر استفاده می‌شوند.

بر اساس (۱۰) و شکل ۲ قسمت b، |Kpe| و |Kqf| بتدریج با زاویه امپدانس کاهش یافته افزایش می‌یابند، به این معنی که بین کنترل‌های توان اکتیو و راکتیو، کوپلینگ قوی وجود دارد. این کوپلینگ ممکن است ظاهر یک جریان پیرامونی در هر حلقه را بوجود آورد و روی پایداری سیستم تأثیر بگذارد. بنابراین، طرح دی‌کوپلینگ توان برای ریزشبکه باید مجدداً طراحی شود.

۴٫ طرح دی‌کوپلینگ توان برای VSG
هر روش دی‌کوپلینگ توان یک اینورتر ریزشبکه، مزایا و معایبی دارد. دی‌کوپلینگ توان برای VSG بعلت مدار حلقه توان منحصر بفرد VSG، دارای تعدادی مشخصه جدید است.

بر اساس (۱۱)، آن یک سیستم نوع-I است [۲۴]. فقط اگر واحد کنترل پایدار باشد، توان اکتیو خروجی و فرکانس روتور می‌توانند سیگنال‌های مرجع خودشان را بدقت ردیابی کنند. در نتیجه، استراتژی کنترل VSG می‌تواند باعث شود طرف خروجی اینورتر، مکانیزم “همگام‌سازی” SG‌ها را نشان دهد.
با سراسری کردن انتقال‌پذیری فرکانس در یک ریزشبکه، یعنی ، همانطور که در شکل ۳ قسمت a نشان داده شده است، مقادیر مرجع توان اکتیو خروجی هر VSG همه تحت شرایط ضرایب دروپ یکسان، مشابه هستند. بنابراین، تحت فرض پایداری سیستم، توان‌های راکتیو خروجی متفاوتِ هر BSG نمی‌توانند روی توان اکتیو خروجی مربوطه تأثیر بگذارند، علیرغم مدی (متصل به شبکه یا جزیر‌ه‌ای) که آن‌ها در آن درحال کار کردن هستند. به عبارت دیگر، استراتژی VSG بطور مستقل توان اکتیو و کنترل دی‌کوپلینگ فرکانس را بدست می‌آورد. فرکانس‌های هر اینورتر بوسیله‌ی یک ریزشبکه در مد متصل به شبکه به هم فشرده می‌شوند، و آن‌ها مساوی با فرکانس شبکه در مد جزیر‌ه‌ای هستند. این ویژگی باعث می‌شود اینورتر‌ها توان اکتیو را بر اساس ضرایب دروپ تخصیص دهند.

۴٫۲٫ توان راکتیو و کنترل دی‌کوپلینگ ولتاژ
کوپلینگ بین توان راکتیو و ولتاژ با بخش قبلی متفاوت است. ولتاژ خروجی هر میکرو-منبع باید برای بدست آوردن کنترل مستقل توان از ولتاژ خروجی و معادله دروپ توان راکتیو در شکل ۱ قسمت c بی‌تناقض باشد. بااین‌وجود، بخاطر وجود افت ولتاژ خط، هنگامی‌ که توان‌های اکتیو خروجی میکرو منابع تغییر می‌کنند ولتاژ‌های خروجی مشابه نیستند، که ممکن است روی توان‌های فعال‌سازی خارجی تأثیر بگذارند. کنترل دی‌کوپلینگ سنتی عمدتاً روی افت ولتاژ خط جبران کننده تمرکز می‌کند. اگرچه اهمیت فیزیکی آن آشکار است، فرایند اجرا پیچیده است و به طراحی پیچیده و محاسبه نیاز دارد. علاوه‌براین، پایداری سیستم، یک فاکتور محدود کننده است. در این مقاله، بر اساس اصل دی‌کوپلینگ بخش قبلی، یک متغیر مستقل می‌تواند از طریق اضافه کردن فیدبک ولتاژ PCC بدست آید، که تحت تأثیر افت ولتاژ خط نیست. به عبارت دیگر، همانطور که در شکل ۳ قسمت b نشان داده شده است، VPCC می‌تواند به اینورتر‌ها کمک کند تا کنترل مستقل از توان راکتیو خروجی را بدست آورند [۵].
بااین‌وجود، متفاوت با توان خروجی اینورتر، مکان جغرافیایی انعطاف‌پذیر تولید پراکنده، بدست آوردن VPCC را دشوار می‌کند. اگرچه در یک میکروشبکه برای تبادل پیام از ارتباطات استفاده می‌شود، برای اجرای توابع اصلی بطور مستقل، اصل کنترل اینورتر‌ها ترجیح داده می‌شود. بنابراین، بر اساس ولتاژ خروجی، امپدانس خط و جریان، یک ساختار ارتقا یافته با برآورد کننده VPCC برای کنترل کننده تحریک که در شکل ۴ نشان داده شده است.

در شکل ۴، Rg و Lg پارامتر‌های امپدانس خط هستند، ωc/(S + ωc) فیلتر پایین گذر است که نویز‌های فرکانس بالا را سرکوب می‌کند و kv ضریب تنظیم ولتاژ است. VPCC می‌تواند بطور تقریبی بوسیله‌ی ارتقای کنترل کننده تحریک بدست آید. در نتیجه، کنترل مستقل توان راکتیو خروجی می‌تواند مشابه با بخش قبل اجرا شود. این روش اساساً محیط امپدانس سیستم را تغییر می‌دهد و می‌تواند بعنوان یک تغییر شکل امپدانس مجازی در نظر گرفته شود. بااین‌وجود، تأثیر امپدنس خط روی توان خروجی می‌تواند تقریباً با روش پیشنهاد شده خنثی شود. علاوه‌براین، اشتراک‌گذاری توان راکتیو می‌تواند بوسیله کنترل کردن VPCC محاسبه شده برای ردیابی مقدار مرجع آن بدست آید، و این روش اصلاحی برای روش دی‌کوپلینگ امپدانس مجازی سنتی است.

۴٫۳٫ تحلیل پایداری و انتخاب پارامتر
مسائل پایداری سیستم می‌تواند به دو دسته تقسیم شود. اولین فاکتور، پایداری حلقه توان است، که شامل حلقه توان اکتیو و حلقه توان راکتیو می‌شود. با پارامتر‌های مناسب، حلقه توان می‌تواند عملکرد دینامیک و پایداری خوبی را در فرکانس اصلی دوبل نشان دهد [۹]. فاکتور دیگر روی جریان و ولتاژ خروجی اینورتر در فرکانس غیر-اصلی تمرکز می‌کند. پاسخ سیستم، برهم‌نهیِ پاسخ‌ها در تمام باند‌های فرکانس است، و هر ناپایداری در جریان پاسخ ممکن است روی کل سیستم تأثیر بگذارد. در این بخش، دومین فاکتور مسائل پایداری بررسی می‌شود.
در این مطالعه، اجازه دهید Yden(s) = 0، متعاقباً، مکان ریشه‌های این معادله مشخصه می‌تواند بوسیله‌ی تغییر ضریب تنظیم ولتاژ kv ترسیم شود. پارامتر‌های سیستم در جدول ۲ نشان داده شده است.
در شکل ۵ قسمت a، بر اساس نقطه نظر تئوری کنترل خودکار [۲۴]، تمام شاخه‌های مکان ریشه‌ها در نیمه چپِ صفحه s مستقر می‌شوند، به این معنی که سیستم همیشه علیرغم تغییر در kv پایدار است. سه دوقطبی در نمودار مکان ریشه‌ها وجود دارد. بنابراین، تأثیر آن‌ها روی عملکرد سیستم می‌تواند نادیده گرفته شود. متناسب با همین، سیستم مرتبه پنجم می‌تواند به یک سیستم مرتبه دوم ساده شود. دو قطب حاکم دیگر که در امتداد جهت پیکان‌ها حرکت می‌کنند، یک جفت از ریشه‌های مختلط مزدوج هستند. مطابق با اصل طراحی سیستم مرتبه دوم بهینه، ما kv = 55.8 را برای بدست آوردن یک نسبت میرایی ۰٫۷۰۷ برای سیستم انتخاب می‌کنیم. در نتیجه، نمودار بود ادمیتانس سیستم می‌تواند تولید شود. در شکل ۵ قسمت b، در فرکانس اصلی (۳۱۴ rad/s)، ادمیتانس سیستم برابر با است، که مشخص می‌کند امپدانس سیستم حالت القایی را نشان می‌دهد، و دامنه نوسان آن بسیار کوچک است که می‌تواند نادیده گرفته شود. علاوه‌براین، فرکانس قطعی حلقه بازِ ادمیتانس سیستم برابر با ۲٫۷۲ × ۱۰۵ rad/s است، و حاشیه فاز متناظر برابر با ۶۶° است. این نتایج نشان می‌دهند که پارامتر‌های انتخاب شده با لازمه طراحی مطابقت دارند.

۴٫۴٫ انتخاب ضریب دروپ
بخش قبلی بیان می‌کند که انتخاب ضریب تناسب kp و ضریب دروپ راکتیو kq به استاندارد‌های شبکه وابسته هستند. بر اساس GB/T12325-2008 و GB/ T15945-2008، انحراف ولتاژ منبع توان سه فاز تحت ۲۰ kV برابر با ±۷ درصدِ ولتاژ اسمی‌ است و محدوده نوسان فرکانس شبکه برابر با ±۰٫۵ Hz است. این مقاله تعریف می‌کند که تغییر ۱۰۰ درصدی توان اکتیو (۱۵ kW) با تغییر ۱ درصدی فرکانس شبکه مطابقت دارد، درحالی که تغییر ۱۰۰ درصدی توان راکتیو (۳ kVar) با تغییر ۷ درصدی در ولتاژ اسمی‌ شبکه مطابقت دارد.