دانلود رایگان ترجمه مقاله استراتژی جدید کنترل افزایش پایداری برای سیستم های PV-Grid متمرکز – IEEE 2014

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1. مقدمه
2. استفاده از FACTS برای پایداری دینامیکی
A. جبران کننده استاتیک ولتاژ (SVC)
B. جبران کننده استاتیک همزمان (STATCOM)
3. توصیف سیستم تحت بررسی
4. طراحی و استراتژی کنترل
5. نتایج شبیه سازی
6. تایید تجربی
7. نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
خورشید منبع نامحدود انرژی است و به طور گسترده احساس می شود که در صورتی که انرژی خورشیدی با استفاده از فوتو ولتاییک خورشیدی جذب شود، آنگاه می تواند با تمامی نیازهای انرژی انسان سازگار شود. فناوری های PV نوار باریک و کریستالی با سرعت زیاد تکامل یافته اند، تفسیر PV خورشیدی در میان محبوب ترین جایگزین های سوخت فسیلی مبتنی بر انرژی های مرسوم قرار دارد. پژوهش های گسترده ای در این زمینه منجر به امکان یکپارچه سازی تولید بزرگ و متمرکز PV (CPVG) با شبکه برق شده است. این کار همراه با کاهش قابل توجه در قیمت های پنل PV، علاقه بی سابقه ای در این حوزه ایجاد کرده است. CPVG دارای توان بالقوه زیادی برای خدمت رسانی به عنوان منبع بزرگ انرژی الکتریکی است [1]. بسیاری از کشورها قبلا ماموریت های بلند پروازانه یکپارچه سازی ظرفیت زیاد CPBG با شبکه برق خود آغاز کرده اند. در حقیقت به CPVG می توان کارکردهای بیشتری به عنوان بخشی از ساختار شبکه هوشمند اختصاص داد [2].
انباشتگی تعداد زیادی سیستم های شبکه PV به ویژه CPVG ها منجر به چالش ها و مسائل جدیدی همانند پایداری سیستم برق، مشخصه ولتاژ شبکه و کیفیت تنظیم و توان می شود. این عوامل محدودیت بیشتری بر نفوذ PV برای یک فیدر با ظرفیت داده شده یا سیستم با ظرفیت پایین تحمیل می کند. این محدودیت برای تضمین این مساله است که پارامترهای عملیاتی در محدوده مشخصات مورد نظر حتی تحت اغتشاش های دینامیکی برای امن سازی کاربری و سیستم تولید توزیع شده PV (PV-DGS) قرار دارند [3].
صحبت درباره پایداری، مساله مهمی است که از در نظر گرفتن ماهیت “با ماندگاری کمتر” اینورترهای توان حاصل می شود که برای تعامل PV خورشیدی با شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه علاقه مندی رقابتی برای یکپارچه سازی منابع فوتو ولتاییک با ظرفیت بالا در شبکه منجر به نسخه های با اثربخشی زیاد اینورترها و روش های کنترل شده است، ارتباط با ماندگاری کم PV-DGS مبتنی بر VSI همچنان تحمیل محدودیت های بیشتر بر استفاده از شکل متداول کنترل اینورتر را ادامه می دهد.
متعادل کننده های متداول برق (مانند AVR و غیره) مرتبط با تولید ایستگاه ها همچنان به عنوان بخش اصلی پایداری دینامیک سیستم های برق در نظر گرفته می شوند [4]. با این حال، با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در فناوری، تجهیزات FACTS (مانند SSSC، SVC، STATCOM و غیره) در حال حاضر به طور متداول برای ارتقا بیشتر پایداری دینامیک سیستم برق مورد استفاده قرار می گیرند [5-8]. آن ها برای کاهش نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس پایین مورد استفاده قرار می گیرند که به دلیل اغتشاش در سیستم های ضعیف به وجود می آید. همچنان انحراف گسترده زاویه توان و نوسانات طولانی مدت ممکن است سبب خارج شدن سیستم از فعالیت اصلی شود. این مساله در سناریو شبکه های هوشمند یکی از حوزه های چالش برانگیزی است که منابع انرژی تجدید پذیر و پویا به شبکه مانند سیستم های PV با نفوذ بالا متصل می شوند [9,10].
اثرات جانبی نفوذ زیاد منابع PV با ظرفیت بالا بر پایداری دینامیکی سیستم های برق (توان) توسط محققان متعددی مورد بررسی قرار گرفته است [10-12]. Yazdani و همکاران [13] روند مدل سازی یک سیستم PV بزرگ را برای تحلیل و شناسایی مسائل بالقوه مرتبط با نفوذ PV زیاد ارائه داده اند. Du و همکاران [11] گزارش داده اند که کنترل متداول ایستگاه های تولید PV که محدودیت بحرانی نفوذ می رسند، گشتاور محرک منفی را القاء می کنند. نویسندگان دیگر [12] موارد مطالعاتی مربوط به منابع PV بزرگ را ارائه کرده اند که سیستم متداول برق نفوذ می کنند و نتیجه گیری کرده اند که توانایی سیستم برق برای مدیریت نوسانات الکترومغناطیسی با افزایش سطوح نفوذ، کاهش می یابد. برخی نویسندگان دیگر [10] با کار بر روی موارد مشابه به این نتیجه رسیده اند که 20 درصد نفوذ PV منجر به نوسانات زیاد زاویه های نسبی توان بین ژنراتورها پس از گسست های آغاز شده ادامه می یابد.
دیگر چالش های مرتبط با نفوذ PV زیاد مانند تغییرات ولتاژ باس های بار و جریان معکوس توان به دلیل ماهیت متناوب انرژی خورشیدی، نیز توسط نویسندگان دیگر گزارش داده شده است [14-16]. آن ها نتیجه گیری کرده اند که استانداردهای عمومی همانند IEEE 1547 [3] نیازمند تغییرات مناسب برای سازگاری با پیشرفت ها در تکنیک های کنترل سیستم های متداول شبکه PV هستند. برخی محققان [17] سطوح جریان خطا را با وجود شبکه بزرگی از اینورترهای PV (PV-DGS) تعیین کرده اند در حالی دیگران [1] درباره برنامه ریزی تولید، زمان بندی و ارسال برق در حضور سیستم های شبکه PV بزرگ و متمرکز بحث کرده اند. مقالات محدودی در دسترس قرار دارد که درباره عملکرد کمک کننده DGS برای ارتقا پایداری دینامیک بحث کرده اند. البته بیشتر کارهای گزارش شده بر مبنای کنترل توان فعال است که نیازمند منابع قابل اطمینان مانند سلول سوختی است [18]. برخی نویسندگان دیگر [2,19] مدرن سازی شبکه توان در فضای سیستم های FACTS و DGS با اختصاص کارکردهای بیشتر به آن ها برای امنیت سیستم برق پیشنهاد داده اند.
به طورکلی مشاهده شده است که مقالات موجود اساسا درباره پیامدهای تزریق توان زیاد PV به سیستم برق و معایب پارامترهای سیستم تحت این شرایط بحث می کنند. براساس دانش نویسندگان، پیشنهادها یا توصیه های زیادی درباره روش های کنترل دیگر برای وجود ندارد که امکان تزیق توان PV بیشتر به سیستم موجود بدون اثرات جانبی را داشته باشد. علاوه بر این، پیشنهادات برای ارتقا ظرفیت ایستگاه PV برای یکپارچگی با شبکه نیازمند تغییر زیاد زیرساخت و یکپارچگی ذخیره سازی انرژی است.
کار ارائه شده بر نحوه بهبود پایداری دینامیک سیستم در حضور PV-DGS با ظرفیت بالا بحث می کند. این مساله با استفاده از یک قانون ویژه کنترل به دست می آید که به طور تحلیلی از مدل کارکرد ساختار حفظ انرژی (SPEF) به دست می آید. این کنترل کننده های طراحی شده تنها با سیگنال های اندازه گیری شده به صورت محلی کار می کنند. بنابراین، دستیابی و یکپارچه سازی آن ها با سیستم ساده است. علاوه بر این، تکنیک پیشنهادی مستقل از محل نصب منبع PV در سیستم است و در نتیجه به کنترل توان فعال از جمله MPPT خللی وارد نمی کند. با توجه به افزایش تقاضا برای اصلاح استانداردهای موجود، فرض این که آینده نزدیک تحت حاکمیت شبکه های هوشمند قرار دارد بسیار خوب است و امکان اجرای نصب های PV بزرگ با کنترل مناسب پارامترهای حیاتی سیستم توان، حداقل در طی مرحله گذرا، وجود دارد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

I. INTRODUCTION

THE SUN IS THE ultimate source of energy and it is widely felt that if solar energy is prudently tapped using solar photovoltaic (PV) technology, it can meet all the energy requirements of the mankind. Both crystalline and thin film PV technologies have evolved at tremendous pace, rendering solar PV amongst the most popular alternatives to fossil fuel based conventional energy. Extensive research efforts in the area have led to the possibilities of integrating large, centralized PV generation (CPVG) with the power grid. This, coupled with considerable reduction in PV panel prices, has raised unprecedented interest in this area. CPVG has a huge potential to serve as a large capacity electric energy source [1]. Many countries have already embarked upon ambitious missions of integrating large capacity CPVG with their power grid. In fact, the CPVG can be assigned additional (ancillary) functionalities as part of smart grid structure [2]. The accumulation of a large number of PV-grid systems, especially the CPVG’s, have led to new challenges and issues such as power system stability, grid voltage profile and regulation and power quality. These factors impose an upper limit on the PV penetration for a given capacity feeder or small capacity system. This limit is to guarantee that, the operating parameters are within rated specifications, even under dynamical disturbances to secure both utility and PV distributed generation system (PV-DGS) [3]. This paper focuses on the stability aspect of the power grid under large PV penetration. Talking about stability, a major issue arises on account of the “inertia-less” nature of the power inverters which are used to interface the solar PV with the grid. Although competitive interest for integration of large capacity photovoltaic sources to the grid has resulted in several highly efficient versions of inverters and control schemes—the inertia less interfacing of VSI based PV-DGS continues to impose many limitations on the use of conventional form of inverter control. Conventional power system stabilizers (e.g., governor, AVR etc.) associated with generating stations continue to be the mainstay of a power system’s dynamic stability [4]. However, with advancement in technology, FACTS devices (eg. SSSC, SVC, STATCOM, etc.) are now commonly used for further enhancing the dynamic stability of the power system [5]–[8]. They are used to damp out the low frequency electromechanical oscillations arising due to disturbances in weak systems. Yet, a wide deviation of power angle and prolonged oscillations may result in the system falling out of step or getting bifurcated into small islands. In the smart grid scenario, this is one of the challenging domains where inertia-free renewable energy sources are coupled to the grid, e.g., high penetration PV systems [9], [10]. Adverse effects of high penetration of large capacity PV sources on the dynamic stability of power system have been studied by some researchers [10]–[12]. Yazdani et al. [13] have presented the modeling procedure of a large PV system to analyze and identify the potential issues with high PV penetration. Du et al. [11] have reported that conventional control of PV generating stations, exceeding a critical penetration limit, induces negative damping torque. Other authors [12] have presented case studies of large PV sources penetrating the conventional power system and have concluded that the power system’s ability to handle electromechanical oscillations reduces with increasing penetration levels. Working on similar lines, some other authors [10] have concluded that 20% PV penetration causes large oscillations of relative power angles between generators followed by fault initiated transients. Other challenging issues associated with large PV penetration, such as voltage variations of load buses and reverse power flow due to the intermittent nature of solar energy, have also been reported by some authors [14]–[16]. They have concluded that the prevailing standards, e.g., IEEE 1547 [3] need appropriate amendments to accommodate advancements in control techniques of the conventional PV-grid system. Some researchers [17] have determined the fault current levels in the presence of large grid tied PV inverters (PV-DGS) while others [1] have discussed the planning of generation, scheduling and power dispatch in the presence of large centralized PV-grid systems. Limited literature is available that discusses the ancillary functionality of DGS for dynamic stability enhancement. Almost all the reported work is based on active power control that requires reliable sources, e.g., fuel cell [18]. Some other authors [2], [19] have recommended modernization of the power grid in the environment of FACTS and DGS by assigning additional functionalities to them for power system security. Overall it is observed that the existing literature mainly discusses the consequences of high PV power injection into the power system and failure of the system parameters under these conditions. To the best of authors’ knowledge, there are not many suggestions or proposals on alternate, better control schemes that would allow higher PV power injection into the existing system without any adverse effects. Moreover, the proposals for enhancing the PV station capacity to integrate with the grid require heavy modification of the infrastructure and integration of energy storage. The presented work focuses on how to improve the dynamic stability of the system in the presence of large capacity PV-DGS. This is achieved by using a special control law that is analytically derived from the structure preserving energy function (SPEF) model. The designed controller works with only locally measurable signals. Hence, it is easy to acquire and integrate them into the system. In addition, the proposed technique is independent of the location of the PV source installation in the system and does not disturb active power control including MPPT. In view of the increasing demand to revise the existing standards, it is fair to assume that in the imminent future dominated by smart grid, it will be possible to operate large PV installations by suitably controlling the critical power system parameters, at least during the transient phase.