Esmail Rokrok

PhD Dissertation

Power management of an inverter-based microgrid in autonomous mode

چکیده:

با توجه به مزایای فراوان منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع، کاربرد آنها به سرعت در حال افزایش است. با وارد شدن منابع پراکنده به سیستم های توزیع، مفهوم ریزشبکه (MG) در حوزه سیستم های انرژی الکتریکی مطرح شده است. ایده شکل گیریMG ، کنترل هماهنگ منابع پراکنده و داشتن یک سیستم الکتریکی با قابلیت اطمینان بالا است که بطور اقتصادی مورد بهره برداری قرار گیرد. واحدهای تولید پراکنده موجود در یک ریزشبکه دارای ظرفیت توان کوچک و مشخصه های تولید مختلف هستند، معمولا منبع غالب تولید انرژی برای کنترل فرکانس در حالت خودگردان وجود ندارد و پاسخ سریع واحدهای تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر و ظرفیت اضافه بار محدود آنها می تواند باعث ایجاد برخی از مسائل دینامیکی در سیستم شود. لذا به منظور عملکرد صحیح یک ریزشبکه، بویژه در حالت خودگردان، به یک استراتژی مدیریت توان (PMS) مناسب نیاز است. استراتژی مدیریت توان باید بگونه ای باشد که علاوه بر تقسیم مناسب بار بین واحدهای تولید، به اغتشاشات و گذراهای ناشی از تغییر در حالت کار سیستم پاسخ مناسب بدهد. اغلب کنترلهای بی سیم از روش های افتی معمول، یعنی روش افتی ?-P برای تقسیم توان حقیقی و روش افتی E-Q برای تقسیم توان راکتیو در حلقه های کنترل توان استفاده می کنند. روش های افتی برای تقسیم توان حقیقی و راکتیو بین واحدهای تولید پراکنده در ریزشبکه هایی که در حالت خودگردان کار می کنند استفاده شده است. اما در برخی شرایط، استفاده از این روشها با اشکالات جدی از جمله وجود تزویج بین کنترل های توان حقیقی و راکتیو، تقسیم توان راکتیو نامناسب بین منابع و رفتار دینامیکی و گذرای نامطلوب تقسیم توان مواجه است. به همین منظور در این تحقیق استراتژیهای جدید کنترل توان مبتنی بر روش غیرمتمرکز برای یک ریزشبکه خودگردان متشکل از منابع ولتاژ اینورتری ارائه می گردد و در آن سعی می شود تقسیم توان بین منابع، بخصوص در شرایط وجود تزویج بین توانهای حقیقی و راکتیو بهبود یابد، تنظیم ولتاژ در باسهای ریزشبکه و بطور خاص در باسهای حساس ارتقا یابد، مصرف سوخت در ریزشبکه کاهش، و رفتار گذرا و دینامیکی ریزشبکه بهتر گردد. در اینجا به جای مشخصه های افتی معمول توان که مشخصه هایی خطی و استاتیک هستند، مشخصه های غیرخطی و دینامیکی پیشنهاد می گردد. مشخصه های پیشنهادی بر اساس مدل ریزشبکه طراحی می شوند و پارامترهای آنها بنحوی تعیین می گردند که نسبت به نامعینی های ریزشبکه مقاوم باشند. این مشخصه ها بر اساس حل مسائل بهینه سازی با معیار مختلف بهره برداری مانند بهبود تقسیم توان بین منابع، بهبود پروفیل ولتاژ در باسهای ریزشبکه،کاهش مصرف سوخت ریزشبکه و معیار پاسخ گذرای توان منابع تعیین می شوند.