بهره‌برداری و کنترل ریز شبکه‌های ترکیبی AC/DC در شرایط نامتعادل - دانشکده فنی و مهندسی
بهره‌برداری و کنترل ریز شبکه‌های ترکیبی AC/DC در شرایط نامتعادل
نوع: Type: رساله
مقطع: Segment: دکتری
عنوان: Title: بهره‌برداری و کنترل ریز شبکه‌های ترکیبی AC/DC در شرایط نامتعادل
ارائه دهنده: Provider: سعید حیدری - رشته برق
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علیرضا حاتمی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر محسن اسکندری
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر صالح رازینی، دکتر هادی دلاوری، دکتر ایرج احمدی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 29 شهریور 401 ساعت 16:15
مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر فنی
چکیده: Abstract: در سال‌های اخیر پیاده‌سازی و استفاده از ریزشبکه‌ها به دلایل اقتصادی و زیست محیطی افزایش یافته‌است. با توجه به این موضوع، مطالعات فراوانی بر روی ریزشبکه‌ها انجام شده و انواع مختلفی از ریزشبکه‌ها نیز طراحی و ارائه شده‌است. ریزشبکه‌ها در ابتدا به دو نوع کلی AC و DC تقسیم‌بندی می‌شدند. در ادامه و به منظور استفاده حداکثری از مزایای هر دو نوع، ریزشبکه‌های ترکیبی AC-DC معرفی شد که استفاده از آن در مقایسه با نوع AC و DC، موجب کاهش تلفات توان و همچنین کاهش نیاز به تبدل توان می‌شود. در ریزشبکه‌های ترکیبی، زیرشبکه‌های AC و DC از طریق یک یا چند مبدل واسط (IC) به هم متصل می‌شوند که امکان تبادل توان بین دو یا چند زیرشبکه را فراهم می‌سازد. به همین دلیل مبدل واسط یکی از بخش‌های مهم در ریزشبکه‌های ترکیبی AC/DC می‌باشد که وظیفه اصلی آن تنظیم ولتاژ و فرکانس در بخش AC در بهره‌برداری جزیره‌ای و تنظیم ولتاژ بخش DC در شرایط بهره‌برداری جزیره‌ای و متصل به شبکه می‌باشد. با این وجود، این مبدل قابلیت‌های دیگری نظیر جبران‌سازی مولفه‌های ناتعادلی و هارمونیکی در ریزشبکه AC و حذف نوسانات DC در ریزشبکه DC را نیز دارا می‌باشد. ولی استفاده از مبدل واسط برای این کاربردها بخشی از ظرفیت تبادل توان آنها را اشغال کرده و می‌تواند وظیفه اصلی آن را تحت تاثیر قرار دهد. علاوه بر این، در ریزشبکه‌های نامتعادل ظرفیت تبادل توان مبدل‌ها کاهش یافته و چالش مذکور جدی‌تر می‌شود. با توجه به چالش مذکور، در این رساله یک استراتژی هوشمند برای مدیریت ظرفیت مبدل واسط ارائه شده است که کاربردهای مذکور برای مبدل واسط را اولویت‌بندی می‌کند، به صورتی که در ابتدا وظیفه اصلی مبدل محقق شود و در ادامه از ظرفیت خالی مبدل برای تامین خدمات جانبی استفاده گردد. در این استراتژی، در ابتدا از ظرفیت مبدل واسط برای مبادله مقدار مرجع توان اکتیو بین بخش AC و DC استفاده می‌شود. این مقدار مرجع بر اساس کنترل افتی بدست می‌آید که یک روش رایج در کنترل ریزشبکه‌ها می‌باشد. در مرحله دوم استراتژی پیشنهادی از ظرفیت باقی مانده مبدل برای جبران‌سازی مولفه‌های هامونیکی ریزشبکه AC استفاده می‌کند. یکی از مزایای اصلی این استراتژی نسبت به کارهای قبلی، امکان مدیریت ظرفیت مبدل در شرایط ناتعادلی و هارمونیکی شدید ولتاژ ریزشبکه می‌باشد. به عبارت دیگر استراتژی پیشنهادی به گونه‌ای طراحی شده است که در تمام شرایط کاری قادر است از حداکثر ظرفیت مبدل IC استفاده کند. همچنین بر اساس روش تئوری توان، روش کنترلی مبدل واسط به نحوی طراحی شده است که در شرایط ناتعادلی، هم در حالت متصل به شبکه و هم در حالت جزیره‌ای، نوسان توان اکتیو در سمت AC و نوسان ولتاژ لینک DC به صورت کامل حذف شده و مبدل واسط قادر به جبران‌سازی ناتعادلی و همچنین مولفه‌های هارمونیکی ناشی از بارهای غیرخطی می‌باشد. یکی دیگر از مزایای مهم استراتژی پیشنهادی این است که مولفه‌های ناتعادلی و هارمونیکی شبکه بر اساس ظرفیت خالی مبدل و با استفاده از ولتاژ ترمینال IC تخمین زده می‌شود. این ویژگی سبب می‌شود که برای جبران‌سازی به اندازه‌گیری جریان بارها و ارسال آنها از طریق ارتباطات مخابراتی نیازی نباشد. این ویژگی سبب کاهش هزینه پیاده‌سازی و همچنین افزایش قابلیت اطمینان روش کنترلی به دلیل حذف ارتباطات مخابراتی می‌گردد. از ویژگی‌های مهم دیگر استراتژی کنترلی، قابلیت گذر از خطا می‌باشد که در هر شرایطی به صورت مطمئن برای مبدل واسط فراهم می‌گردد. در استراتژی پیشنهادی برای مدیریت ظرفیت مبدل IC، ظرفیت لحظه‌ای مبدل بر اساس ولتاژ و جریان لحظه‌ای سمت AC و همچنین جریان نامی مبدل به صورت آنلاین محاسبه می‌شود. بنابراین در هر شرایطی، توان مبادله‌ای مبدل کوچک‌تر مساوی ظرفیت لحظه‌ای آن بوده و محدودیت جریان مبدل همیشه در نظر گرفته می‌شود. استراتژی پیشنهادی با پیاده‌سازی بر روی یک ریزشبکه ترکیبی AC/DC از طریق سیمولینک متلب مورد ارزیابی قرار گرفته و کارآیی آن اثبات شده‌است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که تمام اهداف مذکور برای استراتژی پیشنهادی محقق می‌شود و این استراتژی یک قدم بزرگ در جهت استفاده حداکثری از ظرفیت مبدل‌ها در ریزشبکه‌ها می‌باشد.
فایل: ّFile: تنزيل فایل