Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Karshenas,Jafar Ghaisari
حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما) جعفر قیصری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed mehdi Baharizadeh
سید مهدی بهاری زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Frequency Deviation Reduction and Power Sharing Improvement between AC Sources, DC sources and ICs in Hybrid AC-DC Microgrids
When ac microgrids (AC-MG) and dc microgrids (DC-MG) are in the vicinity of each other, there is an opportunity to interconnect them via interlinking converters (ICs) and form a hybrid microgrid (HMG). This interconnection, provides the possibility of energy exchange between two grids. Common methods employed in IC control strategy use frequency variation in their structure. These methods require the frequency variation at IC ac-side to be large, leading to poor power quality and stability of AC-MG. In this dissertation, IC control strategies which are independent of frequency variation measurement, are proposed. The ICs are meant to exchange active power between microgrids, however, they can also participate in reactive power sharing of AC-MG. In this dissertation, it is shown that how the reactive power generation method in IC, leads to unstable operation of HMG. Detailed analysis of this instability reveals that it is caused by a phenomenon known as limit cycle. Power sharing and adequate voltage/frequency control are the main functions of AC-MG and DC-MG control systems in standalone mode. When it comes to a HMG, active power sharing throughout the whole system and participation of IC in AC-MG reactive power sharing must also be properly achieved. In this dissertation, a new decentralized control strategy is presented for a HMG which results in better active/reactive power sharing across both microgrids and better voltage regulation. Key Words Distributed energy resources, frequency deviation, hybrid AC-DC microgrids, power sharing, stability
این رساله به تحقیق و مطالعه در مورد ریزشبکه‌های هایبرید ac-dc و بهبود عملکرد آن‌ها از طریق معرفی ساختارهای جدید کنترلی می‌پردازد. استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکه‌های توزیع روز به ‌روز افزایش می‌یابد. یکی از مفاهیم جدید در این ارتباط ریزشبکه است. ریزشبکه‌ها قسمت‌هایی از سیستم توزیع الکتریکی هستند که دارای منابع، تعدادی بار وابسته بوده و توانایی ایجاد جزیره‌هایی در سیستم توزیع را داشته باشند. سیستم‌های توزیع سنتی ac، تحقق ریزشبکه‌های ac را به همراه داشته است. اخیراً سیستم‌های توزیع dc و در پی آن ریزشبکه‌های dc مورد توجه قرار گرفته اند. استفاده از سیستم های فتوولتائیک، بادی و پیل سوختی به‌عنوان منابع تولید پراکنده و ادوات الکترونیکی به‌عنوان مصرف‌کننده که همگی ذاتاً dc هستند روز به روز در حال افزایش است. طی این شرایط استفاده از سیستم‌های توزیع dc افزایش بازده و قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌ها را در پی خواهد داشت. غالب بودن سیستم‌های توزیع ac تا دهه‌های آتی، حضور هم‌زمان هردو نوع ریزشبکه ac و dc را در پی خواهد داشت. در این شرایط ساختاری متشکل از این دو ریزشبکه که بهره‌مندی از مزیت‌های هر دو را فراهم می‌کند، به‌عنوان نوع آتی شبکه‌های توزیع موردتوجه قرار گرفته است. این ساختار که با برقراری اتصال بین این دو ریزشبکه از طریق مبدل‌های واسطه به وجود می‌آید، ریزشبکه هایبرید نامیده می‌شود. در ریزشبکه‌های هایبرید، محدوده تغییرات فرکانس سمت ac می‌بایست بزرگ انتخاب شود. دلیل آن طراحی ساختار کنترل مبدل‌های واسطه مبتنی بر حس کردن و عکس‌العمل به این تغییرات است. اگر محدوده تغییرات فرکانس در نظر گرفته‌شده در مشخصه افتی مربوطه منابع ac کوچک انتخاب باشد، این حس کردن توسط مبدل‌های واسطه به‌سختی انجام‌شده که می‌تواند منجر به تأثیرگذاری روی صحت عملکرد کل ساختار کنترلی شود. محدوده تغییرات بزرگ فرکانس، موجب کاهش کیفیت توان و بروز مشکلات پایداری در ریزشبکه ac به‌عنوان بخشی از ریزشبکه هایبرید می‌شود. به‌منظور برطرف کردن این مشکل در این رساله دو ساختار کنترل مبدل واسطه یکی مناسب برای ریزشبکه‌های هایبرید با یک مبدل واسطه و دیگری مناسب برای ریزشبکه‌های هایبرید با چند مبدل واسطه پیشنهاد می‌شود. تحلیل پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه هایبرید برای ساختارهای کنترل پیشنهادی مبدل واسطه ارائه می‌شود. طی راهکار دیگر، بر پایه ساختار کنترل متداول مبدل واسطه، تغییراتی به ساختار کنترل منابع ac و مبدل واسطه چنان اعمال می‌شود که نیاز به محدوده بزرگ تغییرات فرکانس برطرف شود. مبدل‌های واسطه علاوه بر تبادل توان اکتیو بین دو ریزشبکه، در تولید توان راکتیو ریزشبکه ac نیز مشارکت می‌کنند. این روال مشارکت مبدل‌های واسطه در تولید توان راکتیو مشابه با روال مشارکت منابع ac است. اما عملکرد متفاوت مبدل‌های واسطه در تبادل دوجهته توان اکتیو در مقابل تبادل یک جهته توان اکتیو در منابع ac محدودیت‌هایی از جنس خطا در تسهیم توان راکتیو را به همراه دارد. به‌منظور مقابله با این محدودیت، راهکار مشارکت و عدم مشارکت مبدل واسطه در تولید توان راکتیو وابسته به جهت توان اکتیو تبادلی در مراجع پیشنهاد شده است. به‌صورت تحلیلی نشان داده خواهد شد این رویکرد منجر به بروز نوسانات دائمی با منشأ غیرخطی می‌شود. این‌گونه نوسانات سیکل حد نامیده می‌شوند. در ادامه ساختار کنترل مبدل‌های واسطه چنان اصلاح خواهد شد که سیکل حد بروز نکرده و پایداری تضمین شود. مشخصه‌های افتی تسهیم توان بین منابع یک ریزشبکه را فراهم می‌کنند. درنتیجه‌ی خاصیت محلی ولتاژ، خطا در تسهیم توان راکتیو بین منابع ac و خطا در تسهیم توان اکتیو بین منابع dc بروز می‌کند. در ریزشبکه هایبرید علاوه بر موارد ذکرشده خطا در تسهیم توان راکتیو بین منابع ac و مبدل‌های واسطه و خطا در تسهیم توان اکتیو بین منابع سرتاسر ریزشبکه هایبرید مطرح می‌شوند. در این رساله راهکاری بر اساس روش کنترل غیرمتمرکز جهت برطرف کردن خطا در مفاهیم تسهیم توان بروز کرده در ریزشبکه هایبرید، ارائه خواهد شد. طی این راهکار ساختار کنترل منابع ac، منابع dc و مبدل‌های واسطه اصلاح می‌شوند. کلمات کلیدی: 1-منابع تولید پراکنده 2-ریزشبکه هایبرید ac-dc 3-انحراف فرکانس 4-پایداری 5-تسهیم توان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی