مشخصات پژوهش

عنوان	کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس ریزشبکه جزیره ای با استفاده از روش کنترل تطبیقی مدل مرجع
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	ریزشبکه، کنترل سطح صفر، کنترل سطح اولیه، کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس، کنترل کننده تطبیقی مدل مرجع، تخمین گر اغتشاش
چکیده	ریز‌شبکه‌ها شبکه‌های قدرت کوچکی هستند که از منابع تولید‌ پراکنده، سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی و بار تشکیل شده و در دو حالت متصل به شبکه اصلی و جزیره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‎ منظور‎‎ دستیابی به نیازمندی‌های پایداری و عملکرد در ریزشبکه‌ها ، یک ساختار کنترلی سلسله مراتبی متشکل از چهار سطح: اولیه ، ثانویه ، مرکزی/اضطراری و فراگیر در نظر گرفته شده است. سطح کنترل اولیه از دو لایه کلی داخلی ولتاژ و جریان و لایه خارجی توان تشکیل شده است. در مراجع لایه داخلی تحت عنوان کنترل سطح صفر شناخته شده است. برای کنترل سطح صفر معمولاً از کنترل‌کنندهای مرسوم تناسبی- انتگرالی و یا تناسبی رزونانسی استفاده می‌شود. این کنترل‌کننده‌ها علی رغم محبوبیت زیاد به دلیل سادگی ، دارای زمان نشست طولانی ، فراجهش بزرگ و ... هستند. علاوه بر این ، فاقد دکوپله‌سازی محورها و حساس بودن نسبت به تغییر پارامترهای سیستم می‌باشند. سطح کنترل صفر دارای پهنای باندی بزرگی می‌باشد اما پهنای باند کلی سطح کنترل اولیه توسط فرکانس قطع فیلترهای اندازه‌گیری توان اکتیو و راکتیو تعیین می‌شود. بنابراین ، پهنای باند کلی سطح اولیه کاهش می‌یابد و این موضوع می‌تواند برای طراحی کنترل‌کننده سطوح بالاتر همچون ثانویه مشکل‌ساز شود زیرا سطح ثانویه با پهنای باند کم نسبت به نامعینی شبکه مخابراتی حساس است. در فاز اول رساله ، یک کنترل‌کننده یکپارچه تطبیقی برای کنترل سطح صفر ریزشبکه جریان متناوب پیشنهاد شده است. هدف اصلی کنترل‌کننده پیشنهادی، تنظیم ولتاژ در نقطه اتصال مشترک به مقادیر مطلوب است که توسط کنترل‌کننده افتی تعیین می‌شود. کنترل یکپارچه پیشنهادی دارای پهنای باند قابل تنظیم است که به‌صورت مدون تنظیم می‌شود و امکان عملکرد صحیح در فرکانس‌های بالا و متوسط را بدون نوسانات و فراجهش‌های قابل توجه در خروجی فراهم می‌کند. در ریزشبکه‌های جریان متناوب معمولاً از روش افتی مرسوم برای تقسیم توان‌های اکتیو و راکتیو بین منابع تولید ‌پراکنده استفاده می‌شود. با افزایش نسبت مقاومت به اندوکتانس خط تغذیه، اثرات مخرب تداخل بین حلقه‌های کنترلی (فرکانس-توان اکتیو و ولتاژ-توان راکتیو) تشدید می‌شود و عملکرد کنترل افتی با چالش روبرو می‌شود. بنابراین در فاز دوم رساله، یک ساختار کنترل جریان چند ورودی-چند خروجی تطبیقی برای حل مشکل تداخل در ریزشبکه‌های جریان متناوب در کنترل سطح اولیه پیشنهاد شده است. از آنجا که ارزیابی سطح تداخل بین حلقه‌های کنترلی واحدهای تولید پراکنده یک گام مهم در روند طراحی کنترل‌کننده پیشنهادی است، ماتریس آرایه بهره نسبی به‌عنوان یک روش عددی و مفهوم غالب قطری به‌عنوان یک روش ترسیمی برای این منظور استفاده می‌شوند. روند طراحی کنترل‌کننده پیشنهادی با تعریف یک مدل مرجع که در آن اهداف کنترلی مطلوب مانند زمان نشست، خطای حالت ماندگار و حداکثر فراجهش فرموله شده است، شروع می‌شود. سپس یک ساختار کنترلی پسخور-پیشخور در نظر گرفته می‌شود که در آن بهره‌های کنترل‌کننده به‌صورت تطبیقی و براساس قوانین تطابق به‌دست آمده از تئوری پایداری لیاپانوف تنظیم می‌شوند. علاوه براین، برای تخمین اثرات مخرب بین واحدهای تولید پراکنده که به‌عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته شده است، از یک تخمین‌گر استفاده می‌شود. در ریزشبکه‌های مبتنی بر مشخصه افتی ، زمانی‌که بارها تغییر می‌کنند ولتاژ و فرکانس سیستم از مقدار نامی منحرف می‌شوند. کنترل اولیه پایدارسازی ولتاژ و فرکانس سیستم را تضمین می‌کند اما در باز گرداندن این پارامترها به مقادیر نامی ناتوان است. برای حل مشکل ذکر شده کنترل ثانویه وارد عمل می‌شود. در حالی‌که روش‌های کنترلی بسیاری برای رگولاسیون فرکانس به مقدار نامی در سطح کنترل ثانویه و بدون نیاز به بستر مخابراتی انجام شده است اما چالش‌های این روش‌ها و توانایی آن‌ها برای رگولاسیون همزمان ولتاژ و فرکانس ریزشبکه‌ها به طور کامل بررسی نشده است. بنابراین در فاز سوم رساله، یک رویکرد چند متغیره تطبیقی برای بازسازی ولتاژ و فرکانس به مقادیر نامی با حفظ تقسیم توان مناسب بین واحدهای تولید پراکنده برای یک ریزشبکه جزیره‌ای پیشنهاد شده است. کنترل‌کننده تطبیقی پیشنهادی بدون نیاز به بستر مخابراتی براساس دو رویکرد مبتنی بر افتی و اینرسی طراحی می‌شوند. علاوه بر این، تاثیر پارامترهای طراحی بر عملکرد سیستم به‌طور دقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد و نشان داده می‌شود که این پارامترها می‌توانند برای به دست آوردن نتایج قابل پیش‌بینی تنظیم شوند. مدل‌سازی‌ها و شبیه‌سازی‌های مورد نیاز در محیط‌های ‎Simulink‎ و ‎SimPowerSystems‎ از نرم‌افزار ‎MATLAB‎ انجام شده‌اند.
پژوهشگران	حسن بیورانی (استاد راهنما)، یزدان باتمانی (استاد راهنما)، فرحناز احمدی (دانشجو)