این پژوهش به تحلیل چالشهای نوظهور در شبکههای هوشمند با تمرکز بر ریزشبکهها و بهرهگیری از منابع انرژی تجدیدپذیر میپردازد. در گذشته، ژنراتورهای سنکرون به دلیل برخورداری از ویژگیهای طبیعی اینرسی و میرایی، نقش مهمی در حفظ پایداری شبکههای انرژی ایفا میکردند. این ویژگیها به ژنراتورهای سنکرون امکان میداد تا در برابر تغییرات ناگهانی و اختلالات شبکه، پایداری بیشتری داشتهباشند. با این حال، تغییرات گسترده در ساختار تولید انرژی، بهویژه افزایش استفاده از منابع تجدیدپذیر و کاهش وابستگی به ژنراتورهای سنکرون، منجر به کاهش میزان اینرسی و میرایی در ریزشبکهها شده و پایداری و میرایی نوسانات فرکانس آنها را به چالش کشیدهاست. برای مقابله با این چالشها، مفهوم ژنراتور سنکرون مجازی مطرح شدهاست. این نوع ژنراتور با هدف شبیهسازی رفتار دینامیکی ژنراتورهای سنکرون مرسوم طراحی شده و از طریق ایجاد اینرسی و میرایی مجازی، به بهبود پایداری و میرایی نوسانات فرکانس شبکه کمک میکند. ژنراتور سنکرون مجازی به عنوان واسطهای بین منابع تولید پراکنده و شبکه اصلی عمل میکند. در ساختار کنترلکننده پیشنهادی برای ژنراتور سنکرون مجازی، از کنترلکننده LQR به منظور بهبود میرایی و پایداری سیستم استفاده شده است. کنترلکننده LQR، به دلیل قابلیتهای برجستهاش در ایجاد تعادل میان تلاش کنترلی و دستیابی به پاسخ بهینه، انتخابی مناسب برای این نوع سیستمها به شمار میرود. این کنترلکننده با تنظیم دقیق مکان قطبهای سیستم، امکان جابجایی بهینه آنها را فراهم کرده و در نتیجه، پاسخهای سیستم را در برابر اغتشاشات و تغییرات ناگهانی بهبود میبخشد. در این پژوهش، یک کنترلکننده سیستماتیک و ساده طراحی شده که ضمن حفظ کارایی و اثرگذاری، پیچیدگی و مرتبه سیستم را افزایش نمیدهد. این کنترلکننده با تنظیم بهینه مکان قطبها، عملکرد ژنراتور سنکرون مجازی را بهبود بخشیده و توانایی سیستم در مقابله با تغییرات ناگهانی و اغتشاشها را افزایش میدهد. نتایج شبیهسازیهای انجامشده در محیط Matlab/Simulink نشاندهنده بهبود قابل توجهی در پاسخ فرکانسی ریزشبکه و افزایش پایداری و میرایی نوسانات فرکانسی آن است. این نتایج نشان میدهد که روش پیشنهادی در دستیابی به اهداف کنترلی مطرح شده در این پژوهش موفق بوده و میتواند بهعنوان راهکاری موثر در بهبود عملکرد ریزشبکهها مورد استفاده قرار گیرد.
