کنترل بار مولدهای پیل سوختی در شبکه های مستقل

با افزایش چشمگیر منابع تولید پراکنده در سالهای اخیر مفهوم ریز شبکه یا microgrid (شبکه های کوچک توزیع شامل منابع تولید پراکنده) و بکارگیری منابع تولید پراکنده در حالت مستقل از شبکه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. کارکرد ریز شبکه بالا رفتن قابلیت اعتماد سیستم، حل بهتر مشکلات کارکرد و اتصال منابع تولید پراکنده و افزایش ظرفیت نصب شده این منابع را در پی داشته است. بکارگیری منابع تولید پراکنده در حالت مستقل از شبکه جهت حفظ پیوستگی برق مصرف کنندگان نیز از مسایلی است که مورد توجه صاحبان منابع تولید پراکنده، مشتریان برق و همچنین اپراتور شبکه برق می باشد. علیرغم مزایای زیاد نصب منابع تولید پراکنده در یک ریزشبکه مستقل، مسایل مختلفی باعث محدودیت کارکرد آنها می شود و در تحقیقات اخیر به برخی از آنها پرداخته شده است. یکی از مهمترین مسایل، کنترل تولید منابع تولید پراکنده در یک ریزشبکه مستقل برای حفظ ولتاژ و فرکانس سیستم در مقادیر مجاز و تأمین بدون وقفه و بهینه بارها می باشد که این رساله به آن می پردازد. منابع تولید بررسی شده در این تحقیق پیلهای سوختی می باشند که از طریق اینورتر به سیستم متصل می باشند ولی روشها قابل اجرا بر روی سایر منابع متصل شده از طریق اینورتر نیز می باشند. از آنجاییکه پیل سوختی تولید انرژی با سرعت کم، بصورت dc و با ولتاژ پایین انجام می دهد، لذا تجهیزات جانبی واحد پردازنده سوخت (جهت تولید هیدروژن)، مبدل dc-dc (برای تثبیت و تقویت ولتاژ)، ذخیره ساز انرژی (برای تغذیه تغییرات سریع توان) و اینورتر (برای تبدیل ولتاژ dc به سه فاز ac) در کنار آن وجود دارد که به مجموعه آنها سیستم پیل سوختی گفته می شود. در این رساله ابتدا تمامی اجزای سیستم پیل سوختی مدل سازی شده و نحوه کنترل آنها مورد بررسی قرار می گیرد و با شبیه سازیهای متنوع صحت مدلها و کارآیی کنترل کننده ها مورد تأیید قرار می گیرد. سپس با بکارگیری تعدادی از سیستمهای تولید در یک سیستم توزیع مستقل از شبکه (جزیره ای)، روشهایی برای کنترل مقدار تولید آنها جهت تأمین بارها با کیفیت مناسب ارایه خواهد شد. در حالت کلی هدف این است که سیستمهای موجود تولید پراکنده در شبکه مستقل توان مورد نیاز بارها را بدون وقفه، بصورت بهینه و با ارضا کردن قیود سیستم توزیع تغدیه نمایند. در این رساله دو راهکار کلی پیشنهاد شده و در هر حالت دو روش ارایه شده است. در راهکار اول که در شبکه های توزیع کوچک کارآیی بیشتری دارد کنترل با استفاده از سیگنالهای محلی انجام شده و نیازی به ارتباط مخابراتی بین واحدها نمی باشد و معمولاً کارکرد بصورت بهینه قابل اجرا نیست. در راهکار دوم با بکارگیری سیستم های مخابراتی، سیستم توزیع بصورت فعال درآمده و کنترل سیستم بصورت بهینه و با در نظر گرفتن همه قیود سیستم انجام می گردد. شبیه سازیهای مختلف بر روی سیستم های نمونه انجام گردیده و کارآیی کنترل کننده ها در حالتهای مختلف مورد آزمایش و تأیید قرار گرفته است.