بهبود تسهیم توان راکتیو و پایداری در ریزشبکه های جزیره ای مبتنی بر مبدل

این رساله به موضوع بهبود تسهیم توان راکتیو و پایداری دینامیکی در ریزشبکه های جزیره ای می پردازد. افزایش قابلیت اطمینان در تامین انرژی، تلفات کمتر، رقابتی کردن تولید و امکان استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده از منابع انرژی گسترده را در شبکه های توزیع امروزی گسترش داده است. مجموعه ای از این منابع و بخشی از بارهای نزدیکشان، شبکه کوچکی به نام «ریزشبکه» تشکیل می دهند که ویژگی اصلی آن امکان جدا شدن از سیستم قدرت و عملکرد بصورت جزیره ای و خودگردان می باشد. مطلوب ترین و مطمئن ترین روش کنترل منابع در حالت جزیره ای، روش کنترل محلی است. در این روش، تسهیم توان حقیقی و راکتیو بین منابع معمولا با استفاده از مشخصه های افتی توان حقیقی-فرکانس (p-?) و توان راکتیو-دامنه ولتاژ (q-v) انجام می شود. با توجه به سراسری بودن فرکانس، تسهیم توان حقیقی با این روش بصورت ایده آل حاصل می گردد. در مقابل به علت عدم تقارن شبکه و تفاوت امپدانس خروجی منابع، دامنه ولتاژ منابع مختلف با هم برابر نبوده و عملا تسهیم توان راکتیو بین منابع به درستی انجام نخواهد شد. حل این مشکل مورد توجه بسیاری از محققین قرار دارد ولیکن راه حل های ارائه شده عمدتا محدود به ریزشبکه های با ساختار خاص بوده و یا نیازمند دانستن اطلاعات وسیع از شبکه می باشد. در این رساله سه روش جدید جهت بهبود تسهیم توان راکتیو در ریزشبکه های جزیره ای با منابع مبتنی بر مبدل استاتیکی و دارای کنترل محلی ارائه می گردد. روش های ارائه شده قابل استفاده در ریزشبکه با هر ساختار دلخواه بوده و قید خاصی برای شبکه مفروض نخواهد بود. کنترل کننده توان در ریزشبکه ها ارتباط تنگاتنگی با پایداری سیستم دارد. به همین دلیل در طراحی روش های پیشنهادی تلاش می شود پایداری ریزشبکه حفظ شده و حتی پاسخ دینامیکی ریزشبکه در شرایط کار مختلف بهبود داده شود تا عدم وابستگی روش های پیشنهادی به ساختار و نقطه کار شبکه بهبود بیشتری یابد. به منظور مطالعه و بررسی صحت عملکرد روش های پیشنهادی دو سیستم نمونه معرفی و مورد استفاده قرار می گیرد. برای سیستم اول علاوه بر شبیه سازی حوزه زمان، مدل خطی شده فضای حالت سیستم نیز بدست می آید که امکان بررسی دقیق تر برخی از دستاوردهای رساله را ایجاد می کند. سیستم دوم که درواقع سیستم توزیع استاندارد 15 شینه ieee می باشد امکان بررسی روش های پیشنهادی در یک سیستم بزرگتر و واقعی تر را فراهم می آورد. در اولین روش پیشنهادی یک مبدل سری کوچک به خروجی منابع پراکنده اضافه می شود. نشان داده می شود که این مبدل می تواند میرایی نوسانات توان خروجی منابع را افزایش داده و ضمن ارتقاء کیفیت ولتاژ بار محلی منابع، تسهیم توان راکتیو را بهبود بخشد. در روش دوم نشان داده می شود که می توان در زما ن های مورد نیاز با استفاده از یک مشخصه ترکیبی از توان های حقیقی و راکتیو، مشخصه q-v منابع را با هدف حذف کامل خطای تسهیم اصلاح نمود. در آخرین روش پیشنهاد می شود در زمان تغییر بار راکتیو منابع، با تزریق یک سیگنال هارمونیکی توسط هر منبع و با بکارگیری مشخصه ای برمبنای فرکانس این سیگنال، مشخصه q-v اصلاح گردد. نشان داده می شود با استفاده از این روش خطای تسهیم همزمان با دینامیک تغییر بار جبران شده و در حالت دائمی توان راکتیو همواره دارای تسهیم ایده آل خواهد بود.