مبانی طراحی ریزشبکه های dc شامل نیروگاه های فتوولتائی

سیستم های تولید، انتقال و توزیع فعلی که در صنعت برق به کار می روند، غالباً از نوع سیستم های جریان متناوب(ac) می باشند که توسط ترانسفورمرهای قدرت، سطوح ولتاژ مختلف را به سهولت به یکدیگر تبدیل نموده و همین ویژگی باعث گسترش سریع این سیستم ها از زمان معرفی آن ها تاکنون شده است. با افزایش سرمایه گذاری هایی که امروزه بر روی منابع تولید پراکنده به ویژه منابع انرژی تجدیدپذیر می شود، نیاز به ساختارهای جدید برای افزایش بازده و کاهش هزینه توزیع این نوع منابع به صورت جدی مطرح شده است. منابع تولید پراکنده ی تجدید پذیر، نظیر نیروگاه های فتوولتایی و پیل سوختی ذاتاً جریان مستقیم (dc) هستند و در نیروگاه های بادی نیز به دلیل ماهیت نوسانی سرعت باد، به نحوی از مبدل های الکترونیک قدرت با لینک dc استفاده می شود. از این رو برای اتصال این منابع به سیستم توزیع ac از مبدل های واسط الکترونیک قدرت استفاده می شود که علاوه بر کاهش قابلیت اطمینان، خود باعث ایجاد تلفات و افزایش هزینه ی بهره برداری از این گونه منابع می شود. به همین دلیل، اخیراً استفاده از سیستم توزیع dcبه منظور اتصال و توزیع انرژی منابع تجدید پذیر، به عنوان جایگزین و یا رقیب جدی سیستم های ac مرسوم مطرح شده است. این پایان نامه به بررسی برخی از مسائل مرتبط با طراحی و کنترل شبکه های توزیع و ریزشبکه های dc با تاکید بر طراحی سطوح ولتاژ مناسب در سطح ولتاژ متوسط می پردازد و در آن مراحل طراحی یک ریز شبکه dc نمونه برای شبکه دانشگاه صنعتی اصفهان نیز ارائه می شود. از آنجا که در حال حاضراستانداردها ی طراحی شبکه های توزیع dc در مرحله تدوین قرار دارند، ارائه روش های طراحی این نوع شبکه ها در صدر مسائل تحقیقاتی قرار دارند. بخش اول این پایان نامه، به ارائه روشی برای طراحی بهینه ی این سطوح ولتاژ از نقطه نظر فنی و اقتصادی می پردازد. در این راستا، ضمن بررسی مشخصه های اجزای مختلف یک شبکه dc نظیر مبدل های dc/dc توان بالا، یک روش پخش بار مناسب برای شبکه های dc شامل این نوع مبدل ها ارائه شده و با استفاده از آن و با در نظرگرفتن قیود فنی و اقتصادی، الگوریتمی برای تعیین ولتاژهای بهینه که در این شبکه نیاز است، پیشنهاد می شود. همچنین با توجه به اینکه تمرکز اصلی این پایان نامه بر طراحی ریز شبکه های dc شامل نیروگاه های فتوولتایی می باشد، بررسی انواع کلکتورهای مناسب برای اتصال این نیروگاه ها به شبکه ی dcو هم چنین مقایسه ی آن ها با شبکه ی ac مشابه به تفضیل و با تاکید بر بازده این کلکتورها مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم این پایان نامه، عملکرد و رفتار دینامیکی سیستم کنترل ریزشبکه ی dc به هنگام وقوع خطاهای الکتریکی از طریق شبیه سازی های حوزه زمان مورد بررسی قرار گرفته است که درآن یک ریزشبکه ی شامل دو منبع تولید فتوولتایی و یک سیستم ذخیره ساز به همراه بارهای dc و ac مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که در یک ریزشبکه یdc با ساختار کنترلی مناسب، امکان حفظ پایداری نقطه کار پس از بروز خطا و برطرف شدن آن وجود دارد و سیستم کنترل می‎ تواند شارش توان در ریزشبکه را پس از برطرف شدن خطاهای سمت dc یا ac، مدیریت کرده و ولتاژ باسdc را در مقدار نامی تثبیت کند.