17779

17779

طراحي و شبيه‌سازي يك اينورتر متصل‌به‌شبكه با رويكرد پايدارسازي شبكه

كارشناسي ارشد

الكترونيك

شهريور ماه 1396

دكتر سيد اديب ابريشمي‌فر

برق

نگراني‌هاي زيست‌محيطي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي، ارزاني انرژي‌هاي نو و پيشرفت فناوري استفاده از اين انرژي‌ها باعث افزايش روزافزون نيروگاه‌هاي توليد پراكنده در شبكه‌هاي برق شده‌است. افزايش تعداد نيروگاه‌هاي پراكنده در شبكه سراسري مي‌تواند باعث بروز مشكلاتي در حفظ پايداري شبكه شود. براي جلوگيري از اين مشكلات الگوهاي شبكه توسعه يافته‌اند. الگوهاي شبكه، نسل جديد اينورتر‌هاي متصل‌به‌شبكه را ملزم مي‌كنند تا تغييرات سطح ولتاژ شبكه را با تغيير توان راكتيو تزريقي و افزايش فركانس شبكه را با كاهش توان اكتيو تزريقي به شبكه پاسخ دهند. در اين پايان‌نامه پس از بررسي الزامات الگوهاي شبكه، به طراحي و شبيه‌سازي يك اينورتر سه‌فاز 20 كيلو ولت‌آمپري متصل‌به‌شبكه با قابليت اجراي الگوهاي شبكه پرداخته شده‌است. يكي از مهم‌ترين عوامل تغيير سطح ولتاژ شبكه به وجود آمدن اتصال كوتاه در قسمتي از شبكه سراسري است. اينورتر متصل‌به‌شبكه بايد هنگام وقوع افت ولتاژ در شبكه، به تزريق مقدار مشخصي توان راكتيو بپردازد. در هنگام وقوع خطا مي‌توان با تغيير توان اكتيو تزريقي به شبكه رويكرد‌هاي مختلفي در پيش گرفت. در اين پايان‌نامه، رويكرد‌هاي مختلفي براي تزريق توان در هنگام رخ دادن خطا در شبكه سراسري پيشنهاد داده شده است. رويكرد‌هاي ارايه شده از طريق شبيه‌سازي با هم مقايسه شده‌اند. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه براي افت ولتاژ‌هاي زياد، رويكرد ثابت نگه‌داشتن دامنه جريان تزريقي و براي افت ولتاژ‌هاي كم رويكرد ثابت نگه‌داشتن توان ظاهري مبدل مناسب‌تر هستند. در صورت بيش‌تر شدن توليد توان اكتيو از مصرف آن در شبكه، فركانس شبكه افزايش پيدا مي‌كند، در اين هنگام اينورتر متصل‌به‌شبكه بايد توان اكتيو تزريقي خود را كاهش دهد. در اين پايان‌نامه، اين الزام با اضافه كردن حلقه‌هاي كنترلي در كنترل‌كننده اينورتر، پياده‌سازي شده است. اينورتر شبيه‌سازي شده توانايي پاسخ به سريع‌ترين تغييرات فركانسي مشاهده شده در شبكه‌هاي قدرت ( 6 هرتز بر ثانيه) را دارد. هم‌چنين مطالعات صورت گرفته در اين پايان‌نامه نشان مي‌دهد كه رعايت الگوهاي شبكه توسط اينورتر‌هاي متصل‌به‌شبكه خانگي مي‌تواند از عملكرد مفيد آن‌ها بكاهد، براي حل اين مشكل پيشنهاد شده است تا از ساختار جديدي براي اتصال مشتركان خانگي به شبكه استفاده شود. در نهايت سعي شده است تا با ارايه راه‌كار‌هاي كنترلي مناسب براي سيستم‌هاي متصل‌به‌شبكه مشتركان خانگي، به يك هماهنگي ميان توليد، مصرف و تزريق توان به شبكه دست يافت.

1396/06/21

1/1/1900 12:00:00 AM

The share of renewable energy in electricity market has been increased due mostly to environmental reasons. Furthermore, renewable energy sources are not concentrated and appear as distributed sources in the power grid. Increasing the number of dispersed power plants causes problems in the stability of the grid. Recently, grid codes have been developed to prevent these problems. It is becoming the standard for distributed generator to be able to control the amount of their injected reactive power for voltage support and to reduce their injected active power during the times of high frequency on the grid. A three-phase 20 KVA grid-connected inverter is designed and simulated in this theses. Different Approaches for power injection in the grid faults are simulated in this theses too. The simulatin results demonstrate that constant-Imax approach is suitable for the high degee of voltage reduction and constant-S is suitable for low voltage sages. Active power reduction requirement implemented by additional controlling loops in the inverter controller. The simulated inverter’s responses to various voltage and frequency events are confirmed to be fast (below 1 line cycles) and accurate (below 1% steady-state error).