الكترونيك قدرت و ماشين‎هاي الكتريكي

اسفند 1392

دكترابوالفضل واحدي

برق

چكيده اين پايان‎نامه بهبود عملكرد ديناميكي ريزشبكه از طريق جبران‎سازي نوسانات توان با استفاده از ذخيره‎ساز تركيبي باتري و ابرخازن را بررسي مي‌كند. ريزشبكه مورد مطالعه از يك منبع تجديدپذير بادي و ذخيره‎ساز تركيبي تشكيل شده كه براي تخصيص بهينه توان بين ذخيره‎سازها از يك استراتژي مديريت انرژي با فيلتر پايين‎گذر استفاده شده است. نفوذ گسترده انرژي‎هاي تجديدپذير مي‎تواند باعث ايجاد مشكلات پايداري، قابليت اطمينان و كيفيت توان در شبكه الكتريكي شود كه يكي از دلايل آن، عدم‎قطعيت در طبيعت اين نوع از منابع انرژي مي‎باشد. ريزشبكه، يكي از پاسخ‎هاي تحليلي براي حل اينگونه از مسائل است. لذا، در چنين شرايطي، حضور ذخيره‎كننده‎ها به منظور مديريت بهتر انرژي توليدي توسط منابع انرژي تجديدپذير ضروري به نظر مي‎رسد چرا كه اينگونه از ذخيره‎ساز‎ها در بهره‎برداري بهينه از ريزشبكه كمك شاياني مي‎كنند. اين پايان‎نامه، يك طرح و توپولوژي كنترلي براي مبدل دوسويهDC-DC ارائه مي‎دهد كه براي تعامل دو ذخيره‎ساز باتري و ابرخازن استفاده مي‎شود. ابتدا به منظور توجيه حضور ابرخازن در ريزشبكه به تحليل عملكرد ذخيره‎ساز باتري و ذخيره‎ساز تركيبي باتري و ابرخازن پرداخته شده است. در ذخيره‎ساز تركيبي از كنترلر‎هاي خطي در مسائل كنترلي به خاطر سادگي طرح و پياده‎سازي به طور گسترده استفاده مي‎شود. هرچند عملكرد آن‎ها به يك نقطه يا بازه كاري بسياركم محدود مي‎شود. از آنجا كه ريزشبكه داراي تغييرات در مقادير ورودي خود خواهد بود، لذا استفاده از يك كنترلر مقاوم‎تر لازم مي‎باشد. در اين پايان‎نامه، سيستم كنترلي PI و كنترلر مد لغزشي توسط شبيه‎سازي‎ها در نرم‎افزار MATLAB مقايسه شده‎اند. نتايج شبيه‎سازي، كارايي اين نوع كنترل‎كننده غيرخطي را نشان مي‎دهد. ريزشبكه به طور معمول در حالت متصل به شبكه ولتاژ متوسط عمل مي‌كند؛ با اين وجود جزيره‌شدن برنامه‌ريزي‌شده يا برنامه‌ريزي‌نشده مي‌تواند براي آن رخ دهد. براي تحليل عملكرد ريزشبكه و كنترل‌كننده پيشنهادي، موردهاي مطالعاتي براي حالت برنامه‎ريزي شده كه در يك ريزشبكه رخ مي‎دهد شبيه‌سازي شده است. واژه‌هاي كليدي:ريزشبكه، ذخيره‎كننده‎هاي باتري و ابرخازن، جبران‎سازي نوسانات توان، كنترلر مد لغزشي

1395/10/20

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: This thesis investigates dynamic performance improvement of microgrid (MG) in the view of power fluctuation compensation using hybrid energy storage of battery an​d supercapacitor. The studied microgrid consist of a wind power renewable microsource an​d hybrid energy storage which assign the optimal power to the battery an​d supercapacitor with the implementation of lowpass filter. A high penetration of the renewable energy sources can create stability, reliability an​d power quality problems in the main electrical grid due to their stochastic nature. The microgrid is one of the analysed solutions to solve this problem. In this context, the storage becomes necessary to better harness the energy generated by RES an​d to maintain the proper operation of the microgrid. This thesis addresses the control of the bidirectional DC-DC converters used to interface a parallel connectedhybrid energy storage system formed by a vanadium redox battery an​d a supercapacitor bank. The linear controllers have been widely used due to their simple design an​d implementation. However, theiroperation is limited to a certain operation range. The variability of the analysed system makes the use of a morerobust controller necessary. In this thesis, a PI based control system an​d a sliding mode controller are compared by using the MATLAB-Simulink software simulations. Some rules are fixed to facilitatethe design process of the SMC an​d the advantages of using a nonlinear controller are stressed. Normaly the microgrid operates in interconnected mode with the medium voltage newtwork; however planned o​r unplanned isolation can take place. Study cases are simulated based on planned islanding scenarios for a typical manufactural based usage to eva​luate performance of microgrid an​d proposed controller. Keywords: Microgrid, Battery an​d supercapacitor storages, Compensation of power oscilation, Wind energy, Sliding mode controller