تجزیه و تحلیل ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه و ذخیره سازی انرژی به دنبال شبکه

Nov 22, 2024 پیام بگذارید

اخیراً گزارش های مکرری در مورد ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه وجود داشته است. بنابراین، تفاوت بین ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه و ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه چیست؟

 

در سرتاسر منابع انرژی سنکرون پایدار مانند انرژی حرارتی، برق آبی و انرژی هسته ای یک شبکه برق سنکرون AC پایدار ساخته اند. ژنراتورهای سنکرون سنتی با سوخت زغال سنگ و گاز می توانند پشتیبانی اینرسی و تنظیم ولتاژ و فرکانس را برای شبکه برق فراهم کنند و به عنوان "سنگ بالاست" برای ایمنی سیستم قدرت در نظر گرفته می شوند. با افزایش نرخ نفوذ انرژی های جدید و تجهیزات الکترونیکی قدرت، سیستم قدرت در حال انتقال به سمت یک شبکه قدرت ضعیف با اینرسی کم و میرایی کم است، که چالش های شدیدی را برای عملکرد ایمن و پایدار سیستم قدرت ایجاد می کند.

 

640

سیستم قدرت جدید ویژگی‌های «دوبالا» و «دو نوسازی» را ارائه می‌کند.

 

 

1. پیشگفتار

 

در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی، اینورترهای ذخیره انرژی بعد از باتری‌ها جزء مهمی هستند. مبدل ذخیره انرژی (PCS) شامل یک یکسو کننده و یک اینورتر است که کیفیت و ویژگی های انرژی الکتریکی خروجی را تعیین می کند. در حالت متصل به شبکه، در دوره‌های بار کم، مبدل ذخیره انرژی، برق AC در شبکه را به برق DC برای شارژ بسته باتری اصلاح می‌کند. در دوره های اوج بار، اینورتر ذخیره انرژی جریان مستقیم بسته باتری را به جریان متناوب تبدیل می کند و آن را به شبکه برق می فرستد. بنابراین، در زمینه اتصال انرژی جدید به شبکه در مقیاس بزرگ، فناوری کنترل اینورترها کلید ساخت ذخیره انرژی از نوع شبکه است.

 

دو فناوری کنترل اصلی برای اینورترها وجود دارد که عبارتند از فناوری کنترل Grid Following و فناوری کنترل Grid Forming. در حال حاضر، اینورترهای ذخیره انرژی متصل به شبکه، معمولاً از فناوری کنترل زیر شبکه استفاده می کنند.

 

از آنجایی که واحدهای تولید انرژی جدید مبتنی بر نیروی باد و خورشید همگی از طریق اینورتر به شبکه متصل می شوند، به منظور ایجاد یک سیستم قدرت جدید کارآمد و پایدار بر اساس انرژی جدید، ویژگی های کنترلی اینورترها در این پورت های متصل به شبکه مورد توجه گسترده قرار گرفته است. و تحقیق. شبکه‌سازی و شبکه‌سازی به‌عنوان دو مسیر فنی مهم، ارزش کاربردی قابل توجهی در بهبود پایداری شبکه برق و ظرفیت مصرف انرژی‌های نو دارند.

 

 

 

 

2. شبکه به دنبال ذخیره انرژی

 

 

سیستم ذخیره انرژی متصل به شبکه اساساً یک منبع جریان است که نمی تواند به تنهایی ولتاژ و فرکانس را پشتیبانی کند و باید به ولتاژ و فرکانس شبکه تکیه کند. در حالت زیر شبکه، اینورتر ذخیره انرژی به طور دقیق اطلاعات فاز شبکه را می گیرد و فاز نقطه اتصال به شبکه (PCC) را از طریق یک حلقه قفل فاز (PLL) اندازه گیری می کند تا به همگام سازی با شبکه دست یابد. با این حال، این حالت کنترل باعث می شود که سیستم ذخیره انرژی نتواند به تنهایی پشتیبانی ولتاژ و فرکانس را فراهم کند و برای عملکرد صحیح باید به ولتاژ و فرکانس پایدار ارائه شده توسط شبکه برق تکیه کند. در حالت‌های جزیره‌ای و خارج از شبکه، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی شبکه متعاقب آن نمی‌توانند به طور عادی کار کنند. بنابراین، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی متصل به شبکه برای مناطقی با پایداری بهتر شبکه مناسب‌تر هستند.


در روش کنترل شبکه زیر (GFL)، در مورد شبکه برق ضعیف و اینرسی فیزیکی کم، سرعت و توانایی پاسخ در هنگام اختلال در شبکه برق نسبتاً ضعیف است و نمی‌تواند به طور فعال پشتیبانی ولتاژ و فرکانس را مانند شکل‌گیری شبکه فراهم کند. تکنولوژی روش کنترل زیر شبکه با مشکلات پایداری مواجه خواهد شد و در این حالت، اینورتر برای اتخاذ روش کنترل شکل دهی شبکه (GFM) مناسب تر است.


بزرگترین تفاوت با اینورترهای متصل به شبکه این است که آنها توانایی تنظیم فرکانس و کنترل ولتاژ را دارند که به آنها اجازه می دهد مانند ژنراتورهای سنکرون پشتیبانی اینرسی را ارائه دهند. هم نیروگاه بادی و هم فتوولتائیک را می‌توان به‌روزرسانی کرد و به اینورترهای نوع شبکه مجهز کرد تا اینرسی و میرایی مجازی را برای سیستم فراهم کند، اما ویژگی‌های نوسان انرژی تجدیدپذیر باعث می‌شود که نتواند پشتیبانی پایدار و پایدار برای سیستم فراهم کند. ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه دارای مزایای ذخیره انرژی و پاسخ سریع توان است که نه تنها می تواند خدمات تعادل انرژی را برای شبکه برق ارائه کند، بلکه پشتیبانی پایدار با برد بیشتر و مدت زمان طولانی تر را نیز ارائه می دهد.


بنابراین، افزودن استراتژی‌های کنترلی جدید به سیستم ذخیره‌سازی انرژی در سمت انرژی جدید، امکان تنظیم فرکانس و قابلیت‌های کنترل ولتاژ ژنراتورهای سنکرون یا ژنراتورهای سنکرون مشابه، که یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی از نوع شبکه‌ای را تشکیل می‌دهد، به یک راه‌حل عملی تبدیل شده است. استراتژی جدید اتصال به شبکه برق انرژی فعلی

 

 

 

 

3. ذخیره سازی انرژی تشکیل شبکه

 

سیستم ذخیره‌سازی انرژی نوع شبکه اساساً یک منبع ولتاژ است که می‌تواند به طور مستقل پارامترهای ولتاژ را تنظیم کند، ولتاژ و فرکانس پایدار را تولید کند، قابلیت‌های پشتیبانی ولتاژ و فرکانس اینورتر را افزایش دهد و پایداری سیستم قدرت را بهبود بخشد. از نظر پشتیبانی فرکانس و اینرسی، سیستم ذخیره‌سازی انرژی از نوع شبکه آزادسازی ذخیره انرژی سمت DC را کنترل می‌کند که معادل انرژی مکانیکی اینرسی ماشین سنکرون یا انرژی میرایی است، در نتیجه پاسخ اینرسی و سرکوب نوسان را فراهم می‌کند.


سیستم ذخیره انرژی از نوع شبکه شامل یک اینورتر نوع شبکه، یک ترانسفورماتور افزایش دهنده و خطوط برق است. تغییر در ظرفیت سیستم مستقیماً بر امپدانس معادل اینورترهای نوع شبکه، ترانسفورماتورهای افزایش دهنده و خطوط برق تأثیر می گذارد. بنابراین، ذخیره انرژی از نوع شبکه را نمی توان به سادگی به عنوان یک منبع ولتاژ ایده آل در نظر گرفت. از نظر پشتیبانی ولتاژ، سیستم ذخیره‌سازی انرژی نوع شبکه، اینورتر ذخیره‌سازی انرژی را از طریق مکانیسم کنترل همگام‌سازی توان به یک مشخصه منبع ولتاژ خارجی شکل می‌دهد. این می تواند به طور مستقل دامنه و فاز ولتاژ جانبی AC را بدون تکیه بر سیستم AC خارجی ایجاد کند و پشتیبانی ولتاژ قوی را برای سیستم قدرت فراهم کند. بنابراین، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه برای مناطقی با نسبت بالایی از دسترسی به انرژی‌های تجدیدپذیر مناسب‌تر هستند.


فناوری ذخیره‌سازی انرژی Grid Forming می‌تواند استحکام سیستم را بهبود بخشد، نسبت اتصال کوتاه را افزایش دهد و به سیستم‌های قدرت الاستیک دست یابد و سطوح بالاتری از تولید انرژی تجدیدپذیر و حمل و نقل انرژی قابل اعتماد را ممکن می‌سازد. سیستم ذخیره انرژی Grid Forming باعث تثبیت بیشتر شکل موج ولتاژ و کیفیت توان بالای شبکه می شود، در حالی که نوسانات شبکه بین منطقه ای یا محلی را کاهش می دهد.


فناوری ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه، ظرفیت اضافه بار را از طریق استفاده از PCS‌های توزیع‌شده فوق‌العاده برای ساخت منبع ولتاژی که از عملکرد پایدار شبکه برق پشتیبانی می‌کند، بهبود می‌بخشد. این می تواند در تنظیم سریع فرکانس و ولتاژ، افزایش پشتیبانی ظرفیت اینرسی و اتصال کوتاه، سرکوب نوسانات باند پهن و افزایش پایداری سیستم قدرت نقش داشته باشد.


متفاوت از ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه سنتی، ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه می تواند به طور فعال وضعیت شبکه برق را شناسایی کند و نوسانات شبکه را به طور دقیق تر و فعال تر سرکوب کند.

 

 

 

 

4. عملکرد و روش های کنترل پیکربندی شبکه

 

در حال حاضر، تجهیزات ذخیره سازی انرژی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، هنوز هم فناوری متصل به شبکه است و ذخیره سازی انرژی ساختار یافته شبکه یک فناوری در حال ظهور است. مقایسه ویژگی های آن با ذخیره انرژی متصل به شبکه در جدول نشان داده شده است:

 

شبکه به دنبال ذخیره انرژی ذخیره سازی انرژی تشکیل شبکه
می تواند به عنوان یک منبع جریان ثابت در نظر گرفته شود می تواند به عنوان یک منبع ولتاژ در نظر گرفته شود
PLL مورد نیاز است نیازی به PLL نیست
شروع سیاه ممکن نیست آیا می تواند سیاه شروع شود
فرکانس و ولتاژ شبکه برق را نمی توان کنترل کرد می تواند به طور فعال فرکانس و ولتاژ خروجی را تنظیم کند
برای محدود کردن جریان خطا و اجرای آن مفید است برای محدود کردن جریان خطا و اجرای آن مناسب نیست
راندمان چرخه نسبت به ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه برتر است راندمان چرخه کمتر از ذخیره انرژی نوع شبکه
نمی تواند در یک سیستم تجهیزات الکترونیکی کاملاً (100٪) کار کند از لحاظ تئوری، می تواند در یک سیستم تجهیزات الکترونیکی کاملاً (100%) قدرت عمل کند
در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود، فقط برای شبکه های قدرت قوی قابل استفاده است، برای جزایر جدا شده مناسب نیست در حال حاضر کاربرد محدودی دارد و می توان آن را برای شبکه های برق ضعیف و جزایر ایزوله اعمال کرد

 

 

کاربرد ذخیره انرژی متصل به شبکه عمدتاً بر تزریق توان فعال به شبکه از طریق فناوری ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) متمرکز است. بنابراین، منابع توان راکتیو بسیار کوچک و اغلب نزدیک به صفر هستند. از منظر بازده چرخه کلی، ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه جذاب تر است. یکی از مزایای اصلی ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه، تنظیم ولتاژ و فرکانس شبکه برق است. برای دستیابی به این هدف، مقادیر مرجع توان اکتیو و راکتیو در ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه به طور مداوم در حال تغییر است.


از دیدگاه کنترل، رفتار ذخیره انرژی متصل به شبکه را می توان به عنوان یک منبع جریان کنترل شده با امپدانس بالا به موازات تقریب زد. در مقایسه با ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه، ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه را می توان به عنوان یک منبع ولتاژ با امپدانس سری پایین تقریب زد. یکی دیگر از تفاوت‌های عمده بین ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه و کنترل ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه این است که ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه می‌تواند ولتاژ و فرکانس مرجع خود را بدون اتصال به شبکه ایجاد کند و دارای ویژگی‌های عملیاتی مشابه با ژنراتورهای سنکرون است. بنابراین، ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه از نظر تئوری می‌تواند در سیستم‌های تجهیزات الکترونیکی کاملاً (100%) کار کند و برای شبکه‌های ضعیف و جزایر جدا شده مناسب است، در حالی که ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه برای سناریوهای کاربردی با پشتیبانی شبکه قوی مناسب‌تر است. با این حال، با توجه به محدودیت فعلی تابلو برق، ظرفیت دستگاه های الکترونیکی قدرت برای ذخیره انرژی نوع شبکه معمولاً برای برآورده کردن الزامات جریان خطا زیاد است که هزینه ساخت آنها را گران می کند.


روش‌های کنترلی که معمولاً برای ذخیره‌سازی انرژی از نوع شبکه استفاده می‌شود در جدول 2 نشان داده شده‌اند که عمدتاً به کنترل مبتنی بر افت، کنترل مبتنی بر ماشین سنکرون و سایر روش‌های کنترل تقسیم می‌شوند.


ارائه قابلیت اینرسی مجازی یک جنبه مهم از روش های کنترل ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه است. روش‌های کنترل مبتنی بر droop توانایی ارائه اینرسی مجازی را ندارند، زیرا معمولاً کنترل‌کننده‌هایی با پهنای باند بالا هستند. از سوی دیگر، اکثر روش های کنترل مبتنی بر ماشین سنکرون می توانند اینرسی مجازی را ارائه دهند.


برای همگام سازی شبکه صاف، اختلاف ولتاژ بین PCC و شبکه از نظر دامنه، فرکانس و فاز باید به حداقل برسد. به همین دلیل، روش‌های کنترل مبتنی بر ماشین‌های دراپ و سنکرون معمولاً نیاز به واحد سنکرون برای حفظ همگام‌سازی با شبکه برق دارند که توسط کنترل‌کننده برق حفظ می‌شود، بنابراین در حین کار نیازی به واحد سنکرون نیست.

 

طبقه بندی ساختار کنترل
کنترل افتادن کنترل مبتنی بر فرکانس
کنترل افتادگی مبتنی بر زاویه
کنترل همگام سازی نیرو
کنترل بر اساس ماشین سنکرون ماشین همزمان مجازی
شبیه سازی معادلات نوسانی
کنترل ژنراتور همزمان مجازی پیشرفته
مبدل سنکرون
کنترل مسابقه
سایر روش های کنترل روش مبتنی بر نوسانگر مجازی
کنترل قوی بر اساس H \ H2
کنترل بر اساس پیکربندی فرکانس

 

پروژه‌های نمایشی برای ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر شبکه هم در داخل و هم در سطح بین‌المللی راه‌اندازی شده‌اند و تحقیقات مرتبط و برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ ترویج شده‌اند. با این حال، به عنوان یک فناوری در حال ظهور، ذخیره انرژی مبتنی بر شبکه هنوز در مرحله اکتشافی صنعت است و تقاضا برای شبکه برق هنوز مشخص نیست. مقررات و استانداردهای مربوطه هنوز ایجاد نشده است. در سال های اخیر، سیاست های مربوطه به طور فعال در چین برای حمایت از ساخت ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه معرفی شده است. اعتقاد بر این است که با پیشرفت تکنولوژی، استفاده از ذخیره سازی انرژی مبتنی بر شبکه به طور فزاینده ای بالغ خواهد شد.

 

 

 

 

5. نوع شبکه PCS در مقابل دنبال کردن نوع شبکه PCS

 

سیستم تبدیل برق (PCS) و PCS متعاقب شبکه دو نوع مختلف مبدل الکترونیک قدرت هستند که کاربردها و ویژگی های متفاوتی در ریزشبکه ها و سیستم های انرژی توزیع شده دارند.

 

6401

 

1. مفاهیم اساسی


PCS نوع شبکه، که به عنوان ژنراتور همزمان مجازی (VSG) نیز شناخته می شود، می تواند به طور مستقل ولتاژ و فرکانس شبکه را بدون شبکه خارجی ایجاد و حفظ کند، که برای ریزشبکه هایی که در جزایر ایزوله کار می کنند مناسب است.


PCS متصل به شبکه: متکی به وجود یک شبکه برق خارجی است و با همگام سازی ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی کار می کند. برای ریزشبکه هایی که به شبکه متصل هستند مناسب است.


2. اصل کار


نوع شبکه PCS:


استراتژی کنترل:اتخاذ اینرسی مجازی و کنترل میرایی برای شبیه سازی رفتار ژنراتورهای سنکرون که قادر به ایجاد و حفظ ولتاژ و فرکانس شبکه برق به طور مستقل هستند.


ثبات:پاسخ دینامیکی و پایداری خوبی دارد و می تواند عملکرد پایدار شبکه برق را در حالت جزیره ای حفظ کند.


سناریوهای قابل اجرا:مناسب برای مناطق دورافتاده، جزایر، پایگاه های نظامی و سایر موقعیت هایی که نیاز به منبع تغذیه مستقل دارند.


نوع شبکه PCS:


استراتژی کنترل:اتخاذ کنترل اینورتر منبع ولتاژ (VSI)، همگام سازی ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی از طریق حلقه قفل فاز (PLL).


ثبات:متکی به پایداری شبکه برق خارجی است و توانایی ایجاد و نگهداری مستقل شبکه برق را ندارد.


سناریوهای قابل اجرا:مناسب برای ریزشبکه هایی که به شبکه متصل هستند مانند ساختمان های تجاری، پارک های صنعتی و غیره.

 

 

3. مقایسه پارامترها

 

پارامتر PCS نوع شبکه دنبال کردن نوع شبکه PCS
مدل کنترل ژنراتور همزمان مجازی اینورتر منبع ولتاژ
قابلیت عملیاتی مستقل دارند ندارد
قابلیت تنظیم فرکانس مقررات خودمختار شبکه برق خارجی را ردیابی کنید
قابلیت تنظیم ولتاژ مقررات خودمختار شبکه برق خارجی را ردیابی کنید
پاسخ پویا سریع و پایدار بستگی به شبکه برق خارجی دارد
سناریوهای قابل اجرا عملیات جزیره عملیات متصل به شبکه
برنامه های کاربردی معمولی مناطق دور افتاده، جزایر ساختمان های تجاری و پارک ها
تجهیزات معمولی کنترلر VSG کنترلر VSI

 

 

مثال


مثال 1: رایانه های شخصی تحت شبکه


سناریوی کاربردی:ریزشبکه در یک جزیره دور افتاده

 

پارامترهای تجهیزات:
مدل: ABB PCS100 VSG
توان نامی: 500 کیلو وات
ولتاژ نامی: 400 ولت
فرکانس نامی: 50 هرتز
استراتژی کنترل: ژنراتور همزمان مجازی (VSG)
زمان پاسخ پویا: کمتر یا مساوی 20 میلی ثانیه
انحراف ولتاژ حالت پایدار: ± 1٪
انحراف فرکانس حالت پایدار: ± 0.1 هرتز
زمان اجرای مستقل: بیشتر یا مساوی 24 ساعت

 

مزایا:


قابلیت عملیات مستقل:قادر است به طور مستقل عملکرد پایدار ریزشبکه های جزیره ای را در صورت خرابی شبکه برق خارجی حفظ کند.


پاسخ پویا سریع:قادر است به سرعت به تغییرات بار پاسخ دهد و پایداری شبکه برق را حفظ کند.


قابلیت اطمینان بالا:مناسب برای منبع تغذیه پایدار طولانی مدت در مناطق دور افتاده.

 

مثال 2: PCS نوع شبکه


سناریوی کاربردی:ریزشبکه یک ساختمان تجاری

 

پارامترهای تجهیزات:
مدل: SMA Sunny Tripower CORE1
توان نامی: 25 کیلو وات
ولتاژ نامی: 230 ولت
فرکانس نامی: 50 هرتز
استراتژی کنترل: اینورتر منبع ولتاژ (VSI)
زمان پاسخ پویا: کمتر یا مساوی 10 میلی ثانیه
انحراف ولتاژ حالت پایدار: ± 1٪
انحراف فرکانس حالت پایدار: ± 0.1 هرتز
زمان عملیات متصل به شبکه: عملیات مداوم

 

مزایا:


قابلیت عملیات متصل به شبکه:می تواند به طور یکپارچه در شبکه برق خارجی ادغام شود و به جریان انرژی دو طرفه دست یابد.


راندمان بالا:در حالت متصل به شبکه، راندمان تبدیل بالایی دارد.


ادغام آسان:مناسب برای سیستم های انرژی پراکنده در ساختمان های تجاری و پارک های صنعتی.

 


مقایسه و جمع بندی جامع


PCS نوع شبکه:مناسب برای ریزشبکه هایی که نیاز به عملکرد مستقل دارند، با قابلیت ایجاد و نگهداری مستقل شبکه های برق، مناسب برای مناطق دور افتاده و موقعیت های خاص.


رایانه های شخصی متصل به شبکه:مناسب برای ریزشبکه هایی که به صورت موازی کار می کنند، با تکیه بر پایداری شبکه های برق خارجی و مناسب برای سناریوهای کاربردی معمولی مانند ساختمان های تجاری و پارک های صنعتی.

 

640 11

 

تفاوت های قابل توجهی در استراتژی های کنترل بین سیستم های تبدیل توان (PCS) و شبکه پس از PCS وجود دارد. استراتژی کنترل نحوه تعامل PCS با شبکه برق و نحوه عملکرد پایدار سیستم را تعیین می کند.

 

 

1. استراتژی کنترل برای PCS شبکه


1.1 کنترل ژنراتور همزمان مجازی (VSG).


اصل:PCS شبکه‌ای رفتار ژنراتورهای سنکرون را شبیه‌سازی می‌کند و اینرسی مجازی و کنترل میرایی را معرفی می‌کند و آن را قادر می‌سازد تا ولتاژ و فرکانس شبکه را بدون شبکه خارجی به طور مستقل برقرار و حفظ کند.


هدف کنترل:برای حفظ ولتاژ و فرکانس شبکه برق در محدوده تنظیم شده و اطمینان از عملکرد پایدار سیستم.


متغیرهای کنترل:


اینرسی مجازی:با شبیه‌سازی ویژگی‌های اینرسی یک ژنراتور سنکرون، سیستم می‌تواند به آرامی تغییر کند و نوسانات فرکانس را در طول تغییرات بار کاهش دهد.


میرایی مجازی:با معرفی ضرایب میرایی برای سرکوب نوسانات سیستم و بهبود پایداری دینامیکی.


کنترل افتادگی:با استفاده از توان فرکانس و ویژگی های افت راکتیو ولتاژ، توان را می توان به طور مستقل توزیع کرد و فرکانس را می توان به طور پایدار کنترل کرد.

 

 

1.2 الگوریتم کنترل

 

کنترل فرکانس:با استفاده از مشخصه افت قدرت فرکانس، فرکانس را می توان به طور مستقل تنظیم کرد. فرمول این است:

640 2

کنترل ولتاژ:با استفاده از مشخصه افت راکتیو ولتاژ، می توان ولتاژ را به طور مستقل تنظیم کرد. فرمول این است:

640 2 -

 

 

2. استراتژی کنترل برای PCS شبکه


2.1 کنترل اینورتر منبع ولتاژ (VSI).


اصل:PCS نوع شبکه، ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی را از طریق یک حلقه قفل فاز (PLL) همگام می کند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ و فرکانس خروجی PCS با شبکه برق خارجی سازگار است.


هدف کنترل:ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی را برای دستیابی به تزریق صاف یا جذب نیرو دنبال کنید.


متغیرهای کنترل:


حلقه قفل فاز (PLL):برای تشخیص و همگام سازی ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی استفاده می شود.


کنترل ولتاژ:با استفاده از یک کنترل کننده انتگرال متناسب (PI)، ولتاژ خروجی PCS تنظیم می شود تا با ولتاژ شبکه خارجی سازگار باشد.


کنترل فعلی:با استفاده از یک کنترل کننده انتگرال متناسب (PI)، جریان خروجی PCS برای دستیابی به کنترل دقیق توان اکتیو و راکتیو تنظیم می شود.

 

2.2 الگوریتم کنترل
 

ردیابی فرکانس:فرکانس شبکه برق خارجی را از طریق PLL تشخیص دهید و فرکانس خروجی PCS را برای همگام سازی با شبکه برق خارجی تنظیم کنید. فرمول این است:

640 3 -

ردیابی ولتاژ:با استفاده از یک کنترلر PI، ولتاژ خروجی PCS را تنظیم کنید تا با ولتاژ شبکه خارجی سازگار باشد. فرمول این است:

640 3

کنترل فعلی:با استفاده از یک کنترل کننده PI، جریان خروجی PCS برای دستیابی به کنترل دقیق توان اکتیو و راکتیو تنظیم می شود. فرمول این است:

640 4 -

 

 

 

مقایسه جامع

استراتژی کنترل نوع شبکه PCS (VSG) PCS مبتنی بر شبکه (VSI)
اصول اولیه شبیه سازی رفتار ژنراتور همزمان همگام سازی شبکه برق خارجی
کنترل اهداف به طور مستقل شبکه برق را ایجاد و نگهداری می کند شبکه برق خارجی را ردیابی کنید
متغیر کنترل اینرسی مجازی، میرایی مجازی، کنترل افتادگی PLL، کنترل ولتاژ، کنترل جریان
کنترل فرکانس مشخصه افت توان فرکانس همگام سازی PLL
کنترل ولتاژ مشخصه افت راکتیو ولتاژ کنترل کننده PI
پاسخ پویا سریع و پایدار بستگی به شبکه برق خارجی دارد
سناریوهای قابل اجرا عملیات جزیره، مناطق دور افتاده عملیات متصل به شبکه، ساختمان های تجاری

 

 

مثال


مثال 1: رایانه های شخصی تحت شبکه


سناریوی کاربردی:ریزشبکه در یک جزیره دور افتاده

 

استراتژی کنترل:


اینرسی مجازی:شبیه سازی ویژگی های اینرسی ژنراتورهای سنکرون برای کاهش نوسانات فرکانس.


کنترل افتادگی:با استفاده از توان فرکانس و ویژگی های افت راکتیو ولتاژ، توان را می توان به طور مستقل توزیع کرد و فرکانس را می توان به طور پایدار کنترل کرد.

 

پارامترها:
توان نامی: 500 کیلو وات
ولتاژ نامی: 400 ولت
فرکانس نامی: 50 هرتز
زمان پاسخ پویا: کمتر یا مساوی 20 میلی ثانیه
انحراف ولتاژ حالت پایدار: ± 1٪
انحراف فرکانس حالت پایدار: ± 0.1 هرتز

 

مثال 2: PCS نوع شبکه


سناریوی کاربردی:ریزشبکه یک ساختمان تجاری


استراتژی کنترل:


همگام سازی PLL:تشخیص و همگام سازی ولتاژ و فرکانس شبکه برق خارجی از طریق PLL.


کنترل کننده PI:با تنظیم ولتاژ و جریان خروجی PCS از طریق کنترلر PI، کنترل دقیق توان اکتیو و راکتیو حاصل می شود.

 

پارامترها:
توان نامی: 25 کیلو وات
ولتاژ نامی: 230 ولت
فرکانس نامی: 50 هرتز
زمان پاسخ پویا: کمتر یا مساوی 10 میلی ثانیه
انحراف ولتاژ حالت پایدار: ± 1٪
انحراف فرکانس حالت پایدار: ± 0.1 هرتز

 

640 41

ارسال درخواست