کنترل توان راکتیو غیرمتمرکز در واحد های تولید توان بادی و PV
چکیده
وجود توربین‌های بادی مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت و سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه‌های توزیع، فرصت مناسبی را برای پیاده‌سازی روش‌های کنترل ولتاژ با استفاده از توان رأکتیو در این سیستم‌ها، در اختیار شرکت‌های توزیع قرار داده است. در این مقاله، یک روش غیرمتمرکز بر اساس منطق فازی به منظور کنترل توان رأکتیو واحدهای تولید پراکنده (DG ها) با در نظر گرفتن قیدهای تکنیکی، پیشنهاد شده است. سیستم فازی با الگوریتم گرادیان نزولی (GDA) بهینه‌سازی شده و سپس روی فناوری‌های DG ی مختلف شامل سیستم فتوولتائیک (PV)، توربین بادی مبتنی بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSG)، و همچنین یک توربین بادی مبتنی بر ژنراتور القایی تغذیه دوبل (DFIG) پیاده‌سازی شده است. سیستم مورد مطالعه به یک شبکه توزیع واقعی متصل شده است. با داشتن سیستم شبیه‌سازی شده، این مقاله نشان می‌دهد که سیستم فازی می‌تواند با دقت بالایی توان رأکتیو مورد نظری را که می‌بایست توسط هر واحد DG تولید گردد بر اساس تغییرات ولتاژ باس متصل به DG، تعیین کند. علاوه بر این، یک روش کنترل متمرکز ولتاژ نیز روی همین شبکه اعمال شده است تا عملکرد روش پیشنهادی را تأیید نماید. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این روش قادر است پاسخی نزدیک به پاسخ بهینه را بیاید. سناریویی که در آن، عوامل ناخواسته در عملکرد DG ها ظاهر می‌شود به صورت دقیق تعریف شده و سپس یک استراتژی جدید به منظور حل این شرایط، ارائه می‌گردد. علاوه بر این، هماهنگی بین استاتور توربین بادی و مبدل سمت شبکه (GSC) مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی توانایی روش پیشنهادی در شبکه‌های توزیع مختلف، نتایج شبیه‌سازی برای سیستم تست 33 باس IEEE نیز ارائه شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که سیستم فازی قادر است ولتاژ باس متصل به DG را به صورت مؤثری کنترل نماید.
1- مقدمه
بیشتر واحدهای تولید پراکنده (DGها) از اینورتر برای اتصال شبکه برق استفاده می‌کنند، مانند سیستم‌های فتوولتائیک (PV)، توربین‌های بادی با مبدل‌های پرتوان و توربین‌های بادی ساخته شده با ژنراتورهای القایی تغذیه دوبل (DFIG). این فناوری‌های DG به خاطر مزایای متعددی که دارند متداول‌تر شده و امروزه بخشی از سیستم‌های توزیع هستند. DG ها می‌توانند توان اکتیو و ر رأکتیو بار را به صورت محلی تأمین کنند که در نتیجه این ویژگی، تلفات خط کاهش می‌یابد. همچنین، ولتاژ و پایداری سیستم قدرت را می‌توان با یکپارچه‌سازی DG با شبکه قدرت، بهبود بخشید. یک ویژگی جالب‌توجه دیگر از DG های مبتنی بر اینورتر قابلیت آن‌ها در کنترل توان رأکتیو است و برخی از شبکه‌های امروزی به مشارکت سیستم‌های PV و توربین‌های بادی در کنترل توان رأکتیو در سیستم قدرت نیاز دارند. به منظور برآورده سازی این نیاز شبکه، سازنده‌های اینورتر های خورشیدی اینورتر های خورشیدی خود را با قابلیت کنترل توان رأکتیو ارائه می‌کنند.
5- نتیجه‌گیری‌ها
در این مقاله، یک روش غیرمتمرکز برای کنترل توان رأکتیو سیستم‌های PV و توربین‌های بادی با هدف تنظیم ولتاژ باس DG به کار رفته است. روش پیشنهادی بر اساس یک سیستم فازی است که توابع عضویت با کمک الگوریتم گرادیان نزولی بهینه‌سازی می‌شوند. ظرفیت توان رأکتیو سیستم‌های PV، توربین‌های بادی PMSG و توربین‌های بادی DFIG در کنترل ولتاژ در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها روی یک سیستم توزیع واقعی 54 باس در یک روز تابستانی و یک روز زمستانی صورت گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترل فازی، یک روش متمرکز مبتنی بر PSO اعمال شده است تا خروجی توان رأکتیو بهینه DG ها محاسبه کند. سیستم کنترل فازی در ادامه روی شبکه توزیع 33 باس IEEE نیز اعمال شده است تا توانایی روش پیشنهادی را نشان دهد.
Abstract
The presence of power electronic-based wind turbines and photovoltaic systems in distribution networks has provided distribution companies an opportunity to implement voltage control through using the reactive power of these systems. In this paper, a decentralized method based on fuzzy logic is proposed to control the reactive power of distributed generations (DGs) regarding the technical constraints. The fuzzy system is optimized by gradient descent algorithm (GDA) and then implemented on various DG technologies including a photovoltaic (PV) system, permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine and also a doubly fed induction generator (DFIG) wind turbine. The system under study is tied to a real distribution network. Having simulated the system, the paper shows that the fuzzy system can appropriately determine the desired reactive power that should be produced by each DG based on the voltage variation of the bus at which the DG is connected. Furthermore, a centralized voltage control is also applied to the same network to verify the performance of the method proposed. The verification indicates that the method is capable of finding the near-optimal solution. A scenario in which an unwanted conflict appears in the DGs’ function is defined in detail and then a strategy is presented to resolve the situation. In addition to this, the coordination between the stator of the wind turbines and grid side converter (GSC) is examined. To investigate the robustness of the proposed method in different distribution networks, simulation results are also presented for IEEE 33-bus distribution test system. The numerical results show that the fuzzy system can effectively control the voltage of the DG connection bus.
1. Introduction
Most of the distributed generations (DGs) use inverters to connect to the power grid such as photovoltaic (PV) systems, wind turbines with full-power converters and wind turbines made up with doubly fed induction generators (DFIG). These DG technologies have become very popular for their benefits and now they are a part of the distribution systems [1]. DGs can supply the load active and reactive power locally, which results in a reduction in line losses [2]. Also, voltage and stability of the power system can be improved by integrating DG into the power grid [3]. An interesting feature of inverter-based DGs is their capability of reactive power control and some grid codes now require that PV systems and wind turbines participate in reactive power control of the power system [4]. To comply with new grid codes, solar inverter manufacturers are presenting their photovoltaic inverters with reactive power control capability.
5. Conclusions
In this paper, a decentralized method is used for reactive power control of PV systems and wind turbines with the aim to regulate DG bus voltage. The proposed method is based on a fuzzy system that its membership functions are optimized by the gradient descent algorithm. The reactive power capability of PV systems, PMSG wind turbines, and DFIG wind turbines are considered in the voltage control. The simulations are conducted in a real 54 bus distribution system during a typical day, a summer day and a winter day. To evaluate the performance of the fuzzy control system, a centralized method based on the PSO is also performed to obtain the optimal reactive power output of the DGs. The fuzzy control system is also applied to the IEEE 33 bus distribution network to show the robustness of the proposed method.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- مقدمه
2- ظرفیت توان رأکتیو DG ها و مدل‌سازی پخش توان
2-3 مقادیر طراحی و منحنی‌های ظرفیت توان رأکتیو
2-4 مدل‌سازی پخش توان DG ها
3- کنترل توان رأکتیو
3-1 سیستم کنترل فازی
3-2 بهینه‌سازی انبوه ذرات
4- شبیه‌سازی‌ها و نتایج
5- نتیجه‌گیری‌ها
Abstract
1. Introduction
2. Reactive power capability of DGs and power flow modeling
2.1. Reactive power limiting factors of DGs with full-power converters
2.2. Reactive power limiting factors of wind turbines with doubly fed induction generator
2.3. Design values and reactive power capability curves
2.4. Power flow modeling of DGs
3. Reactive power control
3.1. Fuzzy control system
3.2. Particle swarm optimization
4. Simulations and results
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه