اینورتر منبع ولتاژ / جریان (VSI=Voltage Source Inverter/CSI=Current Source Inverter)

وظیفه یک مبدل (Converter) تبدیل توان DC/AC از یک منبع DC می باشد. این منبع DC می تواند سلول خورشیدی(PV)، توربین بادی(Wind Turbine)، باتری (UPS) و حتی جبران سازهای توان نظیر ادوات فکتس(FACTS) باشد. توپولوژی کلی این مبدل ها به دو دسته کلی تقسیم می شود. اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان. در مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ خروجی ولتاژ به طور مستقل کنترل می شود. در اینورتر منبع جریان خروجی جریان به طور مستقل کنترل می شود. در این بخش به مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ / جریان با هدف کاربرد در ریزشبکه می باشد.

به طور کلی مبدل ها از ادوات سوئیچ زنی تشکیل شده اند. این ادوات بوسیله تکنیک های سوئیچ زنی خروجی های نزدیک به سینوسی (گسسته سینوسی) را تولید می کنند. به این منظور و به جهت نزدیکتر کردن خروجی به خروجی سینوسی دقیق تر از تکنیک های الکترونیک قدرت استفاده می شود. روش هایی نظیر مدولاسیون پهنای پالس(PWM)، روش کنترل برداری(Space Vector Control) و سایر روش ها از این جمله می باشند. در این شرایط روشی که بتواند هارمونیک کمتری تولید کند و همچنین تلفات اندکی داشته باشد، مقبولیت بیشتری خواهد داشت.

این نوع دقیق مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ / جریان منحصر به کاربردهای الکترونیک قدرت می باشد. به این معنی که نتیجه مطلوب تولید سیگنال هدف با کمترین هارمونیک، کمترین هزینه و کمترین تلفات باشد. البته در برخی کاربردهای کنترلی نیز مدل دقیق مبدل مورد استفاده قرار می گیرد که بحث این مطلب نمی باشد.

مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ / جریان در ریزشبکه

در یک ریزشبکه (میکروگرید-اسمارت گرید) با یک مجموعه بزرگ از منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر(انرژی نو) مواجهیم. هر کدام از این منابع دارای اینورتر می باشند(غیر از منابع با خروجی AC نظیر ماشین سنکرون). در این فرآیند مدلسازی دقیق سیستم های اینورتری باعث کند شدن فرآیند شبیه سازی و پاسخ گیری از سیستم می گردد. از طرفی پیاده سازی روش های کنترل متداول همچون سطح کنترل اولیه ریزشبکه / کنترل ثانویه ریزشبکه با دشواری روبرو خواهد بود.

به همین دلایل به منظور مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ / جریان در ریزشبکه به ترتیب از منبع کنترل شده با ولتاژ و منبع کنترل شده با جریان استفاده می شود. خوشبختانه بلوک های شبیه ساز این منابع در نرم افزارهایی نظیر متلب / سیمولینک موجود می باشد. در این نوع از مدلسازی کافیست دامنه، فاز و فرکانس شکل موج مطلوب با فرآیندهای کنترلی مرتبط تولید شده و به منبع کنترل شده مورد نظر ارسال شود.

مدلی از بکارگیری اینورتر منبع ولتاژ و جریان به صورت کنترل پایه / پیرو (Master / Slave)

این نوع مدلسازی اینورتر منبع ولتاژ / جریان در ریزشبکه محاسن زیر را دارد :

1. اعمال ساده روش های کنترل نظیر سطح کنترل اولیه ریزشبکه / سطح کنترل ثانویه ریزشبکه
2. بهبود سرعت کار در فرآیندهای شبیه سازی
3. امکان عملی نمودن کار با استفاده از سیستم های کامپیوتری یا (DSP(Digital Signal Processing
4. عدم در نظرگیری هارمونیک (فرار از هارمونیک های احتمالی !)
5. اعمال ساده روش های غیرخطی در کنترل اینورتر
6. در نظر گرفتن بیشتر برای جنبه های کنترلی کار
7. عدم مواجهه با مسائلی از قبیل طراحی فیلتر، پل های اینورتری و …

در این نوع مدلسازی از روش های حلقه یا حلقه های تودرتو به منظور تولید فرکانس، دامنه مطلوب استفاده می شود. در این روش ها می توان توان اکتیو / راکتیو را به عنوان ورودی سیستم در نظر گرفت.

شکل زیر یک نمونه از اینورتر منبع ولتاژ بکار گرفته شده به منظور تولید توان در یک ریزشبکه را نشان می دهد. در اینجا از کنترل اولیه ریزشبکه و کنترل ثانویه ریزشبکه به منظور ایجاد پایداری استفاده شده است.

شماتیک یک اینورتر منبع ولتاژ بکار گرفته شده در ریزشبکه

همانطور که بیان شد از این مدل می توان برای مدلسازی منابعی کنترل پذیر همچون باتری استفاده کرد.

بکارگیری اینورتر منبع ولتاژ در یک ریزشبکه گسترده

ریزشبکه گسترده به میکروگریدی گفته می شود که دارای باس بارهای متعددی باشد. مسئله پایداری در این ریزشبکه چالشی تر از یک ریزشبکه با باس محدود و یا تک باسه می باشد. به طور مشخص نیاز است تا چندین منبع کنترل پذیر در یک چنین ریزشبکه ای بکار گرفته شود تا امکان پایداری فراهم گردد. در یک چنین شرایطی نیاز به کنترل ثانویه یا سطح سوم در ریزشبکه خود را نشان می دهد.

کنترل سطح سوم به بررسی یک مدیریت توان در ریزشبکه می پردازد. البته این عملیات می تواند به شکل کلاسیک تری انجام پذیرد. در شکل زیر شماتیک کنترل ثانویه نمایش داده شده است.

شماتیک کنترل سطح سوم ریزشبکه در یک ریزشبکه گسترده

از راهکارهای دیگری که به منظور بهبود وضعیت پایدرای در ریزشبکه می توان بکار برد، استفاده از تکنیک هایی همچون حذف بار تطبیقی و یا روشهای هوشمند در هر کدام از سطوح کنترل ریزشبکه می باشد.

منبع : برق تِک

فعالیت ها در زمینه انجام پروژه ریزشبکه

در این بخش می توانید نمونه کارهای مرتبط با ریزشبکه ها که توسط گروه برق تِک انجام شده است را ملاحظه کنید: (برای مشاهده بر روی عنوان کلیک نمایید)

کنترل ریزشبکه-روش دروپ-بهبود غیرخطی

طراحی ریزشبکه هیبرید با کنترل فازی

کنترل مقاوم ریزشبکه در حضور توربین بادی و منابع DG