مدلسازی دینامیکی ریزشبکه‌ی بهم‌پیوسته‌ی AC/DC در شناورها و تعدیل حالت‌های گذرای ناشی از تغییرات پالسی بار در آن
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
مصطفی زمانی
1
,
آرش دهستانی کلاگر
2
*
,
مهدی مصیبی
3
,
محمدرضا علیزاده پهلوانی
4
1 - مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 - مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
3 - مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
4 - مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
کلید واژه: اغتشاش حاصل از کلیدزنی بارها, پایداری ریزشبکه, کلیدزنی بارهای پالسی, مدلسازی دینامیکی ریزشبکه,
چکیده مقاله :
ریزشبکه‌های AC/DC شناورهای مدرن بدلیل افزایش بارهای با توان بالا و توسعه‌ی سیستم‌های ذخیرهسازی انرژی تغییرات چشمگیری داشته‌اند. در این مقاله مدل استخراج شده‌ی ریزشبکه، مدل اصلی‌ِ توسعه‌یافته در چارچوب مرجع dq است و نتایج شبیه‌سازی‌ها تأثیرِ دینامیکیِ ناشی از هرگونه ناپایداری بین زیرسیستم‌های AC و DC ریزشبکه را نشان می‌دهند. بدین ترتیب با توجه به نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده، زیرسیستم‌های AC/DC ریزشبکه در صورت بروز حالت‌های گذرایی مانند اتصال کوتاه، کلیدزنی بارهای توان بالا و وقوع قوس الکتریکی، ویژگی‌های گذرای متفاوتی خواهند داشت که منجر به ناپایداری ریزشبکه می‌شوند. توانایی ریزشبکه در حفظ پایداری تا حد زیادی به میرا کردن نوسان‌های الکترومکانیکی توسط کنترل‌کننده‌های موجود در ریزشبکه‌ی AC/DC بستگی دارد که مطالعه و طراحی این کنترل‌کننده‌ها را بسیار مهم می‌سازد. جهت تعدیل حالت‌های گذرای زیرسیستم DC از کنترل‌کننده‌ی حلقه بسته‌ی PI در سیستم ذخیرهسازی انرژی به منظور کنترل سیکل‌ِ کاریِ کلیدهای IGBT مبدل DC/DC استفاده شده است. بنابراین با طراحی مناسب کنترل‌کننده‌ی سیستم ذخیرهسازی انرژی، حالت‌های گذرا در زیرسیستم DC در صورت بروز ناپایداری‌های ناشی از تغییرات پالسی بار به طور چشمگیری کاهش یافته و سبب تعدیل حالت‌های گذرای ریزشبکه خواهد شد. در این مقاله از روش دوم لیاپانوف برای ارزیابی پایداری ریزشبکه‌ی AC/DC استفاده شده است.
AC/DC microgrids of modern vessels have undergone significant changes due to the increase of high-power loads and the development of energy storage systems. In this paper, the extracted microgrid model is the main model developed in the dq reference frame, and the simulation results show the dynamic effect caused by any instability between the AC and DC subsystems of the microgrid. Thus, according to the results of the simulations, the microgrid AC/DC subsystems will have different transient characteristics in case of disturbances such as short circuit, switching of high-power loads, and occurrence of electric arc, which lead to the instability of the microgrid. The ability of the microgrid to maintain stability largely depends on the damping of electromechanical oscillations by the controllers in the AC/DC microgrid, which makes the study and design of these controllers very important. In order to attenuate the transient states of the DC subsystem, the PI closed-loop controller is used in the energy storage system to control the duty cycle of the IGBT switches in the DC/DC converter. The results show that with the appropriate design of the controller of the energy storage system, the transient states in the DC subsystem, in case of instabilities caused by the load pulse changes, are significantly reduced and attenuate the transient states of the microgrid. In this article, the second Lyapunov method is used to evaluate the stability of AC/DC microgrid.