اقرأ في هذا المقال
أهمية التحكم في الاضطراب النشط للعاكس الكهروضوئي
مع تزايد عدد أجيال الطاقة المتجددة التي تتضمن الكثير من أجهزة إلكترونيات القدرة التي لا توفر القصور الذاتي في نظام شبكة الطاقة، بحيث تنخفض نسبة المولدات المتزامنة التي توفر خمول النظام، مما يؤدي إلى انخفاض إجمالي القصور الذاتي في نظام شبكة الطاقة الكهربائية، وعندما تتغير طاقة الحمل، على سبيل المثال؛ تزداد بنسبة (50 ٪)؛ فإن تردد شبكة الطاقة لا يتطابق مع معيار (IEC)، مما سيكون له تأثير سلبي على التشغيل المستقر لشبكة الطاقة والمولد الكهربائي.
وبسبب الاستجابة البطيئة للتحكم (PID)، لا يمكن تخفيف الاضطرابات الديناميكية أو عدم تخفيفها بسرعة، بحيث يصبح أداء وحدة التحكم أسوأ، كذلك لا يصل الترجيح الخطي للوصلات النسبية والتكاملية والمشتقة إلى مستوى التحكم الأمثل، كما أنها ليست المجموعة المثلى، بحيث يمكن تتبع طاقة الخرج عن طريق التحكم (PQ).
ومع ذلك؛ فإن دقة التحكم سيئة، ولا يمكن تخفيف الاضطراب عن طريق التحكم في (PQ) في حالة حدوث اضطراب كبير، وهذا يجعل القوة المرجعية لا يمكن تتبعها بشكل جيد، كما يحاكي التحكم في التدلي خصائص التدلي للمولد المتزامن، بحيث يقوم العاكس بتغذية الطاقة النشطة المكتشفة والقدرة التفاعلية مرة أخرى إلى الإدخال، كما ويضاعف قيمة الأمر لسعة جهد الخرج وتردد الجهد بواسطة معامل التدلي.
لذلك يحصل على سعة جهد النظام وزاوية القدرة التي تلبي متطلبات شبكة الطاقة وهيكل التحكم في التدلي بسيط وأداؤه موثوق به، ولكن ناتج التحكم في التدلي غير راضٍ ولا يمكن توفير القصور الذاتي للنظام، وعندما تتغير طاقة الحمل؛ فإنه لا يمكن تخفيف تذبذب تردد الشبكة الكهربائية، لذلك تم اقتراح خوارزمية (ADP) لقمع الاضطرابات العشوائية، والتي تستخدم التعلم المعزز والبرمجة الديناميكية التكيفية للحصول على وحدة تحكم مثالية.
ومع ذلك، لا يمكن ضمان الجمع بين (ADP) والخوارزميات الأخرى واستقرار وحدة التحكم وتقاربها. لا يمكن أن يوفر العاكس الكهروضوئي المثالي المتصل بالشبكة طاقة عالية الجودة لشبكة الطاقة فحسب؛ بل يمكنه أيضاً دعم سعة التردد والجهد لشبكة الطاقة، وفي حالة الاضطراب غير المعروف، يمكن تخفيف الاضطراب قدر الإمكان لضمان أن شبكة الطاقة آمنة ومستقرة.
وفي أنظمة الطاقة التقليدية، يوفر عدد كبير من المولدات المتزامنة قصوراً دورانياً كافياً للنظام لدعم جهد الشبكة وتردد الشبكة الكهربائية، ومع ذلك؛ فإن التركيب المادي للمحولات الكهربائية الموزعة والمولدات المتزامنة مختلفة تماماً بحيث لا تستطيع المحولات الموزعة توفير القصور الذاتي.
الطرق الهندسية المستخدمة للتحكم في الاضطراب النشط
تم اقتراح طريقة (ADRC) المستندة إلى (VSG)، والتي أضافت وحدة (ADRC)، وذلك بالإضافة إلى وحدة تحكم (VSG) الأصلية، بحيث يتم استخدامه لحل مشكلة استقرار العاكس المتصل بالشبكة وضمان تزامن العاكس المتصل بالشبكة عند حدوث اضطراب في العاكس المتصل بالشبكة، بحيث يحاكي (VSG) سلوك المولد المتزامن ويحاكي معادلة التذبذب للمولد المتزامن للتعبير عن القصور الذاتي الافتراضي.
وعلى غرار التحكم في التدلي، تحاكي وحدة التحكم (VSG) خصائص المولد الكهربائي، بحيث يتم الحصول على الطاقة المرجعية النشطة والقوة التفاعلية كمدخل إلى وحدة التحكم (VSG) وسعة الجهد وزاوية الطور بواسطة وحدة التحكم (VSG)، ومع ذلك؛ فإن التحكم في (VSG) يوفر خمولاً افتراضياً للنظام ولديه دقة تحكم أفضل من التحكم في التدلي.
كما ينقسم (VSG) إلى نوع الجهد والنوع الحالي، بحيث تعتبر استراتيجية التحكم في (VSG) من النوع الحالي مناسبة لبيئة شبكة الطاقة منخفضة النفاذية ونوع الجهد (VSG) مناسب لبيئة شبكة الطاقة عالية النفاذية، بحيث تستخدم هذه الورقة استراتيجية تحكم (VSG) من نوع الجهد الكهربائي، كما يمكن لـ (VSG) تزويد النظام بميزات تنظيم التردد وتنظيم الجهد.
أيضاً يتم استخدام (VSG) للتحكم في تردد الخرج والطاقة، ومع ذلك؛ فإن إضافة (VSG)، كما يجلب أيضاً مخاطر التذبذب خاصة في البيئة المعقدة، لذلك سيكون للتحكم في (VSG) عدم استقرار ديناميكي في ظل اضطرابات كبيرة، كما وسيتأثر الاستقرار الديناميكي للنظام بالاضطراب الكبير، أيضاً تم تحليل مشكلة استقرار المحرك المتزامن في ظل اضطراب بسيط.
كما أن التحكم في طاقة (VSG) عندما يتغير تردد الشبكة ويقترح تغيير جهد الشبكة، كما يمكن لاستراتيجية التحكم إنتاج طاقة نشطة ثابتة وقوة رد فعل ثابتة، خاصةً عندما يكون جهد الشبكة غير متوازن؛ فإنها ستفشل استراتيجية التحكم المقترحة وتم اقتراح استراتيجية التحكم في (VSG)، وفي حالة انخفاض الجهد لتعزيز قدرة الجهد المنخفض في (VSG) على الركوب بحيث لا يكون العاكس خارج الشبكة في حالة انخفاض الجهد.
ومن أجل ضمان أن العاكس يمكنه العمل في بيئة معقدة وحل مشكلة استقرار التحكم في (VSG) لتقليل خطأ الحالة المستقرة؛ فقد تمت إضافة وحدة (ADRC)، بحيث يجمع (ADRC) بين مزايا التحكم في (PID) ولكنه يتغلب على عيوب الاستجابة البطيئة والتجاوز السهل في التحكم (PID)، لذلك لا تعتمد (ADRC) على النموذج الدقيق للنظام الخاضع للرقابة.
أيضاً يحتاج فقط إلى معرفة الترتيب والكسب التقريبي للنظام المتحكم فيه، ثم يمكن تصميم (ADRC)، بحيث يتم استخدام (ADRC) في أنظمة تحكم مختلفة ولها أداء تحكم جيد، كما تم دمج (ADRC) مع طرق تحكم أخرى ولها أداء تحكم جيد وتم اقتراح (ADRC) محسن واستخدامه في الأنظمة غير الخطية.
وهناك ثلاثة أجزاء رئيسية من (ADRC)، وهي تفاضل التتبع (TD) وقانون التغذية الراجعة لخطأ الحالة الخطية (LSEF) ومراقب الحالة الممتدة (ESO)، حيث أن (ADRC) هي استراتيجية تحكم مماثلة للتحكم المحسن (PID) مع أداء تحكم أفضل، كما يمكن أن يخفف (ADRC) بشكل فعال الاضطرابات غير المعروفة ولديه قدرة ممتازة على التكيف مع الاضطرابات الخارجية، والتي يمكن أن تضمن استقرار الحلقة المغلقة للنظام الكهربائي.
كما تقترح هذه الورقة استراتيجية (ADRC) للعاكس الكهروضوئي غير المتوازن ذي الثلاث مراحل المتصل بالشبكة على أساس (VSG)، كما تم تقدير الاضطراب الكلي وتعويضه مقدماً باستخدام (ADRC)، وذلك للحصول على قيمة أمر طاقة جديد، ومن خلال وحدة التحكم (VSG)؛ فإنه يتم حساب الأوامر الحالية للتسلسل الموجب والسالب لمخرج العاكس.
وأخيراً حققت هدف التحكم المتمثل في توهين تقلبات الطاقة وتحسين الاستجابة الديناميكية للنظام، بحيث تحتفظ استراتيجية (ADRC) المقترحة القائمة على (VSG) بخصائص التحكم الخاصة بـ (VSG)، كما يمكن أن يوفر قصوراً ذاتياً افتراضياً لشبكة الطاقة التي لا تعتمد على نموذج ومعلمات النظام المتحكم فيه والنظام مستقر ولا يتأثر بسهولة بالاضطرابات الخارجية.
وبالمقارنة مع التحكم التقليدي في (VSG)؛ فإن استراتيجية التحكم المقترحة تضيف رابط (ADRC)، وذلك من خلال الضبط المستمر، بحيث يتم اختيار معطيات (ADRC) المناسبة لتحسين القدرة على قمع الاضطراب وسرعة الاستجابة للنظام بأكمله، وفي المقابل يكون قمع الاضطراب أكثر وضوحاً من تحسين سرعة الاستجابة وتتمثل الوظيفة الأساسية لـ (ADRC) في قمع الاضطراب.
