مشاركة الطاقة الكهربائية مقابل التحكم في التدلي

أهمية مشاركة الطاقة الكهربائية مقابل التحكم في التدلي

في السنوات الأخيرة، زادت الرغبة في استخدام التوليد الموزع (DG) بسبب الجوانب الاقتصادية والنظم البيئية والتطور في تقنيات، ودعم الشبكة الرئيسية خلال ذروة الحمل وكذلك تقليل فقد الطاقة في الشبكة الكهربائية الرئيسية، بحيث ترتبط بعض (DGs) بالشبكة من خلال واجهات الطاقة الإلكترونية، والتي تسمى (DGs) القائمة على العاكس. يمكن أن تشكل مجموعة من (DGs) والأحمال شبكة (MG) التي يمكن أن تعمل في:

• وضع مستقل (جزيرة).

• وضع متصل بالشبكة الكهربائية.

كما وتجدر الإشارة إلى أن المخاوف تختلف في وضعي التشغيل هذين، وفي الوضع المتصل بالشبكة تكون الشبكة الأولية هي المسيطرة، كما ويتم التحكم في (DGs) القائمة على العاكس لتقليد سلوك المولد المتزامن (SG)، وفي الوضع المستقل وهو موضوع هذه الطرح؛ فإن الشاغل الرئيسي هو تقاسم السلطة بين المديرين العامين المتوازيين.

أيضاً تم تقديم العديد من المفاهيم لهذه المشكلة من بينها طرق التحكم في التدلي التي يتم رؤيتها بشكل متكرر في الدراسات، حيث أن أكثر طرق التدلي شيوعاً هي تردد الطاقة (P / f) وجهد الطاقة الكهربائية (P / V) وكذلك التدفق الافتراضي وتدلى الزاوية وطريقة (P / f droop) مناسبة لخطوط الجهد العالي والمتوسط ​​التي تكون حثياً بحتاً.

وعلى العكس من ذلك؛ فإن طريقة (P / V droop) مناسبة لخطوط الجهد المنخفض التي تقاوم تماماً، كما وتجدر الإشارة إلى أن أساليب التدلى هذه لا تعتمد على روابط الاتصال واستخدام المعلومات المحلية، ومع ذلك فهم يعانون من الاستجابة الديناميكية البطيئة وتقاسم الطاقة التفاعلية الضعيفة وانحرافات الجهد والتردد الكهربائي والمشاركة غير المتوازنة للتيار التوافقي والتيار المتداول بين (DGs).

كما ويعتمدون بشكل كبير على ممانعة خرج العاكس، وعلاوة على ذلك؛ فإنه تم إجراء بعض التعديلات على طرق (P / f droop) التقليدية لتحقيق مشاركة دقيقة للطاقة وأداء ديناميكي أفضل في (MGs) المستقلة، على سبيل المثال تم الحصول على استجابة عابرة محسنة باستخدام مصطلح مشتق مقترن بطريقة (droop)، والتي تسمى وحدة تحكم التدلي التكيفي.

أيضاً تم إدخال الممانعة الافتراضية وتحويل إطار الطاقة الافتراضي لتحسين دقة مشاركة الطاقة، بحيث يقترح انخفاض التدفق الافتراضي بنية بسيطة ويستفيد من انحراف التردد المنخفض، ومع ذلك؛ فإنه يعاني من انحراف الجهد على غرار انخفاض (P / f) التقليدي، كما وتجدر الإشارة إلى أن جميع طرق التدلي المذكورة أعلاه تعاني من انحرافات الجهد والتردد لأنها سمة متأصلة في هذه الأساليب، كما تزداد هذه الانحرافات أثناء تغييرات الحمل المختلفة وتؤدي إلى تقليل جودة الطاقة وهو أمر مهم للأحمال الحرجة.

تدلي التحكم الكهربائي في العواكس المتوازية

التحكم في التدلي هو أحد الأساليب المعروفة لتقاسم الطاقة بين المحولات المتوازية والتي تم تقديمها لأول، بحيث اكتسبت مشاركة السلطة القائمة على التدهور اهتماماً كبيراً بين الباحثين، مما أدى إلى تحسين أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا تجاه حلول معينة، كما كان التحكم في تدلي التردد التقليدي هو الطريقة الأولى للحصول على مشاركة الطاقة دون استخدام أي روابط اتصال.

كذلك؛ فإن الفكرة الرئيسية وراء التحكم التدريجي في العاكسات هي تقليد سلوك (SG)، ومع ذلك هناك فرق مهم بين التحكم في التدلي في (SGs) المتوازية والمحولات المتوازية الناتجة عن غياب الحاكم في العاكسات، ولتوضيح الفرق يجب تذكير أداء الحاكم والتحكم في تردد التحميل في نظام الطاقة، وفي نظام الطاقة عندما تكون هناك زيادة في الحمل النشط؛ ينخفض ​​تردد الشبكة تلقائياً من أجل تحويل الطاقة الحركية لـ (SG) إلى طاقة كهربائية.

وبعد ذلك يؤدي اختلاف التردد إلى تشغيل الحاكم، وبالتالي يغير الحاكم طاقة الإدخال الميكانيكية إلى (SG)، وبالإضافة إلى ذلك يتم تقاسم السلطة بين (SGs) المتوازية من خلال المحافظين وفقاً لمعاملات التدلي العكسية، بحيث تجدر الإشارة إلى أنه في المحولات المتوازية، لذلك لا يتغير تواتر المحولات تلقائياً مقابل اختلاف الحمل الكهربائي.

ومع ذلك؛ فإنه يمكن تنفيذه بواسطة حلقة تحكم تؤدي إلى نفس الحدث في (SGs)؛ فإن النقطة الرئيسية في المحولات هي أنه يمكن التحكم في الطاقة النشطة بزاوية المرحلة والتردد، وبالمثل يمكن التحكم في القدرة التفاعلية من خلال مقدار الجهد الكهربائي، وبالتالي من خلال تطبيق التحكم المتدلي للمحولات، يتغير تواتر المحولات في حالة اختلاف الحمل، بحيث ينتج عن اختلاف التردد مشاركة نشطة في الطاقة الكهربائية.

وبالمثل، يؤدي تباين الجهد الكهربائي إلى مشاركة طاقة تفاعلية، وعلاوة على ذلك في التحكم (P / f droop)؛ فإنه يتم اختيار التردد لتنظيم الطاقة النشطة بدلاً من زاوية المرحلة، وذلك لأن المحولات (DG) القائمة على العاكس لا تستشعر وتكشف زاوية المرحلة الأولية للوحدات الأخرى، وباختصار ؛ فإن معادلات التحكم المتدلية هي كما يلي:

حيث أن:

(ω ، E): هما التردد الزاوي وحجم الجهد لمتجه جهد الخرج للعاكس على التوالي.

(ω0 ، E0): هما القيمتان الاسميتان للتردد الزاوي وحجم الجهد عند عدم وجود حمل.

(P ، Q): هما ناتج الطاقة النشطة والمتفاعلة للعاكس.

(m و n): هما معاملات التدلي، كما ويمكن حسابهما لأقصى مدى للتردد وحجم الجهد على النحو التالي:

حيث أن:

(P ∗ Q): هي القدرة النشطة والمتفاعلة المصنفة.

(Δωmax ، Emax): هما الحد الأقصى لانحراف التردد والجهد المسموح بهما.

كما وتجدر الإشارة إلى أن معاملات التدلي الأكبر تؤدي إلى تقاسم أفضل للعملية، ومع ذلك؛ فهو يعاني من انحرافات غير مسموح بها في الجهد والتردد الكهربائي تؤدي إلى عدم استقرار النظام، ونتيجة لذلك هناك مفاضلة بين تقاسم العملية واستقرار النظام في طريقة التحكم في التدلي، بحيث تم التحقيق بشكل شامل في استقرار طريقة التحكم في التدلي.

وبناءً على تحليل القيمة الذاتية، لقد ثبت أن معاملات التدلي الأكبر يمكن أن تؤدي إلى “عدم استقرار النظام”، كما أنه من الضروري أن تضع في الاعتبار أن الانتقال من حالة ثابتة إلى أخرى يجعل المحولات المتوازية تشارك في العابرين بسبب اختلافات الحمل. خلال الفترة العابرة، كما تدخل المحولات المتوازية في أنظمة مختلفة لتغير التردد.

لذلك لا ينتج عن ذلك تيارات متداولة داخل الأجهزة فحسب؛ بل يؤدي أيضاً إلى فقدان الطاقة للنظام بأكمله، وكلما طالت هذه المدة العابرة، زادت حدة التأثيرات المذكورة في الممارسة العملية، بحيث يوضح الشكل التالي استراتيجية التحكم في التدلي التي تشتمل على حساب القدرة وتقاسم الطاقة أو ضبط التدلي وأجهزة التحكم في الجهد والتيار.

وأخيراً تجدر الإشارة إلى أن الطريقة التقليدية للتحكم في جهد الخرج للعاكس تعتمد على حلقة جهد خارجية وحلقة تيار داخلية، وهناك بعض الأسباب والمزايا وراءها، وعلاوة على ذلك؛ فإنه يمكن تنفيذ حلقات التحكم في الجهد الخارجي والتيار الداخلي لمرحلة واحدة ونظام ثلاثي الطور باستخدام إطار (dq) الدوار والثابت (αβ -frame).

كما يتضح من الشكل؛ فإنه يتم حساب القدرة عن طريق قياس الجهد والتيار بعد مرشح (LC)، وبعد ذلك يتم إنشاء متجه الجهد المرجعي بواسطة معادلات التدلي، وأخيراً يتم إنتاج متجه الجهد المرجعي بواسطة حلقات تحكم خارجية وداخلية للعاكس وهي وحدات تحكم في الجهد والتيار، بحيث تولد وحدة التحكم في الجهد تياراً مرجعياً لمحث مرشح (LC) وهذه الإشارة هي مدخلات وحدة التحكم الحالية المسؤولة عن توليد الإشارة النهائية لـ (PWM) للعاكس.