کنترل سلسله مراتبی ریزشبکه‌های جریان متناوب در متلب-سیمولینک

شرح دوره تخصصی:

ریزشبکه سیستمی با منابع تولید پراکنده، دستگاه های ذخیره انرژی و بارهای تغذیه است که همگی به صورت یک واحد منفرد با مرزهای الکتریکی مشخص در رابطه با شبکه اصلی یکپارچه و کنترل می شوند. ریزشبکه ها می توانند به صورت متصل یا جدا از شبکه برق کار کنند. ویژگی های اساسی ریزشبکه های فعال انعطاف پذیری و کارایی است که با کنترل جریان برق به سمت شبکه اصلی مرتبط است. این ویژگی‌ها برای ارائه سیستمی طراحی شده‌اند که می‌تواند به تغییرات تقاضای بار و خروجی تولید پراکنده به‌موقع و موثر، بدون به خطر انداختن عملکرد و پایداری، پاسخ دهد. در این راستا، طراحی استراتژی‌های کنترل ریزشبکه باید قوی باشد تا بتواند در کنار شبکه برق شهری به درستی کار کند و مستقل از آن، استانداردهای کیفیت برق را حفظ کند.

هدف این آموزش تسهیل فرآیند یادگیری مدل‌سازی و شبیه‌سازی روش‌های کنترل مبدل‌های الکترونیک قدرت است که در رابط منابع انرژی توزیع شده قرار دارند. توسعه این آموزش پایه در مورد شبیه سازی کنترل ریزشبکه با استفاده از نرم افزار متلب و محیط سیمولینک در ابتدا پیشنهاد شد.

این آموزش به شرح زیر سازماندهی شده است: ابتدا مروری بر حالت‌های عملکرد ریزشبکه و روش‌های کنترل ارائه می‌شود و سپس پنج مطالعه موردی طراحی و شبیه‌سازی یا پیشنهاد می‌شوند، بر روی پلت فرم نرم‌افزار MATLAB-Simulink با تکنیک‌های مختلف کنترلی که برای ریزشبکه‌ها در حالت‌های عملیاتی مختلف اعمال می‌شوند.

اهمیت شبیه‌سازی ریزشبکه‌ها در سیمولینک متلب چیست؟

با توجه به اینکه مباحث مربوط به‌ ریزشبکه‌ها، به جز معدود کشورهای اروپایی که اقدام به پیاده‌سازی کرده‌اند، در مرحله تحقیق و توسعه است و همچنین پتانسیل‌های عظیم برای راه‌اندازی ‌ریزشبکه‌های منفصل از شبکه در کشور ما، لزوم ایجاد بستر مناسب و تهیه آموزش‌های مربوطه جهت شبیه‌سازی رفتار اینگونه سیستم‌ها، بیش از پیش بین دانشجویان و اساتید این زمینه ملموس است.

علاوه بر این، ابزارهای بسیار کاربردی و محیط شبیه‌سازی به نسبت واقعی در نرم‌افزار Simulink، بسیاری از مشکلات کدنویسی و شبیه‌سازی سیستم‌ها را برای دانشجوهای مهندسی رفع کرده است که از این ویژگی می‌توان به عنوان یک امتیاز بزرگ برای تسریع و تسهیل در امر شبیه‌سازی فرایند نام برد.

با گسترش روزافزون استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر که منجر به ایجاد شبکه‌های برق هوشمند در ابعاد مختلف شده است، نیاز به یادگیری نحوه شبیه‌سازی این به اصطلاح ریزشبکه‌ها، بیش از پیش در بین مهندسین و دانشجوهای مهندسی برق احساس می‌شود.

---------------------------------------------------

مناسب برای:

پیش‌ نیاز:

مدل‌سازی سیگنال کوچک و تحلیل پایداری ریزشبکه‌ها

---------------------------------------------------

نرم‌افزارهای مرتبط با آموزش:

MATLAB R2024a

---------------------------------------------------

محتوای این آموزش:

6 ساعت آموزش ویدئویی

فایل PDF یاداشت‌ها و اسلاید‌های آموزش مدرس

فایل پروژ‌های انجام شده در نرم افزار متلب

تالار پرسش و پاسخ دوره آموزشی

---------------------------------------------------

سرفصل‌های آموزش 

فصل اول:  مفهوم، ساختار و حالت‌های بهره‌برداری ریزشبکه‌ها

 تعریف و ساختار رایج ریزشیکه‌های الکتریکی

سطوح ولتاژ و منابع تشکیل دهنده ریزشبکه

وظایف اصلی سیستم‌های کنترل در ریزشبکه‌ها

چالش‌های کنترلی ریزشبکه (حالت متصل‌به شبکه)

چالش‌های کنترلی ریزشبکه (حالت جزیره‌ای)

تفاوت‌های ریزشبکه با شبکه برق معمولی

چالش‌های ادغام ریزشبکه‌ها به شبکه برق

مهمترین موضوعات تحقیقاتی در ریزشبکه‌ها

اهداف مهم کنترلی در ریزشبکه‌ها

الزامات کنترل ریزشبکه‌ها: الف) روابط حاکم و شبیه‌سازی تبدیلات پارک و کلارک در متلب-سیمولینک

الزامات کنترل ریزشبکه‌ها: ب) شبیه‌سازی حلقه قفل فاز (PLL) در متلب-سیمولینک

فصل دوم: کنترل سلسله مراتبی ریزشبکه‌ها

طرح مفهومی کنترل سلسله مراتبی در ریزشبکه‌های جریان متناوب

بلوک دیاگرام کنترلی لایه‌های کنترل محلی، ثانویه، مرکزی و کلی

معماری‌های کنترل

ساختار سطوح دوم و سوم کنترل ریزشبکه

اصلاح مشخصه‌های افتی توسط لایه سوم کنترل

توابع، استراتژی‌ها و مقیاس‌های زمانی: کنترل سلسله مراتبی در ریزشبکه‌ها

فصل سوم: شبیه‌سازی کنترل اولیه ریزشبکه‌های جریان متناوب در متلب-سیمولینک

ساختار سیتم‌های کنترل کلاسیک

استراتژی‌های کنترل برای مبدل‌های الکترونیک قدرت

شماتیک کلی برای سیستم کنترلی یک مبدل برق تحت شبکه (Grid-Following)

ساختار کنترلی یک مبدل برق تحت شبکه (Grid-Following)

شبیه‌سازی

شبیه‌سازی

شبیه‌سازی

شماتیک کلی برای سیستم کنترل یک مبدل برق تشکیل دهنده شبکه (Grid-Forming)

ساختار کنترلی یک مبدل برق تشکیل دهنده شبکه (Grid- Forming)

شبیه‌سازی

شبیه‌سازی

شبیه‌سازی

ساختار طرح‌های کنترل اولیه ریزشبکه‌ها، در مبدل‌های قدرت GFO و GFL

کنترل دروپ در ریزشبکه‌های متداول

دروپ-کنترل (لایه کنترل اولیه) در ریزشبکه‌ها

روابط حاکم یک منبع تولید پراکنده مبتنی‌بر اینورتر متصل‌به شبکه

کنترل دروپ برای شبکه‌های القایی (سلفی)

کنترل دروپ برای شبکه‌های مقاومتی

کنترل دروپ برای شبکه‌های مقاومتی-القایی

نتیجه‌گیری در مورد کنترل دروپ متعارف

مزایا و معایب روش کنترل دروپ 

ترکیب دروپ کنترل و امپدانس مجازی

شبیه‌سازی دروپ کنترل و امپدانس مجازی در متلب-سیمولینک

فصل چهارم: شبیه‌سازی کنترل ثانویه ریزشبکه‌های جریان متناوب در متلب-سیمولینک

قوانین و اهداف کنترل ثانویه در ریزشبکه‌ها

رفتار کنترل ثانویه در مقابل تنظیم فرکانس ولتاژ ریزشبکه‌ها

توابع اصلی کنترلی در لایه کنترل ثانویه

معماری‌های کنترل ثانویه

شبیه‌سازی کنترل ثانویه یک ریزشبکه با دو منبع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر در متلب-سیمولینک

شبیه‌سازی کنترل ثانویه غیرمتمرکز یک ریزشبکه با چهار منبع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر در متلب-سیمولینک