سیستم های ریزشبکه در حضور کنترلرهای مقاوم
در حالت کلی ریزشبکه (میکروگرید) یک سیستم مجتمع هیبریدی با خط DC و AC می باشد که در چندین باس دارای منابع تولید از نوع تجدیدپذیر و همچنین انواع بارهای خطی ، غیرخطی و دینامیکی می باشد که ممکن است در طول زمان تغییر کنند .
شکل زیر شماتیک کلی از یک ریزشبکه را نشان می دهد :
در این شکل منابع مختلف با استفاده از توان متناظر آن ها نشان داده شده اند و در مورد نوع این منابع DG در ادامه صحبت شده است .
آنچه در این بیان مهم است نحوه تحریک کنترلر در سیستم همه منظوره است ، بحث ریزشبکه در ارتباط نزدیک با تشخیص مناسب و هر چه سریعتر جزیره ای شدن است که از آن به عنوان شناسایی حالت جزیره ای عنوان می شود .
منابع DG در این شبکه از نوع تولید توان DC و سپس استفاده از اینورتر منبع ولتاژ جهت تبدیل توان به نوع AC می باشد . به این منظور شکل زیر را در نظر می گیریم .
البته می توان به جای کنترلر منبع ولتاژ (VSC) و به منظور کاهش هارمونیک ها و افزایش کنترل پذیری سیستم از کنترلر منبع جریان نیز استفاده کرد .
با این فرض و اینکه مقادیر فیلتر خروجی دارای پارامترهای مشخصی می باشند می توان مدلسازی را بر روی DG مورد نظر انجام داد . اما آنچه که مشخص است عدم قطعیت در مقادیر مقاومت ، راکتانس و سوسپتانس خروجی می باشد که بایستی در مدلسازی و طراحی کنترلر آن را در نظر داشت .
در طراحی سیستم کنترل استفاده از روش های مقاومی همچون مد لغزشی و کارهای مقاوم همچون H اینفینیتی و H2 می تواند در تحلیل این چنین مسائلی راه گشا باشد .
طراحی کنترل کننده با رویکرد مقاوم برای ریزشبکه
سیستم های قدرت نظیر ریزشبکه ها ، درایوها ، پایدارساز های سیستم قدرت و مبدل ها همواره در ساختار خود با عدم قطعیت مواجه هستند و طراحی کنترل کننده هایی نظیر PID و یا فازی می توانند بصورت محلی پایداری این سیستم ها را تضمین نمایند . به عنوان نمونه یک ریزشبکه بر روی مبدل منابعی نظیر باتری می تواند نامعین در نظر گرفته شود و سیستم کنترل مورد نظر باید بتواند این محدوده نامعینی را پوشش دهد .
در شکل بالا یک ریزشبکه نوعی که در می تواند در حالت اتصال به شبکه و یا جزیره ای قرار داشته باشد نمایش داده شده است . در این طراحی می توان مقاومت دیده شده از سمت مبدل و همچنین مقاومت شبکه و مقادیر فیلتر شکل دهی مبدل DC به DC خروجی را نامعین و همراه با عدم قطعیت در نظر گرفت ، از دیگر سو این مقادیر همواره تحت تاثیر منابع شبکه و مقاومت دیده شده از این منابع به خودی خود دارای نامعینی می باشند . به این منظور می توان از ساختارهای مقاوم در این گونه مدل ها بهره برد .
آموزش طراحی ریزشبکه قدرت
آموزش متلب
زیرمجموعه آموزش متلب شامل بخش های سیمولینک، کدنویسی و برنامه نویسی ترکیبی می باشد، در بخش سیمولینک، آموزش های مرتبط با محیط simulation متلب ارائه می گردد، اکثر شبیه سازی های قدرت در این بخش متمرکز می باشند که می توانند شامل الکترونیک قدرت، شبیه سازی سیستم های ریزشبکه، شبیه سازی منابع انرژی نو نظیر توربین های بادی، سلول خورشیدی، باتری، پیل سوختی، شبیه سازی انواع ماشین های الکتریکی و شبیه سازی سیستم های توزیع کوچک جهت مطالعات فیلتر باشد.
در بخش کدنویسی، آموزش های مرتبط با تابع نویسی و فراخوانی توابع ارائه می شود. به طور مشخص نیاز است تا دانشجویان مهندسی بتوانند در شبیه سازی های مرتبط با فرمول نویسی و یا مسائلی همچون پیاده سازی کنترل کننده ها و اجرای شبیه سازی های مرتبط با بهینه سازی، کنترل مقاوم و … نسبت به تابع نویسی در متلب اشراف داشته باشند.
نهایتا بخش برنامه نویسی ترکیبی که شامل ترکیب دو بخش بالایی می باشد، این نوع برنامه نویسی حول اهمیت اجرای برخی از بخش های شبیه سازی با کدنویسی در محیط سیمولینک می باشد. نرم افزار متلب با ارائه توابع قابل تعریف در محیط سیمولینک این امکان را به ما می دهد. دانشجویان مهندسی کنترل و قدرت می توانند از این امکان بیشترین بهره را در شبیه سازی های خود ببرند.
آموزش نرم افزار
در این بخش آموزش سایر نرم افزارها در دستور کار می باشد، سایر نرم افزارهای مهندسی برق شامل نرم افزار هومر، نرم افزار پی اسکد و گمز می باشد.
طراحی و پیاده سازی کنترلرها
این بخش بیشتر مختص دانشجویان کنترل می باشد که به آموزش و معرفی منابع برتر در طراحی سیستم های کنترل نظیر روش های خطی، غیرخطی، طراحی سیستم های کنترل مقاوم، بهینه سازی، طراحی انواع رویت گرها و آشنایی با سیستم های کنترل هوشمند می پردازد. دانشجویان مهندسی مکاترونیک و قدرت که نیاز به طراحی سیستم های کنترل دارند نیز می توانند از مطالب پیشرفته این بخش بهره ببرند.
ریزشبکه ها
این بخش به مطالعه مبحث اختصاصی ریزشبکه ها می پردازد. مطالعه ریزشبکه ها از نقطه نظر طراحی و پایداری ولتاژ و فرکانس و ارزیابی قابلیت اطمینان از موارد مورد نظر در این زیرمجموعه می باشد. ارائه این مبحث به جهت چرخش اکثر مطالب جدید در حوزه قدرت و کنترل به این مسئله می باشد.
میکروکنترلرها
در این زیرمجموعه به مطالعه مطالب آموزشی و معرفی مراجع برتر در زمینه میکروکنترلرها پرداخته می شود. میکروهای مورد مطالعه اغلب شامل میکروهای AVR، میکرو ARM و برنامه نویسی های مرتبط با این میکروها خواهد بود.
آموزش شبیه سازی میکروگرید در متلب
برای آموزش شبیهسازی میکروگرید در متلب، میتوانید از توابع و ابزارهای موجود در این نرمافزار استفاده کنید. مراحل زیر را میتوانید دنبال کنید:
-
تعریف مدل: ابتدا باید مدل میکروگرید خود را با استفاده از معادلات ریاضی مربوطه تعریف کنید. این معادلات شامل معادلات دینامیکی برق، اتصالات بین منابع تولید، بارها و شبکه توزیع است.
-
تعریف پارامترها: برای شبیهسازی میکروگرید، باید پارامترهای لازم مانند ظرفیت تولید و ظرفیت باتری را تعریف کنید. همچنین، باید بارهای مورد استفاده و رفتار آنها در طول زمان را مشخص کنید.
-
شبیهسازی: با استفاده از توابع متلب مربوط به شبیهسازی، میتوانید مدل را پیادهسازی کنید و شبیهسازی را انجام دهید. برای مثال، میتوانید از توابع ode45 یا ode15s برای حل معادلات دینامیکی استفاده کنید.
-
تحلیل نتایج: پس از اجرای شبیهسازی، میتوانید نتایج را تحلیل کرده و به دست آوردن پاسخهای مورد نظر خود بپردازید. میتوانید نمودارها و نتایج عددی را بررسی کنید تا به نتیجهگیری مناسب برسید.
آموزش شبیه سازی سلول خورشیدی در متلب
برای شبیهسازی سلول خورشیدی در محیط متلب، میتوانید از پکیجها و ابزارهای موجود در متلب استفاده کنید. در زیر یک راهنمای کلی برای آموزش شبیهسازی سلول خورشیدی در متلب آورده شده است:
-
مدل سلول خورشیدی را بررسی کنید: ابتدا با مدل سلول خورشیدی آشنا شوید و مفاهیم اصلی را درک کنید. سلول خورشیدی معمولاً به عنوان یک دیود نیمهرسانا عمل میکند و رفتار الکتریکی آن میتواند توسط معادلات معروف شبهقطعی و قطعی همانند معادلات شوتکی-دیودلی توصیف شود.
-
معادلات را پیادهسازی کنید: معادلات مربوط به سلول خورشیدی را با استفاده از محیط متلب پیادهسازی کنید. معمولاً از معادلات شوتکی-دیودلی برای توصیف خواص الکتریکی سلول خورشیدی استفاده میشود. برای این کار، مقادیر ویژگیهای مختلف مانند جریان نرمال شده (I_ph)، ولتاژ نرمال شده (V_ph)، ضریب عامل نرمال کاهش برداری ولتاژ (α) و ... را مشخص کنید.
-
شرایط مرزی را در نظر بگیرید: برای شبیهسازی صحیح سلول خورشیدی، شرایط مرزی را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، شرایط اولیه، شرایط مرزی برای نور خورشیدی و دما، و شرایط حالت پایدار سلول.
-
اعمال منابع خارجی: سلول خورشیدی میتواند تحت تأثیر نور خورشیدی بوده و همچنین با منابع خارجی مانند مقاومت بار، مشابه سازی شود. اعمال این منابع خارجی و نور خورشیدی در شبیهسازی خود را بررسی کنید.
-
شبیهسازی و تحلیل نتایج: با اجرای شبیهسازی در متلب، دادههای حاصل را تحلیل کنید و پارامترهای مهمی مانند جریان و ولتاژ خروجی را بررسی کنید. همچنین میتوانید نمودارها و نتایج دیگر را برای تجزیه و تحلیل عملکرد سلول خورشیدی رسم کنید.
آموزش شبیه سازی توربین بادی در متلب
شبیهسازی توربین بادی در متلب میتواند با استفاده از روشهای مختلفی صورت بگیرد. در ادامه، یک روند کلی برای آموزش شبیهسازی توربین بادی در متلب ارائه داده میشود:
-
مدلسازی توربین بادی: به عنوان قدم اول، نیاز است تا توربین بادی را مدلسازی کنید. برای این منظور، معادلات حاکم بر توربین بادی را تعریف کنید. این شامل معادلات پوسته توربین و معادلات دینامیکی آن است.
-
تعریف شرایط محیطی: برای شبیهسازی درست توربین بادی، نیاز است تا شرایط محیطی را تعریف کنید. این شامل سرعت باد، چگالی هوا، دمای هوا و فشار هوا است. شما میتوانید از دادههای واقعی یا شرایط استاندارد استفاده کنید.
-
رابطه بین شرایط محیطی و عملکرد توربین: برای مدلسازی دقیق توربین بادی، نیاز است تا رابطهای بین شرایط محیطی و عملکرد توربین (نظیر تولید برق) تعریف کنید. این رابطه ممکن است شامل نمودارهای کالیس-ویلتر و نمودارهای مشابه باشد.
-
پیادهسازی در متلب: حال که مدلسازی توربین بادی و رابطه بین شرایط محیطی و عملکرد آن را تعریف کردهاید، میتوانید آن را در متلب پیادهسازی کنید. برای این منظور، از ابزارها و توابع موجود در متلب استفاده کنید.
-
اعتبارسنجی و تجزیه و تحلیل نتایج: پس از پیادهسازی مدل، باید نتایج شبیهسازی را بررسی و تجزیه و تحلیل کنید. مقایسه عملکرد توربین بادی در شرایط ورودی مختلف و تحلیل اثرات آن را برروی تولید برق میتواند جزء فعالیتهای این مرحله باشد.
آموزش مبدل الکترونیک قدرت
مبدلهای الکترونیک قدرت، دستگاههایی هستند که برای تبدیل ولتاژ، جریان یا فرکانس بین سیستمهای الکترونیک قدرت استفاده میشوند. این مبدلها در صنایع مختلفی مانند صنعت خودروسازی، صنعت نیروگاهی، صنعت راهآهن و سایر برنامههای قدرت استفاده میشوند.
برای آموزش مبدلهای الکترونیک قدرت، شما باید به عناصر و مفاهیم پایه این مبدلها آشنا شوید. در ادامه، برخی از عناصر و مفاهیم پایه مبدلهای الکترونیک قدرت را برایتان توضیح میدهم:
-
ترانزیستورها: ترانزیستورها به عنوان کلیدهای الکترونیکی در مدارات مبدل قدرت استفاده میشوند. آنها به صورت مخابراتی، کنترل جریان یا ولتاژ را از ورودی به خروجی مبدل کنترل میکنند.
-
دیودها: دیودها به عنوان تحریک کنندههای تغییر جهت استفاده میشوند. آنها برای تبدیل جریان AC به DC و برعکس استفاده میشوند.
-
کپاسیتورها و باتریها: کپاسیتورها و باتریها برای ذخیره انرژی در مدارات مبدل استفاده میشوند و میتوانند به عنوان منابع تغذیه استفاده شوند.
-
ترانسها: ترانسها برای تغییر مقدار ولتاژ و جریان بین اینورتر و نیازهای بار استفاده میشوند.
-
IC (مدارهای مجتمع): مدارهای مجتمع الکترونیکی قدرت شامل تعداد زیادی قطعه الکترونیکی مختلف هستند که توسط یک پوسته مشترک به هم متصل شدهاند. این مدارها برای کاهش حجم، هزینه و افزایش کارایی مبدلهای الکترونیکی قدرت استفاده میشوند.