پایداری | متن کامل رایگان | تجزیه و تحلیل مکانیزم اثر ضریب تناسبی معادل کنترل اینرسی برای یک مولد بادی با فید مضاعف بر پایداری فرکانس در محیط‌های شدید - شهرساز | سایت تخصصی شهرسازی با هوش مصنوعی | شهرساز

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی را از Urbanity.ir بخواهید

…

ادامه ...

خرید درب شیشه ای سکوریت با بهترین قیمت از تتراگلس

ادامه ...

Wednesday, 26 June , 2024
امروز : چهارشنبه, ۶ تیر , ۱۴۰۳

آخرین اخبار »

شناسه خبر : 21546

ارسال

پرینتخانه » مقالات تاریخ انتشار : 11 ژوئن 2024 - 3:30 | 12 بازدید | ارسال توسط : riazat

پایداری | متن کامل رایگان | تجزیه و تحلیل مکانیزم اثر ضریب تناسبی معادل کنترل اینرسی برای یک مولد بادی با فید مضاعف بر پایداری فرکانس در محیط‌های شدید

۱٫ معرفی محیط‌های شدید مانند باد شدید، سرمای شدید و تشعشعات فرابنفش قوی باعث اختلال شدید در عملکرد پایدار توربین‌های بادی قطبی شده است که منجر به کمبود جدی در قابلیت پاسخ اینرسی سیستم قدرت و برجسته شدن مشکلات فرکانس گذرا می‌شود. [۱]. هنگامی که منبع تغذیه قطع شود، روند کار تحقیقات علمی قطب جنوب […]

۱٫ معرفی

محیط‌های شدید مانند باد شدید، سرمای شدید و تشعشعات فرابنفش قوی باعث اختلال شدید در عملکرد پایدار توربین‌های بادی قطبی شده است که منجر به کمبود جدی در قابلیت پاسخ اینرسی سیستم قدرت و برجسته شدن مشکلات فرکانس گذرا می‌شود. [۱]. هنگامی که منبع تغذیه قطع شود، روند کار تحقیقات علمی قطب جنوب را به تاخیر می اندازد، عملکرد تجهیزات را تهدید می کند و حتی جان محققان علمی را به خطر می اندازد. [۲]. بنابراین، در محیط‌های شدید مختلف، سیستم‌های قدرت قطبی نیاز به تامین برق مطمئن و قابل اعتماد دارند. از آنجایی که فناوری کنترل اینرسی مجازی ژنراتورهای بادی با تغذیه مضاعف (DFWGs) همچنان در حال بهبود است، می تواند پشتیبانی از اینرسی دینامیکی کافی برای سیستم برای حفظ ثبات فرکانس سیستم و اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم فراهم کند. [۳]. بنابراین، مطالعه اینکه چگونه DFWG ها از طریق اینرسی مجازی خود بر پایداری فرکانس سیستم تأثیر می گذارند، اهمیت زیادی دارد.

در حال حاضر، هنگامی که محققان داخلی و خارجی تأثیر ضرایب نسبت کنترل اینرسی DFWGها را بر پایداری فرکانس سیستم‌های آن مطالعه کرده‌اند، توجه اصلی، کنترل اینرسی مجازی اضافی برای DFWG در مناطق پایانی ارسال و دریافت به طور جداگانه است. با این حال، عدم توجه به اعمال همزمان کنترل اینرسی به DFWG در هر دو منطقه پایانی ارسال و دریافت وجود دارد. توجه کمتری به مکانیسم تأثیر ضریب نسبت پیوند کنترل اینرسی مجازی DFWG در سیستم دو ناحیه ای به هم پیوسته بر روی پایداری فرکانس سیستم می شود. با تجزیه و تحلیل یک سیستم اتوبوس بی نهایت تک ماشینی از طریق شبیه سازی حوزه زمانی، یک DFWG می تواند ثبات فرکانس سیستم قدرت خود را در صورت اغتشاشات جزئی افزایش دهد، اما می تواند آن را در صورت اختلالات عمده کاهش دهد. [۴]. هنگامی که یک سیستم پیچیده‌تر به هم پیوسته دو ناحیه‌ای مختل می‌شود، اینرسی سیستم ارسال/دریافت تأثیر پیچیده‌تری بر انرژی گذرای سیستم خواهد داشت. برای بررسی پایداری گذرا سیستم DFWG، اینرسی مجازی به انتهای فرستنده و گیرنده در [۵]. پایداری گذرا سیستم کاهش می‌یابد اگر منحنی‌های توان ماشین سنکرون و DFWG به طور فعال پس از اختلال در سیستم عبور کنند. اگر عبور غیرفعال انجام شود، پایداری موقت سیستم بهبود می یابد. تأثیر ضریب تناسبی کنترل اینرسی بر تثبیت فرکانس سیستم در مطالعه شد [۶]. با در نظر گرفتن کنترل تمایز متناسب فرکانس تکمیلی تحت اختلالات کوچک، ثابت زمانی اینرسی معادل DFWG محاسبه شد. بر این اساس مدل پاسخ فرکانسی سیستم قدرت با در نظر گرفتن ادغام توان باد در کنترل تنظیم فرکانس ساخته شده است. بر اساس تئوری کنترل سنتی، از طریق مدل‌سازی سیگنال کوچک و تحقیق ارزش ویژه، روش تحقق گشتاور DFWG و تاخیر توان در [۷]; نویسندگان نشان دادند که چگونه این دو فناوری بر ثبات فرکانس تأثیر می‌گذارند. آنها به این نتیجه رسیدند که افزایش ثابت زمانی اینرسی سیستم گیرنده و افزایش ثابت زمانی اینرسی سیستم پایانه فرستنده تقریباً تأثیر معکوس بر سطح پایداری گذرا شبکه برق دارد. برای بهبود پایداری همگام سازی یک توربین بادی مبتنی بر DFIG، روش پارتیشن D برای تعیین منطقه پایدار سیستم در [۸]. جفت بین قابلیت اطمینان و انحراف فرکانس بیشتر با توسعه یک مدل جدید قابلیت اطمینان حساس به فرکانس ژنراتور الکتریکی در [۹].

محققان “نظریه هم ارزی مرکز اینرسی منطقه ای” را برای تجزیه و تحلیل مکانیسم داخلی پایداری فرکانس در سیستم های به هم پیوسته و گروه ژنراتورهای سنکرون که به برق قوی متصل هستند و ویژگی های فرکانس گذرای مشابهی را در یک منطقه مشترک دارند، پیشنهاد کرده اند. در تحلیل پایداری حالت‌های گذرا در سیستم‌ها، مطالعه مکانیسم داخلی پایداری فرکانس در سیستم‌های بهم پیوسته منطقه‌ای با استنتاج معادله حرکت روتور در مرکز اینرسی هر ناحیه مهم است. [۱۰]. آکادمیک یوشنگ ژو پیشنهاد کرد که مکانیسم داخلی پایداری فرکانس را پس از اختلالات بزرگ و کوچک از منظر انرژی گذرا تجزیه و تحلیل کند. بیان تابع انرژی گذرا سیستم قدرت پس از دسترسی به نیروی باد در مقیاس بزرگ در استخراج شد [۱۱,۱۲,۱۳]. نویسندگان تغییر انرژی گذرا سیستم را در طول فرآیند گذرا پس از اختلال در سیستم تجزیه و تحلیل کردند و سپس تاثیر دسترسی به نیروی باد را بر پایداری گذرا فرکانس سیستم مورد مطالعه قرار دادند.

بیشتر ادبیات موجود بیان حوزه زمانی پاسخ فرکانس سیستم را بر اساس تئوری کنترل اینرسی یکپارچه توربین بادی استخراج می‌کند، سپس مکانیسم داخلی پایداری فرکانس سیستم را تحلیل می‌کند. چنین مطالعاتی به قانون تغییرات فرکانس سیستم و مکانیسم داخلی در اولین چرخه نوسان توجه کمتری دارد. این نظر که پاسخ یک DFWG یک پاسخ اینرسی است در پیشنهاد شد [۱۴]. در مقایسه با یک ژنراتور سنکرون، با استفاده از مفاهیم اینرسی مجازی و ضریب میرایی آنالیز می‌شود، اما قانون تغییرات فرکانس در دوره نوسان اول سیستم مورد مطالعه قرار نمی‌گیرد. ویژگی‌های دینامیکی زاویه توان DFIG مشخص می‌شوند و یک مدل گذرا مرتبه دوم ایجاد می‌شود. تأثیر متغیرهای سیستم بر پایداری گذرا به صورت کمی بررسی شده است [۱۵].

مکانیسم عملکرد نوسان زاویه توان و رفتار دینامیکی فرکانس ریزشبکه پس از پیچیده شدن اغتشاش پیچیده می‌شود. در فرآیند نوسان ریزشبکه، نوسان زاویه قدرت، توزیع توان الکترومغناطیسی مجموعه‌های ژنراتور در ریزشبکه را تغییر می‌دهد، تغییر گشتاور را تسریع می‌کند و بر تغییر فرکانس تأثیر می‌گذارد. مشخص کردن دینامیک فرکانس ریزشبکه و نوسان زاویه توان می تواند مبنایی نظری برای تحلیل استراتژی کنترل ریزشبکه فراهم کند، خطر عملیات شبکه را کاهش دهد و ثبات فرکانس سیستم های ریزشبکه را بهبود بخشد. [۱۶,۱۷].

بنابراین، این مقاله DFWG را در محیط‌های شدید قطبی به عنوان هدف تحقیق در نظر می‌گیرد. در مرحله اول، مدل معادل یک مرکز اینرسی دو ناحیه ای ایجاد می شود و تأثیر اینرسی مجازی DFWG بر معادله حرکت روتور یک ماشین سنکرون مرکز اینرسی دو ناحیه ای تحلیل می شود. سپس، از منظر تابع انرژی گذرا، تجزیه و تحلیل تاثیر جهت‌های نوسان زاویه قدرت سیستم و ضرایب نسبت کنترل معادل اینرسی متفاوت را بر انرژی گذرا در طول فرآیندهای شتاب و کاهش سرعت در طول یک خطای اتصال کوتاه سه فاز بررسی می‌کند. و افزایش بار در سیستم دو ناحیه ای به هم پیوسته با DFWG رخ می دهد و سپس مکانیسم تأثیر پایداری فرکانس سیستم مورد مطالعه قرار می گیرد. در نهایت، بزرگترین انحراف فرکانس سیستم برای ارزیابی پایداری فرکانس سیستم پیشنهاد شده است.

۳٫ مدل معادل دو مرکز منطقه ای اینرسی

با فرض اینکه حالت بی ثباتی سیستم پس از ایجاد اختلال بزرگ یا کوچک، حالت دو ماشینی باشد، ماشین های سنکرون در دو طرف سیستم با توجه به جهت انتقال نیرو در گروه فرستنده و گروه گیرنده طبقه بندی می شوند. خط تماس؛ در اینجا G1 گروه فرستنده (گروه S) و G2 گروه گیرنده (گروه R) است. [۲۱]. DFWG به طور مستقیم به گذرگاه های اتصال شبکه گروه فرستنده و گروه گیرنده متصل است. مدل سیستم دو ماشینی در نشان داده شده است شکل ۲.

“نظریه معادل مرکز اینرسی منطقه ای” نشان می دهد که ثابت زمانی اینرسی مرکز اینرسی منطقه ای را می توان به صورت بیان کرد.

اچ = \sum_{من = ۱}^{n} {اچ}_{من}

، جایی که اچ_من ثابت زمانی اینرسی ماشین های سنکرون در منطقه است [۲۲]. متفاوت از اینرسی چرخشی ژنراتور سنکرون سنتی، اینرسی مجازی یک DFWG با تغییر توان خروجی اکتیو توربین بادی به دست می‌آید. بنابراین، هنگامی که یک DFWG مستقیماً به انتهای فرستنده/دریافت کننده یک سیستم قدرت متصل می شود، اینرسی کل ناحیه متصل را تغییر نمی دهد. با این حال، قدرت الکترومغناطیسی و مکانیکی ژنراتورهای سنکرون در همان منطقه به ترتیب کاهش می یابد. با توجه به تعریف ثابت زمانی اینرسی مرکز اینرسی منطقه ای و ماهیت فیزیکی چگونگی دستیابی یک DFWG به پاسخ اینرسی، می توان فهمید که ثابت زمانی اینرسی، توان مکانیکی و توان الکترومغناطیسی مرکز اینرسی منطقه ای، پس از اتصال DFWG، می تواند به صورت زیر نشان داده شود:

$\{\begin{cases} {اچ}^{“} = اچ \\ پ_{متر}^{“} = پ_{متر} - پ_{میلی وات} \\ پ_{ه}^{“} = پ_{ه} - پ_{او} \end{cases}$

(۱۴)

جایی که اچ و اچثابت‌های زمانی اینرسی معادل مرکز اینرسی منطقه‌ای را قبل و بعد از اتصال DFWG ارائه دهید. پ_متر و پ_مترقدرت مکانیکی معادل مرکز اینرسی منطقه ای قبل و بعد از اتصال DFWG را نشان می دهد. پ_ه“، پ_ه نشان دهنده قدرت الکترومغناطیسی معادل مرکز اینرسی منطقه ای قبل و بعد از اتصال DFWG. پ_{میلی وات} و پ_او به ترتیب قدرت مکانیکی و توان الکترومغناطیسی DFWG را نشان می دهد.

از معادله حرکت روتور DFWG [23]می توان فهمید که توان مکانیکی و قدرت الکترومغناطیسی DFWG را می توان به صورت زیر بیان کرد:

$پ_{میلی وات} - پ_{او} = ۲ {اچ}_{برای} \frac{د اوه}{د تی}$

(۱۵)

جایی که اچ_برای نشان دهنده ثابت زمانی اینرسی معادل DFWG است. اوه سرعت چرخش ژنراتورهای سنکرون در ناحیه DFWG را نشان می دهد.

با فرض اینکه فرکانس ماشین سنکرون گروه S به فرکانس گروه R منتهی شود، بیان معادله حرکت روتور برای ماشین های سنکرون در هر دو طرف سیستم مطابق با [۲۴].

$\begin{array}{l} \begin{array}{l} \frac{د^{۲} د_{اس}}{د {تی}^{۲}} = \frac{۱}{۲ {اچ}_{اس}} [(P_{Sm} - P_{Smw}) - (P_{Se} - P_{Sew})] = \frac{۱}{۲ H_{S}} ((P_{Sm} - P_{Se}) - (P_{S mw} - P_{Sew})] \\ = \frac{۱}{۲ H_{S}} (P_{Sm} - P_{Se} - ۲ H_{virS} \frac{d ω_{S}}{d t}] \end{array} \\ \begin{array}{l} \frac{d^{۲} δ_{R}}{d t^{۲}} = \frac{۱}{۲ H_{R}} ((P_{Rm} - P_{Rmw}) - (P_{Re} - P_{Rew})] = \frac{۱}{۲ H_{R}} ((P_{Rm} - P_{Re}) - (P_{Rmw} - P_{Rew})] \\ = \frac{۱}{۲ H_{R}} (P_{Rm} - P_{Re} - ۲ H_{virR} \frac{d ω_{R}}{d t}] \end{array} \end{array}$

(۱۶)

$\frac{d^{۲} δ_{SR}}{d t^{۲}} = (\frac{P_{S m}}{۲ H_{S}} - \frac{P_{Rm}}{۲ H_{R}}) - (\frac{P_{Se}}{۲ H_{S}} - \frac{P_{Re}}{۲ H_{R}}) - (\frac{H_{virS}}{H_{S}} \frac{d ω_{S}}{d t} - \frac{H_{virR}}{H_{R}} \frac{d ω_{R}}{d t}) = P_{m} - P_{e} - Δ P_{W}$

(۱۷)

where $δ_{S}$ and $δ_{R}$ represent the equivalent rotor angles for groups S and R, respectively; $δ_{SR}$ = $δ_{S}$ − $δ_{R}$ is the system rotor angle; P_Sm, P_Se, P_Rm, and P_Re are the equivalent mechanical and electromagnetic powers of synchronous machines in groups S and R before the DFWG is linked; P_Smw, P_Sew, P_Rmw, and P_Rew are the mechanical and electromagnetic powers of DFWGs within groups S and R; H_S and H_R are the inertia time constants of synchronous machines; H_virS and H_virR are the equivalent inertia time constants of DFWGs; ω_S and ω_R are the rotational speeds of synchronous machines; P_m and P_e are the equivalent mechanical and electromagnetic powers of the system; ΔP_W is the variation in equivalent power resulting from the connection of the DFWG.

۶٫ Case Study Analysis

The classic virtual inertia control method is employed to construct the DFWG model in PSASP 7.4.1 [28]. با معرفی سیگنال های انحراف فرکانس ریزشبکه قطبی، تنظیماتی بر روی توان فعال و سرعت روتور DFWG انجام می شود تا توان دینامیکی فعال برای ریزشبکه قطبی را پشتیبانی کند. در نرم افزار PSASP 7.4.1، یک سیستم به هم پیوسته دو ناحیه ای ساخته شده است، که در آن مزرعه بادی به طور معادل توسط یک DFWG منفرد متصل به اتوبوس های B3 و B4 نشان داده می شود. ثابت های زمانی اینرسی ژنراتورهای سنکرون در دو طرف سیستم،

{اچ}_{اس} = ۴ س

{اچ}_{آر} = ۵ س

{اچ}_{eqS} = {اچ}_{اس} \times ({اچ}_{آر} - {اچ}_{اس}) / {اچ}_{آر} = ۰ . ۸

{اچ}_{eqR} = {اچ}_{آر} \times ({اچ}_{آر} - {اچ}_{اس}) / {اچ}_{اس} = ۱ . ۲۵

به همراه متغیرهای مربوط به توربین های بادی و ژنراتورهای سنکرون، به تفصیل در این مقاله آمده است جدول ۳ و جدول ۴.

برای ارزیابی پایداری فرکانس سیستم تحت سناریوهای مختلف، قدر مطلق حداکثر انحراف فرکانس | $D f_{SR}_حداکثر$ | به عنوان شاخصی برای ارزیابی پایداری فرکانس سیستم اتخاذ شده است. زمانی که مقدار مطلق حداکثر انحراف فرکانس | $D f_{SR}_حداکثر$ | کاهش می یابد، ثبات فرکانس سیستم تقویت می شود. برعکس، هنگامی که افزایش می یابد، ثبات فرکانس سیستم ضعیف می شود.

در مطالعه موردی، پنج سناریو مختلف بر اساس سیستمی که اختلالات قابل توجهی (اتصال کوتاه سه فاز) و اغتشاشات جزئی را تجربه می‌کند، با تغییرات در ضرایب متناسب حلقه کنترل اینرسی معادل DFWG تنظیم می‌شود. پارامترهای خاص برای هر سناریو در جزئیات ذکر شده است جدول ۵.

۶٫۱٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز-تحلیل شبیه سازی پایداری فرکانس سیستم

در سناریوهای مختلف، توان الکترومغناطیسی خروجی DFWG و ماشین‌های سنکرون در جدول ۶.

۶٫۱٫۱٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز $ک_{اس} / {اچ}_{eqS} - ک_{آر} / {اچ}_{eqR} \geq ۰$ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

با بارهای فعال L1 و L2 به ترتیب ۱۱۰۰ مگاوات و ۲۰۰ مگاوات می باشد. یک خطای زمین سه فاز در باس B8 ایجاد می شود که ۰٫۱ ثانیه طول می کشد. شکل ۵a-d سرعت سیستم، خروجی توان فعال DFWG W1، W2 و نوسانات فرکانس سیستم قبل و بعد از خطا را نشان می دهد. که در شکل ۵، t0 نشان دهنده زمان شروع خطا است،

{تی}_{تی}

نشان دهنده زمان پایان خطا و

{تی}_{تو}

نشان دهنده زمانی است که فرکانس به اوج می رسد. نتایج ارزیابی پایداری فرکانس سیستم در ارائه شده است جدول ۷.

همانطور که در نشان داده شده است شکل ۵a–d، در

[t_{۰}, t_{τ}]

, the system experiences a three-phase short circuit, which causes ω_SR to accelerate from ω_۰ to ω_τ and the terminal voltages at W1 and W2 incline to 0.38 p.u. and 0.23 p.u., respectively. When the terminal voltage is less than 0.4 p.u., the DFWG rotor-side converter’s low-voltage ride-through control response activates, locking the integral loop of active power under normal operating conditions. Consequently, virtual inertia cannot offer dynamic active power supply to the polar microgrid by changing the DFWG’s active power reference value [29].

که در

[t_{τ}, t_{u}]

, the fault is cleared, and ω_SR decelerates from ω_τ to ω_۰, Due to the system frequency fluctuations after fault clearance, the DFWG demonstrates good low-voltage ride-through capability, leading to a rapid recovery of terminal voltages. The virtual inertia of the DFWG responds to the system frequency changes [30]، و قدرت الکترومغناطیسی خروجی DFWG W1 و W2 افزایش می یابد، همانطور که در نشان داده شده است شکل ۵قبل از میلاد مسیح.

مقایسه مورد A با مورد B و مورد C، ضریب متناسب کنترل اینرسی معادل DFWG

ک_{SB} / {اچ}_{eqSB} - ک_{RB} / {اچ}_{eqRB} > ک_{SC} / {اچ}_{eqSC} - ک_{RC} / {اچ}_{eqRC} > ک_{بر} / {اچ}_{eqSA} - ک_{RA} / {اچ}_{eqRA} = ۰

. در مرحله کاهش سرعت سیستم، انرژی گذرا ارائه شده توسط DFWG

V_{WdecB} > V_{WdecC} > V_{WdecA} = ۰

، انرژی گذرا سیستم

V_{سل} > V_{TC} > V_{رو به رو}

و مقدار مطلق حداکثر انحراف فرکانس،

|D f_{SRB_حداکثر}| > |D f_{SRC_حداکثر}| > |D f_{SRA_حداکثر}|

، منجر به کاهش پایداری فرکانس سیستم می شود. در مقایسه با مورد C، مورد B دارای ضریب متناسب بزرگتری در کنترل اینرسی معادل DFWG است که منجر به افزایش انرژی گذرا ارائه شده توسط DFWG و انرژی گذرا سیستم در طول فاز کاهش سرعت سیستم می‌شود و در نتیجه ثبات فرکانس سیستم کاهش می‌یابد. همانطور که در نشان داده شده است شکل ۵د

مطابق با جدول ۷، هنگامی که سیستم دچار خطای اتصال کوتاه سه فاز می شود، پایداری فرکانس ها در موارد A، B و C همگی کاهش یافته و مقادیر مطلق انحرافات فرکانس حداکثر کاهش یافته است.

|D f_{SR}_حداکثر|

در مورد B و مورد C به ترتیب ۰٫۰۵۶۳ هرتز و ۰٫۰۳۳۸ هرتز نسبت به مورد A افزایش می یابند. بنابراین مورد A دارای قوی ترین ثبات فرکانس است و مورد C پس از آن و مورد B ضعیف ترین است. رابطه بین موارد الف، ب، ج است

ک_{SB} / {اچ}_{eqSB} - ک_{RB} / {اچ}_{eqRB} > ک_{SC} / {اچ}_{eqSC} - ک_{RC} / {اچ}_{eqRC}

> ک_{بر} / {اچ}_{eqSA} -

ک_{RA} / {اچ}_{eqRA}

= ۰; بنابراین، ما می توانیم نشان دهیم که، زمانی که سیستم یک خطای اتصال کوتاه سه فاز را تجربه می کند، ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG بیش از ۰ است که منجر به کاهش پایداری فرکانس سیستم می شود. علاوه بر این، افزایش قدر مطلق ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG برای پایداری فرکانس سیستم نامطلوب است.

علاوه بر این، افزایش ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG برای پایداری فرکانس سیستم نامطلوب است.

۶٫۱٫۲٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز $ک_{اس} / {اچ}_{eqS} - ک_{آر} / {اچ}_{eqR} \leq ۰$ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

بارهای L1 و L2 به ترتیب دارای توان فعال ۲۰۰ مگاوات و ۱۱۰۰ مگاوات هستند. یک خطای اتصال کوتاه سه فاز به زمین در باس B8 رخ می دهد که ۰٫۰۵ ثانیه باقی می ماند. شکل ۶ فرکانس سیستم، سرعت سیستم، توان اتصال، خروجی فعال توربین بادی و نوسان فرکانس سیستم قبل و بعد از خطا را نمایش می دهد. نتایج ارزیابی پایداری فرکانس سیستم در نشان داده شده است جدول ۷.

همانطور که در نشان داده شده است شکل ۶a–d، در

[t_{۰}, t_{τ}]

, a three-phase short circuit fault occurs in the system. The ω_SR accelerates from ω_τ to ω_τ, and the terminal voltages drop to 0.3 p.u. and 0.24 p.u., respectively. The integral component of active power under regular operating conditions is locked, preventing the wind turbine from providing dynamic active power support to the polar microgrid. In

(t_{τ}, t_{u}]

, the fault ends, and ω_SR decelerates from ω_τ to ω_۰. The virtual inertia response of the DFWG W1 and W2 leads to an increase in electromagnetic power output, as shown in Figure 6b,c.

Compared to Case A, in Cases D and E, the DFWG equivalent inertia control coefficient

K_{SD} / H_{eqSD} - K_{RD} / H_{eqRD}

﹤

K_{SE} / H_{eqSE} - K_{RE} / H_{eqRE} < K_{SA} / H_{eqSA} - K_{RA} / H_{eqRA} = ۰

. This occurs during the system deceleration phase. This results in the DFWG providing transient energy to enhance the system transient energy,

V_{TD} < V_{TE} < V_{TA}

, reduce the absolute value of the maximum frequency deviation,

|Δ f_{SRD_\max}| < |Δ f_{SRE_\max}| < |Δ f_{SRA_\max}|

, and improve system frequency stability. When comparing Case D to Case E, the absolute value of the DFWG equivalent inertia control coefficient increases, leading to a decrease in the transient energy provided by the DFWG and the system transient energy during the deceleration phase, resulting in enhanced frequency stability, as shown in Figure 6d.

According to Table 7, the absolute values of the maximum frequency deviations

|Δ f_{SR}_\max|

in Cases D and E are reduced by 0.0305 Hz and 0.0166 Hz compared to Case A. This indicates that when the system experiences a three-phase short circuit fault, a DFWG equivalent inertia control coefficient less than zero enhances system frequency stability. Moreover, an increase in the absolute value of the DFWG equivalent inertia control coefficient is advantageous for system frequency stability.

۶٫۲٫ Load Surge: System Frequency Stability Simulation Analysis

۶٫۲٫۱٫ Load Surge $K_{S} / H_{eqS} - K_{R} / H_{eqR} \geq ۰$ Simulation Analysis

The active loads L1 and L2 is 800 MW and 300 MW, respectively. A load increase of 500 MW for L2 is set between 1.0 and 2.0 s, leading to a drop in the system frequency. Figure 7 illustrates the system frequency, system speed, tie-line power, wind turbine active output, and system frequency fluctuation before and after the disturbance. The results of the system frequency stability assessment are presented in Table 8.

As shown in Figure 7a–d, when the system load experiences a sudden increase, the virtual inertia response of the DFWG W1 and W2 leads to an increase in output electromagnetic power. Due to the inertia response

H_{vir ۰ A} = H_{vir ۰ B} = H_{vir ۰ C}

, H_vir0 quickly reaches its maximum value and then starts to decline. Therefore, the transient energy provided by the DFWG during the system acceleration phase is greater than during the deceleration phase,

|V_{WincA}^{'}| > |V_{WdecA}^{'}|

|V_{WincB}^{'}| > |V_{WdecB}^{'}|

|V_{WincC}^{'}| > |V_{WdecC}^{'}|

, the transient energy provided by the DFWG in the acceleration phase predominantly determines the final transient energy.

In comparison to Case A, in Cases B and C, the proportional coefficient of the DFWG equivalent inertia control is $K_{SB} / H_{eqSB} - K_{RB} / H_{eqRB} > K_{SC} / H_{eqSC} - K_{RC} / H_{eqRC} > K_{SA} / H_{eqSA} - K_{RA} / H_{eqRA}$ $= ۰$ . In $(t_{۰}^{'}, t_{τ}^{'}]$ , the system speed ω_SR accelerates from ω′_۰ reverse to ω′_τ, and the DFWG provides transient energy.

In $(t_{τ}^{'}, t_{u}^{'}]$ , the ω_SR decelerates from ω′_τ reverse to ω′_۰, and the DFWG provides transient energy $V_{WdecB}^{'} > V_{WdecC}^{'} > V_{WdecA}^{'} = ۰$ .

Therefore, the final transient energy is

V_{WB}^{'} < V_{WC}^{'} < V_{WA}^{'} = ۰

, provided by the DFWG; the system transient energy is

V_{TB}^{'} < V_{TC}^{'} < V_{TA}^{'}

; the absolute value of the maximum deviation of the system frequency is

|Δ f_{SRB_\max}| < |Δ f_{SRC_\max}| < |Δ f_{SRA_\max}|

. These are critical factors in enhancing the system frequency stability. In comparison to Case C, in Case B, the absolute value of the DFWG equivalent inertia control coefficient increases. This results in a decrease in the transient energy provided by the DFWG and the system transient energy, thereby enhancing the system frequency stability, as shown in Figure 7d.

As indicated in Table 8, the absolute values of the maximum frequency deviation

|Δ f_{SR}_\max|

in Cases B and C are reduced by 0.07125 Hz and 0.0399 Hz, respectively, compared to Case A. This signifies an improvement in system frequency stability. Moreover, an increase in the DFWG equivalent inertia control coefficient is advantageous for enhancing system frequency stability.

۶٫۲٫۲٫ Load Surge $K_{S} / H_{eqS} - K_{R} / H_{eqR} \geq ۰$ Simulation Analysis

The active loads L1 and L2 is 300 MW and 800 MW, respectively. A sudden increase of 800 MW in load L1 is applied from 1.0 to 2.0 s, leading to a drop in system frequency. Figure 8 illustrates the situation of system frequency, system speed, tie-line power, wind turbine active output, and system frequency fluctuations before and after the disturbance. The results of the system frequency stability assessment are presented in Table 8.

As depicted in Figure 8a–d, with the sudden increase in system load, the virtual inertia response of the DFWG W1 and W2 leads to an increase in electromagnetic power output. Following the inertia response of DFWG,

H_{vir ۰ A} = H_{vir ۰ D} = H_{vir ۰ E}

, the transient energy provided by the DFWG during the system acceleration phase surpasses that during the deceleration phase,

|V_{WincA}^{'}| > |V_{WdecA}^{'}|

|V_{WincD}^{'}| > |V_{WdecD}^{'}|

|V_{WincE}^{'}| > |V_{WdecE}^{'}|

. Consequently, the transient energy ultimately provided by the DFWG is primarily determined by the transient energy supplied during the system acceleration phase.

Compared with Case A, in Case D and Case E, the DFWG equivalent inertia control coefficient is $K_{SD} / H_{eqSD} - K_{RD} / H_{eqRD} < K_{SE} / H_{eqSE} - K_{RE} / H_{eqRE}$ $< K_{SA} / H_{eqSA} - K_{RA} / H_{eqRA} = ۰$ . In $(t_{۰}^{'}, t_{τ}^{'}]$ , the system speed ω_SR accelerates from ω′_۰ reverse to ω′_τ, during this, the DFWG supplies transient energy is $V_{WincD}^{'} > V_{WincE}^{'} > V_{WincA}^{'} = ۰$ .

In $[{تی}_{تی}^{“} ، {تی}_{تو}^{“}]$ ، اوه_SR کند می شود از اوه_تی معکوس به اوه“_۰در طی این، DFWG انرژی گذرا را تامین می کند، $V_{WdecD}^{“} < V_{WdecE}^{“} < V_{WdecA}^{“} = ۰$ .

بنابراین، انرژی گذرا،

V_{WD}^{“} > V_{ما}^{“} > V_{WA}^{“} = ۰

ارائه شده توسط DFWG، انرژی گذرا سیستم،

V_{TD}^{“} > V_{THE}^{“} > V_{رو به رو}^{“}

، مقدار مطلق فرکانس سیستم،

|D f_{SRD_حداکثر}| > |D f_{SRE_حداکثر}|

> |D f_{SRA_حداکثر}|

، و ثبات فرکانس سیستم همگی کاهش می یابد. در مقایسه با مورد E، در مورد D، مقدار مطلق ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG افزایش می‌یابد. انرژی گذرا ارائه شده توسط DFWG و انرژی گذرا سیستم بیشتر افزایش می یابد که منجر به کاهش بیشتر پایداری فرکانس سیستم می شود، همانطور که در نشان داده شده است. شکل ۸د

همانطور که در جدول ۸، قدر مطلق حداکثر انحراف

|D f_{SR}_حداکثر|

فرکانس سیستم در مورد D و مورد E به ترتیب ۰٫۰۲۷۲ هرتز و ۰٫۰۱۰۸ هرتز در مقایسه با مورد A افزایش می یابد. این نشان دهنده کاهش پایداری فرکانس سیستم است و افزایش قدر مطلق ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG نامطلوب است. برای ثبات فرکانس سیستم

۷٫ نتیجه گیری

در این مقاله، تأثیر ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG بر روی انرژی گذرا با الصاق کنترل اینرسی مجازی DFWGها در هر دو منطقه ارسال و دریافت در همان زمان که خطاهای اتصال کوتاه سه فاز و افزایش بار ناگهانی رخ می‌دهد، بررسی می‌شود. علاوه بر این، مکانیسم‌های ذاتی پایداری فرکانس سیستم بررسی می‌شوند و رویکرد ارزیابی پایداری فرکانس سیستم با استفاده از حداکثر انحراف فرکانس انجام می‌شود. نتایج این مقاله بینش هایی را در مورد بهینه سازی راه اندازی DFWG برای اطمینان از منبع تغذیه قابل اعتماد در ایستگاه های تحقیقاتی قطبی ارائه می دهد، بنابراین در زمینه سیستم های انرژی پایدار تحت شرایط شدید کمک می کند. نتیجه گیری های اصلی در ادامه خلاصه می شود.

مدل معادل دو مرکز منطقه‌ای اینرسی ساخته می‌شود، و تحلیل دقیقی بر روی تأثیر اینرسی مجازی DFWG هنگامی که مستقیماً به ریزشبکه قطبی در معادله حرکت روتور دو مرکز اینرسی منطقه‌ای متصل است، انجام می‌شود.

از منظر انرژی گذرا سیستم، اثرات ضریب متناسب ضریب متناسب معادل کنترل اینرسی مجازی DFWG در دو منطقه بر انرژی گذرا در هنگام وقوع خطاهای اتصال کوتاه سه فاز و نوسانات بار مورد بررسی قرار می‌گیرد. این مکانیسم تنظیمی کنترل اینرسی معادل DFWG بر روی پایداری فرکانس سیستم را روشن کرد و یک مبنای نظری مهم برای تجزیه و تحلیل پایداری فرکانس سیستم ارائه کرد.

خطاهای اتصال کوتاه سه فاز می تواند منجر به افزایش فرکانس ریزشبکه قطبی شود. پاسخ اینرسی DFWG انرژی گذرا را در طول کاهش سرعت سیستم تغییر می دهد. هنگامی که ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG برای سیستم متصل به هم بیش از ۰ باشد، پایداری فرکانس سیستم کاهش می یابد. علاوه بر این، کاهش در مقدار مطلق ضریب متناسب در حلقه کنترل اینرسی معادل DFWG برای ثبات فرکانس سیستم مفید است و بالعکس.

افزایش ناگهانی بار سیستم می تواند باعث کاهش فرکانس ریزشبکه قطبی شود و پاسخ اینرسی DFWG بر انرژی گذرا در طول شتاب و کاهش سرعت تأثیر می گذارد. هنگامی که ضریب کنترل اینرسی معادل DFWG برای سیستم متصل به هم بیش از ۰ باشد، ثبات فرکانس سیستم افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش مقدار مطلق ضریب متناسب در حلقه کنترل اینرسی معادل DFWG برای پایداری فرکانس سیستم سودمند است و بالعکس.

کار آینده می تواند ادغام سایر منابع تجدیدپذیر و مکانیسم های کنترلی پیشرفته را برای تقویت بیشتر انعطاف پذیری و پایداری ریزشبکه بررسی کند.

منبع:
۱- shahrsaz.ir , پایداری | متن کامل رایگان | تجزیه و تحلیل مکانیزم اثر ضریب تناسبی معادل کنترل اینرسی برای یک مولد بادی با فید مضاعف بر پایداری فرکانس در محیط‌های شدید
,۲۰۲۴-۰۶-۱۱ ۰۳:۳۰:۰۰
۲- https://www.mdpi.com/2071-1050/16/12/4965

پایداری | متن کامل رایگان | تجزیه و تحلیل مکانیزم اثر ضریب تناسبی معادل کنترل اینرسی برای یک مولد بادی با فید مضاعف بر پایداری فرکانس در محیط‌های شدید

۱٫ معرفی

۳٫ مدل معادل دو مرکز منطقه ای اینرسی

۶٫ Case Study Analysis

۶٫۱٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز-تحلیل شبیه سازی پایداری فرکانس سیستم

۶٫۱٫۱٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز ک اس / اچ eqS – ک آر / اچ eqR ≥ ۰ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

۶٫۱٫۲٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز ک اس / اچ eqS – ک آر / اچ eqR ≤ ۰ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

۶٫۲٫ Load Surge: System Frequency Stability Simulation Analysis

۶٫۲٫۱٫ Load Surge K S / H eqS − K R / H eqR ≥ ۰ Simulation Analysis

۶٫۲٫۲٫ Load Surge K S / H eqS − K R / H eqR ≥ ۰ Simulation Analysis

۷٫ نتیجه گیری

اثر , اینرسی , با , بادی , بر , برای , پایداری , تجزیه , تحلیل , تناسبی , در , رایگان , شدید , ضریب , فرکانس , فید , کامل , کنترل , متن , محیطهای , مضاعف , معادل , مکانیزم , مولد , یک

لغو پاسخ

۶٫۱٫۱٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز $ک_{اس} / {اچ}_{eqS} - ک_{آر} / {اچ}_{eqR} \geq ۰$ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

۶٫۱٫۲٫ خطای اتصال کوتاه سه فاز $ک_{اس} / {اچ}_{eqS} - ک_{آر} / {اچ}_{eqR} \leq ۰$ تجزیه و تحلیل شبیه سازی

۶٫۲٫۱٫ Load Surge $K_{S} / H_{eqS} - K_{R} / H_{eqR} \geq ۰$ Simulation Analysis

۶٫۲٫۲٫ Load Surge $K_{S} / H_{eqS} - K_{R} / H_{eqR} \geq ۰$ Simulation Analysis