بهره‎ گیری همزمان از عناصر FACTS و ذخیره ساز انرژی در حفظ پایداری ولتاژ شبکه‎ های توزیع با تولیدات پراکنده در شرایط حساس نظامی

علیزاده پهلوانی, محمدرضا; تقی‎ پور بروجنی, سیاوش

بهره‎ گیری همزمان از عناصر FACTS و ذخیره ساز انرژی در حفظ پایداری ولتاژ شبکه‎ های توزیع با تولیدات پراکنده در شرایط حساس نظامی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر- تهران - ایران

چکیده

هدف این پژوهش، بررسی بهره‎گیری همزمان از عناصر FACTS و ذخیره ساز انرژی، در سیستم‎های قدرت DG کارآمد در کاربردهای حساس شهری و نظامی است. یکی از مهم‎ترین حوادثی که پس از بمباران خطوط انتقال و نیروگاه‎های کشور رخ می‎دهد، فروپاشی ولتاژ در شبکه سراسری است. به همین منظور استفاده از سیستم‎های DG ترکیبی به منظور تأمین انرژی مناطق حساس شهری پیشنهاد شده است. با توجه به وجود مشکلاتی منابع انرژی این گونه از شبکه‎های قدرت در شرایط حساس نظامی، تنظیم ولتاژ این نوع از سیستم‎های قدرت مشکل بوده و به عناصر اصلاحی و همچنین یک کنترلر کارآمد نیازمند است. تنظیم بودن ولتاژ شبکه DG ترکیبی کمک بسیار مهمی در بهره‎گیری از آن در کاربردهای نظامی می‎کند. زیرا نیاز به اتصال شبکه سراسری ندارد و حوادث مربوط به شبکه سراسری بر روی آن تأثیرگذار نیست. به همین منظور در این پژوهش با طراحی یک کنترلر چندمتغیره به بهره‎گیری همزمان از عناصر FACTS و ذخیره‎ساز انرژی به گونه‎ای پرداخته شده است که اولا در شرایط کاهش توان تولیدی منابع، انرژی مورد نیاز بار خروجی تأمین شود و هم‎چنین ولتاژ باس‎های مختلف شبکه در شرایط گوناگون در مقدار مد نظر تنظیم باشند. در بخش آخر پژوهش، کارایی سیستم قدرت پیاده شده و هم‎چنین کنترلر طراحی شده در شرایط گوناگون توسط شبیه‌سازی به اثبات رسیده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Regulating the Voltage of the Hybrid DG Power Systems Using From SMES System and FACTS Devices

نویسنده [English]

S. Taghipoor

چکیده [English]

The main objective of this paper is solving the problem of voltage variations of Hybrid Photovoltaic/Fuel cell at different conditions. Because of valuable advantages of hybrid DG power systems, using from these power systems become more and more prevalent. But there are some defects that cause the application of DG power system unacceptable. One of these deficiencies relates to the malfunction of energy sources. For example, during shaded conditions the output power of PV arrays reduces to negligible values or by stopping the correct electrochemical process of fuel cell, it cannot deliver power to the grid. The other problem of Hybrid Photovoltaic/Fuel cell is that there is not enough reactive power for delivering to the load and this cause the voltage reduction of DG power system. To solve mentioned problems, in this survey, it is suggested that by applying SMES system and D-STATCOM, active and reactive power can be provided to the load, respectively. But, adding these elements to the power system at the same time needs to an efficient controller. In this paper, multivariable control strategy as an efficient method which can regulate the voltage of the DG power system busses with an appropriate dynamic is selected to design the controller. Generally, in this paper, after designing one standard Hybrid PV/Fuel cell DG power system, by adding the elements of SMES system and D-STATCOM, the voltage of the proposed system is regulated at different conditions and this fact is approved via simulation tests.

کلیدواژه‌ها [English]

Hybrid DG Power Systems
SMES System
FACTS Devices
Multi-variables Controller

مراجع

1. عابدی، مهرداد، سیستم‎های قدرت الکتریکی، جلد دوم، انتشارات نهر دانش، تهران، 1390.##

2. W. Caisheng and M. H. Nehrir, “Power management of a stand-alone wind photovoltaic fuel cell energy system,” Energy Conversion, IEEE Transactions on 23, no. 3, pp. 957-967, 2008.##

3. J. Sachin and V. Agarwal, “An integrated hybrid power supply for distributed generation applications fed by nonconventional energy sources,” Energy Conversion, IEEE Transactions on 23, no. 2, pp. 622-631, 2008.##

4. B. Prabodh and V. Dash, “Hybrid renewable energy systems for power generation in stand-alone applications: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, no. 5, pp. 2926-2939, 2012.##

5. A. A. Nabil, A. K. Al-Othman, and M. R. AlRashidi, “Development of an efficient utility interactive combined wind/photovoltaic/fuel cell power system with MPPT and DC bus voltage regulation,” Electric Power Systems Research, vol. 81, no. 5, pp. 1096-1106, 2011.##

6. V. M. Gradella and J. R. Gazoli, “Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays,” Power Electronics, IEEE Transactions on 24, no. 5, pp. 1198-1208, 2009.##

7. W. Wei, C.-Y. Wang, and J.-J. Hwang, “Scenario-oriented design of an MFC/PV/Battery based hybrid power generation system,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 65, pp. 34-40, 2015.##

8. A. Nami, F. Zare, A. Ghosh, and F. Blaabjerg, Multi-output DC–DC converters based on diode-clamped converters configuration: topology and control strategy, IET power electronics, vol. 3, no. 2, pp. 197-208, 2010.##

9. D. Ma, W. H. Ki, C. Y. Tsui, and P. K. Mok, “Single-inductor multiple-output switching converters with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode,” Solid-State Circuits, IEEE Journal of, vol. 38, no. 1, pp. 89-100, 2003.##

10. W. Zhang, F. Li, and L. M. Tolbert, “Optimal allocation of shunt dynamic Var source SVC and STATCOM: A Survey,” pp. 507-507, 2006.##

11. M. Esmaili, H. A. Shayanfar, and R. Moslemi, “Locating series FACTS devices for multi-objective congestion management improving voltage and transient stability,” European Journal of Operational Research, vol. 236, no. 2, pp. 763-773, 2014.##

12. B. Bahrani, J. D. Dasika, M. Saeedifard, A. Karimi, and A. Rufer, “Multivariable control of Single-Inductor Dual-Output buck converters,” In Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE, pp. 1103-1108, March 2013.##

13. K. Y. Lin, C. S. Huang, D. Chen, and K. H. Liu, “Modeling and design of feedback loops for a voltage-mode single-inductor dual-output buck converter,” In Power Electronics Specialists Conference, PESC 2008, IEEE, pp. 3389-3395, June 2008.##

14. G. Galdos, A. Karimi, and R. Longchamp, “controller design for spectral MIMO models by convex optimization,” J. Process Control, vol. 20, no. 10, pp. 1175–1182, 2010.##

15. A. Pizzutelli and M. Ghioni, “Novel control technique for single inductor multiple output converters operating in ccm with reduced cross regulation,” in Proc. 23rd Annu. IEEE Appl. Power Electron, Conf. Expo., pp. 1502–1507, Feb. 2008.##