کنترل فرکانس در شبکه های مجهز به واحدهای بادی با ضریب نفوذ بالا

انرژی بادی از مهمترین انرژی‌های تجدیدپذیر است که در اغلب شبکه‌های قدرت استفاده می‌شود؛ به طوری که رشد روز افزون استفاده از این منابع، ساختار سیستم‌های قدرت امروزی را تغییر خواهد داد و این سیستم‌ها را به سیستم‌هایی با نفوذ بالای انرژی‌های تجدیدپذیر، تبدیل خواهد کرد. از جمله مسائلی که شبکه‌های قدرت با حضور گسترده منابع تجدیدپذیر بادی با آن روبرو است، مسئله کنترل فرکانس در این شبکه‌ها است. درحقیقت، با افزایش واحدهای بادی و کاهش تعداد ژنراتورهای سنکرون، مقدار اینرسی (انرژی سیستم گردان) و ذخیره چرخان شبکه کاهش می‌یا‌بد. بنابراین در این پژوهش، اینرسی مصنوعی، میرایی مصنوعی و ذخیره چرخان با واکنش سریع در مزرعه‌ بادی ایجاد شده است. برای این منظور، از هم‌بندی جدیدی از واحدهای بادی مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه(DFIG) و واحدهای بادی مجهز به ژنراتور آهن ربای دائم(PMSG) استفاده شده است. در این هم‌بندی، واحدهای DFIG در توان بیشینه خود بهره‌برداری می‌شوند و توان عمده مزرعه بادی را تولید می‌کنند. اما واحدهای PMSG پایین‌تر از توان بیشینه خود بهره‌برداری شده و در فراسرعت راه اندازی می‌شوند. از این‌رو، در واحدهای PMSG ذخیره توان مثبت و منفی به وجود می‌آید، به طوری که این ذخیره توان، درحالت گذرا به‌سرعت در دسترس است. برای ایجاد اینرسی و میرایی مصنوعی به ترتیب، با مشتق‌گیری از تغییرات توان یکی از واحدهای مرسوم سیستم قدرت و نمونه‌گیری از تغییرات فرکانس سیستم، این ذخیره توان با بهرهMv وDv ، به شبکه تزریق می‌گردد. هم‌چنین این ذخیره توان می‌تواند به عنوان ذخیره چرخان، با نمونه‌گیری از تغییرات توان یکی از واحدهای مرسوم سیستم به شبکه تزریق شود. به علاوه مدل کنترل فرکانس هم‌بندی ارائه شده، همراه با واحدهای مرسوم در سیستم تک‌ناحیه‌ای و دوناحیه‌ای آورده شده است. روش پیشنهادی با نفوذ بالای مزرعه بادی در سیستم جزیره‌ای مزرعه بادی متصل به واحد آبی، سیستم‌ تک‌ناحیه‌ای و سیستم دوناحیه‌ای شبیه‌سازی شده است. با مقایسه نتایج شبیه‌سازی، عملکرد مناسب روش پیشنهادی در کنترل فرکانس شبکه در شرایط نفوذ زیاد واحدهای بادی نشان داده شده است.

استاد راهنما: دکتر حسن منصف

رشته تحصیلی: مهندسی برق قدرت-سیستم ها فشار قوی الکتریکی