مدل‌سازی دینامیکی ریزشبکه جزیره‌ای و بهبود پایداری سیگنال کوچک آن با فیدبک کنترل‌کننده حالت

نویسندگان

گروه مهندسی برق - دانشکده مهندسی - دانشگاه زنجان

چکیده

ریزشبکه‌ها چالش‌های فراوانی از جمله خاصیت تصادفی‌بودن را در تولیدات خود دارند در نتیجه تولید انرژی از منابع تولید پراکنده دائماً در حال نوسان خواهد بود، به‌همین دلیل مطالعه بر روی پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه از اهمیت خاصی برخوردار است. این مقاله، به مدل‌سازی دینامیکی ریزشبکه‌جزیره‌ای و استفاده از فیدبک کنترل‌کننده حالت1 به‌عنوان پایدار ساز سیستم قدرت، جهت بهبود پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه و میرائی نوسانات فرکانس پایین دیزل‌ژنراتور ریزشبکه، می‌پردازد. پارامترهای کنترل‌کننده‌های منبع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر و فیدبک کنترل‌کننده حالت، به‌منظور پایداری سیگنال کوچک و میرائی نوسانات فرکانس پایین، با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی صحت و اثر بخشی پایدار ساز سیستم قدرت ارائه‌شده را با استفاده از تجزیه و تحلیل مقادیر ویژه‌ی‌ریزشبکه و برخی از شاخص‌های مطالعات (مانند سرعت رتور و زاویه رتور)، نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic Modeling of the Island Microgrid and Improve Small Signal Stability with State Feedback Controller

نویسندگان [English]

  • K. Sa'adati
  • R. Norouzian
Department of Electrical Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

The microgrids have abundant challenges included random properties inside their productions in which as a result of energy generation of distributed generators will be subsequently fluctuated. So this is why studying about small signal stability in microgrids has great importance of us. Therefore, in this paper, the microgrid based small signal stability performance is investigated. Also, this paper focus on the dynamic modeling of island microgrid in use of state feedback controller as a power system stabilizer in case of small signal stability of microgrids and making damped diesel generator’s low frequency fluctuations improvement. Distributed generation resources controller’s parameters based on the inverter and state feedback controller for the damped and sustainability of signals low frequency fluctuations purpose has been optimized by genetic algorithms. Upcoming simulation results obviously show the correctness and the impact on power system stabilizer by using of eigenvalues of microgrid analysis and some studies criteria.

کلیدواژه‌ها [English]

  • microgrid
  • small signal stability
  • power system stabilizer
  • eigenvalues
[1] مجید نیری پور، حسین فلاح زاده ابرقوئی و سعید حسنوند «مدیریت توزیع شده و سلسله مراتبی ولتاژ در شبکه هوشمند با مشارکت مولدهای تولید پراکنده »، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد46، شماره 1، بهار 1395.
[2] Lasseter RH, “ Microgrids and distributed generation,”  Journal of Energy Engineering; vol. 133, no. 3, pp225-234, September,2007.
[3] Lidula NWA and Rajapakse AD, “Microgrids research: a review of experimental microgrids and test systems,” Renewable and Sustainable Energt Reviews, vol. 15,no. 1, pp 186-202,  2011.
[4] Xiao ZX and Wang CS, Wang SX, “Small-signal stability analysis of microgrid containing multiple micro sources,” Automation of Electric Power Systems. vol. 33, no. 6, pp. 81–85, 2009.
[5] M.O Hassan and S.J. Cheng and Z.A. Zakaria, “Design and parameter optimization of power system stabilizer to Improve Power System Oscillations,”  The 2nd International Conference on Computer and Automation Engineering (ICCAE), Vol. 5,  pp. 107-111, Singapore, Feb .2010.
[6] Z. Miao and A. Domijan Jr. and L. Fan, “ Investigation of microgrids with both inverter interfaced and direct AC-connected distributed energy resources,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol.26, no. 3, pp. 1634-1642, 2011.
[7] J. Guerrero and J. Matas and L.G. de Vicuna and M. Castilla, and J. Miret, “Decentralized control for parallel operation of distributed generation inverters using resistive output impedance,” IEEE Transactions onIndustrial Electronics, vol. 54, no. 2, pp. 994 –1004, 2007.
[8] H. Liang and B.J. Choi and W. Zhuang and X. Shen, “ Stability enhancement of decentralized inverter control through wireless communications in microgrids,” IEEE Trans. Smart Grid,vol. 4, no. 1, pp. 321-331, 2013.
[9] X. Tang and W. Deng and Z. Qi, “ Investigation of the dynamic stability of microgrid,”  IEEE Trans. Power Syst,vol. 29, no. 2, pp. 698–706, 2014.
[10] C.D.Vourmas and R.J.Fleming, “Generalization of the Heffron-Philips model of a synchronous generator,” IEEE PES summer meeting, LA, 1978.
[11] M. soliman and D. Westwick and O. P. Malik, “Identification of Heffron-philips model parameters for synchronous generators operating in closed loop,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 2, no. 4, pp . 530-241, 2008.
[12] D. Kr Dheer and N Soni and S Doolla, “Improvement of small signal stability margin and transient response in inverter-dominated microgrids,”Sustainable Energy, Grids and Networks,vol.5, pp. 135-147, March 2016.
[13] K. Yu and Q. Ai and Sh. Wang and J. Ni and Tianguang Lv, “Analysis and optimization of droop controller for microgrid system based on small-signal dynamic model,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol.7,no.2, pp. 695 – 705, 2016.
[14] سید عباس صارمی حصاری، محسن حمزه و احمد سالم نیا «بهبود عملکرد دینامیکی و استاتیکی سیستم تقسیم توان در ریزشبکه‌ها در حالت جزیره‌ای»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد46، شماره 1، بهار 1395.
[15] DONG Jie and ZHANG Chun-Jiang and MENG Xiao-Mai and GUO Zhong-Nan and KAN Zhi-Zhong, “modeling and stability analysis of autonomous microgrid composed of inverter based on improved droop control,”  Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC-ECCE Asia), 2016 IEEE 8th International, 2016.
[16] N. Pogaku and M. Prodanovic and T. Green, “Modeling, analysis and testing of autonomous operation of an
inverter-based microgrid,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, no. 2, pp. 613 –625, 2007.
[17] A.C. Padoan and B. Kawkabani and A. Schwery and C. Ramirez and C. Nicolet,J and J. Simond and F. Avellan, “Dynamical behavior comparison between variable speed and synchronous machines with pss,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 25, no.3, pp.1555-1565, Aug 2010.