كنترل‌ ولتاژ چند حلقه‌اي سلسله مراتبي بهبوديافته بر اساس كنترل دروپ براي منابع توليد پراكنده مبتني بر اينورتر در يك ريز شبكه جزيره‌اي

Improved Hierarchical Multi-loop Voltage Control based on droop control for Inverterbased DG Units in an Islanded Microgrid

در اين مقاله يك كنترل‌كننده چندحلقه‌اي سلسله‌ مراتبي براي يك ريزشبكه داراي منابع توليد پراكنده (DG) تجديدپذير به منظور كنترل ولتاژ در نقطه اتصال مشترك (PCC) و تقسيم توان اكتيو و راكتيو مناسب ارائه شده است. از حلقه‌هاي جريان و ولتاژ براساس مدل ديناميكي ريزشبكه استفاده شده است تا سيگنال‌هاي كليدزني مناسب براي اينورترهاي هر DG توليد شود و سيگنال مرجع جريان براي هر DG به وجود آيد. همچنين يك كنترل‌كننده دروپ اصلاح‌شده ارائه شده است تا عملكرد حلقۀ كنترل ولتاژ را بهبود دهد. براي بهبود عملكرد ديناميكي كنترل‌كنندۀ ارائه‌شده در هنگام تأمين توان لازم براي بارهاي هارمونيكي، مؤلفه‌هاي هارمونيكي ولتاژ PCC جداسازي شده‌اند. همچنين حدود بالا و پايين دروپهاي دامنۀ ولتاژ و فركانس با استفاده از منحني‌هاي ظرفيت هر DG تحليل شده‌اند. تأثير عدم‌قطعيت توليد توان در مولدهاي تجديدپذير بر تغييرات ولتاژ لينك DC نيز با افزودن يك حلقه كنترل اضافي در ساختار سلسله مراتبي جبران شده است. ارائۀ ساختار كنترلي چندهدفه يادشده در كنار كنترل دروپ مبتني بر منحني‌هاي ظرفيت، از نوآوري‌هاي اصلي اين مقاله به شمار مي‌روند. نتايج شبيه‌سازي در محيط MATLAB/SIMULINK نشان مي‌دهند روش ارائه‌ شده عملكرد مناسبي را در حالت‌هاي ماندگار و گذرا در هنگام تغيير ناگهاني در توليد توان و يا ميزان بار هارمونيكي خواهد داشت.

In this paper, a multi-loop hierarchical controller for a renewable DG based microgrid system is proposed in order to control the voltage of point of common coupling and also to perform accurate active and reactive power sharing. Inner current and voltage loops that are designed based on the dynamic model of microgrid system are used to obtain appropriate switching functions for interfaced inverters and the reference values for currents of DG units. Also, a modified droop controller is introduced to enhance the performance of designed voltage control loop. In order to improve the dynamic operation of the proposed controller in supplying demanded power for harmonically distorted loads, the extraction of harmonic components of PCC voltages is accomplished. Upper and lower limits of voltage amplitude and frequency droops are analyzed using capacity curves of each DG unit. The effect of renewable power generation uncertainty on DC link voltage variations are also compensated using an additional control loop in hierarchical structure. The main contributions of this paper are the above-mentioned multi-objective control system along with a droop control based on capacity curves. The MATLAB/SIMULINK simulation shows a proper steady state and transient performance during changes in generation and nonlinear harmonically distorted loads.