Abstract
Superconducting magnetic energy storage (SMES) systems are getting increasing interest in applications of power flow stabilization and control in the transmission network level. This trend is mainly supported by the rising integration of largescale renewable energy power plants into the high-power utility system and by major features of SMES units. In a SMES system, the power conditioning system (PCS) is the crucial component for controlling the power exchange between the superconducting coil and the ac system. The dynamics of the PCS directly influences the validity of the SMES in the dynamic control of the power system. This paper describes a novel PCS scheme of SMES to simultaneously perform both active and reactive power flow controls. Moreover, a detailedmodel of the SMES unit is derived and a three-level control scheme is designed, comprising a full decoupled current control strategy in the d–q reference frame with a novel controller to prevent PCS dc bus capacitors’ voltage drift/imbalance. The dynamic performances of the proposed systems are fully validated by computer simulation
چکیده
توجه به سیستم های ذخیره انرژی مغناطیسی بااستفاده از ابررسانا(SMES) در حوزه های کاربرد تثبیت شارش توان و کنترل در سطح شبکه انتقال افزایش یافته است. و عمدتا افزایش ادغام نیروگاههای انرژی تجدیدپذیر بزرگ مقیاس با سیستم برق با ولتاژ بالا و خصیصه های اصلی SMES به این افزایش توجه دامن زده اند. سیستم تهویه توان(PCS) در سیستم SMES مولفه اصلی و مهم کنترل تبادل توان بین سیم پیچ ابررسانا و سیستم ac بشمار می آید. دینامیک PCS مستقیما بر اعتبار SMES در کنترل دینامیک شبکه نیرو تاثیر می گذارد. در این مقاله، طرح PCS جدیدی از SMES را ارائه نموده که همزمان شارش توان موثر و هرز را کنترل می کند. افزون بر آنکه به مدل مشروح SMES رسیده و طرح کنترل سه سطحی را طراحی نموده که از استراتژی کنترل جریان کاملا قطع شده در فریم مبدا d-q با کنترل کننده جدید تشکیل شده تا از عدم تعادل/تغییر ولتاژی خازن های باس PCS dc جلوگیری کند. عملکرد دینامیک سیستم های پیشنهادی کاملا با شبیه سازی کامپیوتری تایید می شود.
1-مقدمه
در سال های اخیر بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر بخصوص انرژی های خورشیدی،فتوولتاییک(PV) و بادی بخاطر نوآوری تکنولوژی، کاهش هزینه و محرک های سیاست دولت رشد گسترده و توسعه سریعی داشتند. امروزه مزارع بادی بزرگ مقیاس و نیروگاههای خورشیدی فتوولتاییک(PV) در سیستم های برق با ولتاژ بالا اقصی نقاط جهان نفوذ کرده اند.موقعیتی که مسائل و مشکلات جدی بوجود آورده که امنیت شبکه نیرو بویژه شبکه نیرو ضعیف را به شدت بخطر می اندازد، یعنی نوسانات(اوسیلاسیو) فرکانس به خاطر خفیدگی ناکافی سیستم، و یا نقض حاشیه قابلیت انتقال بخاطر نوسانات شدید شارش توانی خط اتصال. بعلاوه اینکه چون اکثریت این تاسیسات انرژی تجدید شدنی با ظرفیت نصب بالا به شبکه نیرو انتقال متصل می شوند، تاثیرشان گسترده تر می شود. و با توجه به ظهور بازارهای فعلی برق غیردولتی،منابع انتقال و تولید با میزان بازده بالاتر بکار رفته که به کنترل بیشتر ظرفیت اضافه(یدک) ختم می گردد...