This paper presents a nonlinear distributed controller design for islanded operation of microgrids in order to maintain active and reactive power balance. In this paper, the microgrids are considered as inverter-dominated networks integrated with renewable energy sources (RESs) and battery energy storage systems (BESSs) where solar photovoltaic (PV) generators act as RESs and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) as BESSs to supply power into the grid. The detail dynamic models of PV generators and BESSs are also developed in this paper. The proposed distributed control scheme gathers information from local and neighboring generators to achieve the desired control objectives. The proposed controller is designed by using feedback linearization and the communication between generators and control centers is developed by using the concept of graph theory. Finally the performance of the proposed controller is demonstrated on a test microgrid and simulation results indicate the superiority under different operating conditions as compared to a linear quadratic regulator (LQR)-based controller

چکیده

 این مقاله یک طراحی کنترل کننده توزیع شده غیرخطی برای عملیات جزیره‌ای در میکروگریدها به منظور حفظ توازن توان اکتیو و راکتیو را ارائه می‌کند. در این مقاله، میکروگریدها به صورت شبکه‌های اینورتر-غالب تلفیق شده با منابع انرژی تجدیدپذیر و سیستم‌های ذخیره سازی انرژی (BESS) هایی که مولدهای فوتوولتائیک خورشیدی آن به عنوان BESS ها جهت تأمین توان در شبکه کار می‌کنند، درنظر گرفته شده است. مدل‌های دینامیکی مولدهای PV و BESSها نیز در این مقاله توسعه داده شده است. روش کنترل توزیع شده پیشنهادی، اطلاعات را از مولدهای همسایه و محلی جهت دستیابی به اهداف کنترلی مورد نظر جمع آوری می‌کنند. کنترل کننده پیشنهاد شده با استفاده از خطی سازی فیدبک و ارتباط بین مولدها طراحی شده است و مراکز کنترلی توسط استفاده از مفهوم نظریه گراف توسعه داده شده است. درنهایت، عملکرد کنترل کننده پیشنهادی در یک میکروگرید تست نشان داده شده و نتایج شبیه سازی بیانگر برتری تحت شرایط کاری مختلف در مقایسه با یک کنترل کننده مبتنی بر رگولاتور مربعی خطی (LQR) است.

1- مقدمه

میکروگرید به صورت مستقل، زمانی که از شبکه اصلی به سبب وجود اختلال‌هایی مانند خطاها و وقایع سوئیچینگ از پیش برنامه ریزی شده یا بعدی منفصل می‌شوند، عمل می‌کنند. توازن توان بین عرضه و تقاضا در هنگام مجزا بودن وجود ندارد و به سبب همین عدم توازن، فرکانس (که به سبب عدم تطبیق توان فعال است) و ولتاژ (که به سبب تأمین توان راکتیو غر منطبق رخ می‌دهد) نوسان خواهد کرد. نوسانات در فرکانس و ولتاژ سبب وقوع یک خاموشی می‌شود مگر اینکه یک توازن توان مناسب بین عرضه و تقاضا وجود داشته باشد [1]. از آنجا که RES ها دارای مشخصه‌های متناوبی به سبب وابستگی‌شان به نورخورشید و سرعت باد می‌باشند، یک سیستم ذخیره سازی انرژی جهت تأمین توان در حالت اضطراری، ضروری است. در این مقاله، باتری‌های در وسائل نقلیه هیبریدی متصل به شبکه (PHEV) به عنوان سیستم ذخیره سازی انرژی درنظر گرفته شده‌اند. اینورترها دستگاه‌هایی با عملکرد سریع هستند که قادر به دستیابی به توازن توان بسیار سریعی بوده و پیاده سازی روش‌های کنترل اینورتر می‌تواند در مدت اجرا جزیره‌ای شبکه‌ها، معنا دار باشد [2,3]…