Today, several types of DGs are connected together and formed a small power system called micro-grid (MG). MG is connected to the primary distribution network and usually operates in normal connecting mode. When a severe fault occurs in the primary distribution network, then the MG will transfer to islanding mode. In this paper a complete model is developed to simulate the dynamic performance of the MG during and subsequent to islanding process. The model contains of a solid oxide fuel cell (SOFC), a single shaft micro turbine, a flywheel, two photovoltaic panels and a wind generator system. All these micro sources are connected to the MG through inverters except the wind generation system. The inverters are modeled with two control strategies. The first strategy is PQ control which the inverter will inject a certain active and reactive powers. This type of inverter is used to interface micro turbine, fuel cell and photovoltaic panels to the MG. The second strategy is Vf control. This model is used to interface flywheel will act as the reference bus (slack bus) for the MG when islanding occurs. Two cases are studied: the first case discusses the effect of islanding process on frequency, voltage and active power of all micro sources when the MG imports active and reactive power from the primary distribution network. The second studied case, also, shows the effect of islanding on the previous quantities particularly when the MG exports active and reactive power to the primary distribution network. Results showed that the existence of storage device (flywheel) with appropriate control of its inverter can keep the frequency of the MG and the voltages of all buses within their limited levels. The developed model is built in Matlab® Simulink® environment.

چکیده

امروزه، انواع مختلفی از DGها به هم متصل شده و یک سیستم قدرت کوچک با نامِ میکروگرید (MG) را تشکیل می‌دهند. MG به شبکه توزیع ابتدائی متصل شده و معمولاً در حالت متصلِ معمولی کار می‌کند. زمانی که یک خطای شدید در شبکه توزیع ابتدائی رخ می‌دهد، سپس MG به حالت جزیره‌ای انتقال می‌یابد. در این مقاله یک مدل کامل برای شبیه‌سازی عملکرد دینامیکی MG در طول و پس از فرآیند جزیره‌ای شدن ارائه شده است. این مدل شامل یک سلول سوختی اکسید جامد (SOFC)، یک توربین میکرو شفت منفرد، یک چرخ لنگر، دو صفحه فوتوولتائیک و یک سیستم ژنراتور بادی می‌باشد. تمامی این منابع میکرو به جز ژنراتور بادی به MG از طریق اینورتر وصل می‌شوند. استراتژی اول کنترل PQ است که اینورتر یک توان اکتیو و راکتیو مشخصی را تزریق می‌کند. این نوع اینورتر برای اینترفیس توربین بادی، سلول سوختی و صفحات فوتوولتائیک به MG استفاده می‎شود. استراتژی دوم کنترل Vf می‌باشد. این مدل برای اینترفیس چرخ لنگر استفاده می‌شود که به عنوان باس مرجع برای MG در زمانی که جزیره شدن روی می‌دهد، می‎باشد. دو مورد مطالعه شده است: مورد اول اثر فرآیند جزیره‌ای شدن را بر فرکانس، ولتاژ و توان اکتیو تمامی منابع میکرو را در زمانی که MG توان اکتیو و راکتیو از شبکه توزیع ابتدائی دریافت می‌کند، مورد بحث قرار می‌دهد. مورد دوم مطالعاتی نیز اثر جزیره‌ای شدن را بر مقادیر قبلی نشان می‌دهد مخصوصاً زمانی که MG توان اکتیو و راکتیو به شبکه توزیع ابتدائی می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که وجود قطعات ذخیره‌گر (چرخ لنگر) با کنترل مناسب اینورترِ آن می‌تواند فرکانس MG و ولتاژهای تمامیِ باس‌ها را در سطوح حدودشان نگه دارد. مدل ایجاد شده در محیط سیمولینک Matlab ایجاد شده است.

1-مقدمه

ژنراتورهای تولید پراکنده در سایز میکرو یا منابع میکرو به طور گسترده‌ای برای تامین برق برای تقاضاهای انرژی در حال توسعه در شبکه استفاده می‌شوند. توسعه DGهای میکرو همچنین به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش کارایی انرژی کمک می‌کند. MG معمولاً شامل یک مجموعه DGهای میکرو، سیستم ذخیره انرژی (مثل چرخ لنگر، باتری و ...) و بارها، می‌باشد که همانند سیستم قابل کنترل یگانه کار می‌کند. سطح ولتاژ MG در بار حدود 400V یا کمتر است. طراحی MG به صورت شعاعی با تعدادی فیدر می‌باشد. این شبکه اغلب هم برق و هم حرارت برای نواحی محلی تولید می‌کند. MG می‌تواند در هر دو حالت متصل به شبکه و حالت جزیره‌ای کار کند. از منظر مصرف، MG می‌تواند هم برق و هم حرارات تولید کند و نیز قابلیت اطمینان محلی را افزایش دهد، انتشارات را کاهش داده، کیفیت توان را بهبود بخشد (با پشتیبانی از ولتاژ و کاهش افت ولتاژ) و می‌تواند به طور بالقوه هزینه‌های تامین انرژی را کاهش دهد...