بهبود کنترل فرکانسی با کنترل پیش‌بین مدل بر پایۀ ژنراتور سنکرون مجازی

نگرانی‌های ناشی از کاهش منابع سوخت‌های فسیلی، افزایش دمای کرۀ زمین و مشکلات زیست‌محیطی، موجب حضور واحدهای تولید پراکنده و منابع انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکۀ قدرت شده است. در مقایسه با نیروگاه‌های بزرگ که قسمت اصلی آن را ژنراتورهای سنکرون تشکیل می‌دهند، اینرسی و خاصیت میرایی این واحدها بسیار کم است. با افزایش نفوذ منابع تجدیدپذیر، اینرسی شبکه به‌شدت کاهش می‌یابد و کنترل شبکۀ قدرت در حضور منابع تولید پراکنده و تجدیدپذیر به امری حیاتی تبدیل شده است. در این مقاله، یک روش کنترلی بهینۀ ژنراتور سنکرون مجازی پیشنهاد شده است که با استفاده از ادوات الکترونیک قدرت و سازوکار کنترلی مناسب، اینرسی مجازی مورد نیاز شبکه را تامین می‌کند.برای بررسی کاربرد ژنراتور سنکرون مجازی در بهبود فرکانس شبکه، یک مدل غیرخطی از یک شبکه حاوی یک ژنراتور سنکرون مجازی در حضور بار محلی ارائه شده است و در دو حالت متصل به شبکه و جزیره‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرد. سپس مدل‌های به‌دست‌آمده خطی‌سازی می‌شود و برای بهبود تنظیم فرکانس شبکه، از کنترل پیش‌بین مدل بهره برده می‌شود. برای صحت سنجی و ارزیابی عملکرد روش ارائه‌شده، مدل‌های استخراج‌شده را در محیط matlab/simulink تحت انواع سناریوهای اغتشاش شبیه‌سازی می‌شود.

improvement of frequency control with model prediction control based on virtual synchronous generator

concerns over the depletion of fossil fuel resources, rising global temperatures and environmental challenges have accelerated the integration of distributed generation units and renewable energy sources into power grids. unlike traditional large power plants, which predominantly use synchronous generators, these distributed units exhibit significantly lower inertia and damping properties. the increasing penetration of renewable energy sources has led to reduced system inertia, posing challenges for grid stability and control. consequently, analyzing and controlling power grids in the presence of distributed and renewable generation have become a critical area of research. this study proposes an optimal control method for virtual synchronous generators (vsgs), using power electronics and advanced mechanical control techniques to provide the necessary virtual inertia for grid stability. a nonlinear model of a power network, containing multiple parallel vsgs along with local loads, is developed and analyzed in both grid-connected and islanded operating modes. the nonlinear models are subsequently linearized, and a model predictive control (mpc) strategy is employed to enhance frequency regulation within the grid. to validate the effectiveness of the proposed approach, simulations are conducted in the matlab/simulink environment under various disturbance scenarios.