مدلسازی ریاضی و خطی سازی یک سیستم قدرت مجهز به VSC-HVDC برای تحلیل پایداری سیگنال کوچک

با توجه به افزایش نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر و چالشهای پایداری دینامیکی ناشی از ضعف شبکه های محلی و ماهیت متناوب این منابع فناوری انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا مبتنی بر مبدل منبع ولتاژ (VSC-HVDC) به دلیل مزایایی چون کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو و قابلیت اتصال به شبکه های ضعیف به عنوان راه حل بهینه برای ادغام این منابع شناخته می شود. این مقاله به ارائه یک چارچوب سیستماتیک برای مدلسازی ریاضی و خطی سازی یک سیستم قدرت تک ماشینه باس بینهایت مجهز به لینک VSC-HVDC می پردازد. ابتدای معادلات دینامیکی غیر خطی سیستم از جمله دینامیک الکترومکانیکی ژنراتور بر پایه مدل اصلاح شده -فیلیپس-هفرون) و دینامیک الکترونیک قدرت مبدل های VSC با استفاده از تبدیل پارک در چارچوب دوار dq استخراج گردیدند. سپس با استفاده از بسط سری تیلور درجه اول حول یک نقطه تعادل مدل فضای حالت خطی شده سیستم به دست آمد این مدل جامع شامل هفت متغیر حالت کلیدی (شامل زاویه روتور، سرعت، ولتاژ داخلی، ولتاژها و جریان لینک DC و چهار ورودی کنترلی مبدل ها است که منجر به استخراج تحلیلی ماتریس های حالت (A) با ابعاد (۱۴x۱۴) و ورودی (B) با ابعاد (۱۴x۴) می شود. مدل خطی شده ارائه شده ابزاری کارآمد برای تحلیل پایداری سیگنال کوچک از طریق محاسبه مقادیر ویژه و ارزیابی دینامیک سیستم فراهم می کند این چارچوب می تواند به عنوان مبنایی موثر برای طراحی و بهینه سازی کنترلرهای پیشرفته در سیستم های قدرت هیبریدی AC-DC با نفوذ بالای منابع تجدیدپذیر (RES-HVDC) مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

VSC-HVDC ، مدلسازی دینامیکی ، مدل فضای حالت ، خطی سازی تحلیلی ، تبدیل پارک ، مدل فیلیپس هفرون