Ushirikiano wa Teknolojia ya FGI: Mbinu ya Uigaji wa Nusu kimwili na Uchambuzi kwa Hifadhi ya Nishati ya Kiwango cha Juu cha Shinikizo

Mifumo ya kuhifadhi nishati ina kazi nyingi muhimu, kama vile kulainisha pato la uzalishaji wa nishati mpya, kunyoa kilele na kujaza mabonde, udhibiti wa mzunguko na voltage, n.k. Ni njia muhimu za kutatua tatizo la kunyonya nishati ya upepo na jua. Kwa kuongezeka kwa kuendelea kwa uwezo uliosakinishwa wa nishati mpya, mahitaji ya uwezo wa mifumo ya kuhifadhi nishati yanazidi kuwa magumu. Vituo vya nishati ya kuhifadhi nishati ya betri vimeunda miradi mingi ya maonyesho ya kiwango cha megawati 100 duniani kote na hatua kwa hatua inaendelea kuelekea kiwango cha gigawati. Inaweza kuonekana kutokana na hili kuwa mifumo ya hifadhi ya nishati ya betri yenye uwezo mkubwa imekuwa sehemu kuu ya utafiti na ina umuhimu mkubwa wa kiutendaji.

Kigeuzi cha kielektroniki cha kiwango cha tatu cha jadi cha awamu tatu kinatumika kama mfumo wa kubadilisha nguvu (PCS). Mfumo wa stack ya betri huongeza kiwango cha voltage na uwezo kupitia idadi kubwa ya miunganisho ya mfululizo na sambamba ya seli za kibinafsi. Kwa upande mmoja, uunganisho mkubwa wa sambamba wa makundi ya betri huleta matatizo ya sasa ya mzunguko; Kwa upande mwingine, nguvu za aina hii ya topolojia kwa ujumla hupunguzwa hadi chini ya 2MW, na hupanuliwa zaidi kupitia uunganisho wa ngazi mbalimbali. Njia hii ina matatizo kama vile mifumo changamano ya udhibiti na uthabiti, na kasi ya majibu ya mfumo pia ina ucheleweshaji mkubwa kiasi.

Matumizi ya vigeuzi vya viwango vingi vinaweza kutenganisha idadi kubwa ya seli za betri katika moduli ndogo tofauti za nishati kwa udhibiti wa sehemu. Ugeuzaji wa daraja la H ulioporomoka umetumika sana katika vifaa vya kufidia nguvu tendaji vya voltage ya juu, lakini bado huchangia wachache kama mfumo wa kubadilisha nishati katika mifumo ya kuhifadhi nishati. Daraja la H lililoporomoka hufanikisha ongezeko la kiwango cha voltage na upanuzi wa uwezo kupitia kuporomoka kwa moduli ndogo za nguvu. Topolojia yake kimsingi inaepuka muunganisho wa moja kwa moja wa idadi kubwa ya seli za betri, na njia ya udhibiti wa nguzo moja kimsingi inatambua kutokuwepo kwa mzunguko wa sasa.

Kwa sasa, kwa seli mbalimbali za betri kwenye soko, uwezo wa chini wa mfumo wa kuhifadhi nishati wa kiwango cha 35KV kwa ujumla unahitaji kuwa zaidi ya 15MW. Ikiwa mfumo umeundwa moja kwa moja kwa uthibitishaji, wakati na gharama inayohitajika pia itakuwa kubwa. Kwa hiyo, jinsi ya kufikia uthibitishaji wa ufanisi zaidi na mafupi wa algorithm ya udhibiti? Uigaji wa nusu kimwili ni mbinu bora kiasi, ambayo huongeza kiungo cha maunzi katika jaribio la udhibiti wa kitanzi funge. Ikilinganishwa na simulation zote za digital, ni karibu na ukweli, inaweza kutafakari vizuri utendaji wa mtawala, na matokeo ni ya kuaminika zaidi na ya kweli. Ikilinganishwa na mazingira halisi ya majaribio, pia inaweza kudhibitiwa zaidi na salama.

Programu ya uigaji ya RT-LAB iliyotengenezwa na Kampuni ya OPAL-RT ya Kanada inaweza kubadilisha miundo ya nje ya mtandao kuwa miundo ya mtandaoni. Ina upatanifu wa hali ya juu na utendakazi wa wakati halisi, na inaweza kushughulikia matatizo changamano ya uigaji na udhibiti kwa haraka na kwa urahisi, iwe katika vipengele vya majaribio, mifano ya kutekeleza na kudhibiti, au katika uigaji wa nusu-kimwili wa wakati halisi.

Karatasi hii inafanya utafiti juu ya mfumo wa uhifadhi wa nishati wa kiwango cha juu cha voltage. Kupitia uundaji wa kinadharia na muundo wa vigezo, kielelezo cha uigaji cha 35kV/30MW kinajengwa katika MATLAB/Simulink kwa uthibitishaji. Wakati huo huo, kwa msaada wa simulator ya OP5700 ya Kampuni ya OPAL-RT, mfumo wa uigaji wa nusu ya kimwili hujengwa ili kuthibitisha algorithm ya kidhibiti cha kubadilisha fedha.

2.Kudhibiti mkakati wa kigeuzi cha hifadhi ya nishati ya daraja la H kilichoporomoka

(1) Topolojia ya saketi kuu ya kigeuzi cha daraja la H kilichoporomoka

Mchoro wa 1 unaonyesha topolojia kuu ya mzunguko wa kigeuzi cha hifadhi ya nishati ya daraja la H. Awamu tatu zimeunganishwa katika usanidi wa nyota, na moduli za N katika kila awamu. Kila moduli ina vigezo sawa na imeunganishwa katika mfululizo. Betri ya hifadhi ya nishati imeunganishwa kwa upande wa DC wa kila moduli ya daraja la H. Katika takwimu, usa, usb na usc zinawakilisha voltages za gridi ya awamu tatu, L ni mwitikio wa kichujio cha unganisho la gridi ya taifa, R ni mwitikio wa chujio na upinzani sawa wa mstari, isa, isb na isc ni mikondo ya pato ya awamu ya tatu kwa mtiririko huo, na uia, uib na uic ni voltages za pato la awamu tatu kwa mtiririko huo.

Mchoro wa 1 Kigeuzi cha kuhifadhi nishati cha daraja la H kilichoporomoka

Wakati kuna moduli N katika kila awamu, voltage ya pato ya mfumo wa uhifadhi wa nishati ya awamu moja ni:

Kutoka kwa sheria ya volteji ya Kirchhoff, uhusiano wa volteji-sasa kwenye upande wa gridi ya kigeuzi cha hifadhi ya nishati ya daraja la H kilichoporomoka unaweza kupatikana kama inavyoonyeshwa katika mlinganyo ufuatao:

(2) Mkakati wa urekebishaji wa mfumo wa uhifadhi wa nishati wa daraja la H ulioporomoka

Urekebishaji wa vekta ya angani na urekebishaji wa awamu ya mtoa huduma ni mikakati miwili ya urekebishaji inayotumiwa sana katika vigeuzi vya viwango vingi vilivyoporomoka. Miongoni mwao, teknolojia ya moduli ya awamu ya carrier ina njia rahisi ya kudhibiti, utendaji bora na uendeshaji wa kuaminika. Inaweza kutoa masafa ya juu zaidi ya ubadilishaji chini ya msingi wa masafa ya chini ya ubadilishaji wa mfumo na inafaa zaidi kwa udhibiti wa mifumo ya msimu. Karatasi hii inachukua mkakati wa urekebishaji wa awamu ya mtoa huduma wa unipolar mara mbili. Kanuni ya mkakati wa urekebishaji wa awamu ya kuhama kwa mzunguko wa unipolar inaelezewa pamoja na moduli ndogo ya daraja la H iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 2. Kanuni yake ya urekebishaji imeonyeshwa kwenye Mchoro 3. Ikilinganishwa na wimbi la carrier, ikiwa wimbi la modulated ni kubwa kuliko wimbi la carrier, S1 imewashwa na S2 imezimwa; vinginevyo, S2 imewashwa na S1 imezimwa. Kisha linganisha wimbi lile lile lililorekebishwa na wimbi la mtoa huduma wa kinyume. Ikiwa wimbi la moduli ni kubwa kuliko wimbi la mtoa huduma, S4 imewashwa na S3 imezimwa; vinginevyo, S3 imewashwa na S4 imezimwa.

(3) Mkakati wa kudhibiti uunganisho wa gridi kwa madaraja ya H yaliyoporomoka

Kigeuzi cha hifadhi ya nishati ya daraja la H kilichoporomoka kina vitendaji vingi kama vile kunyoa kilele na kujaza bonde, udhibiti wa marudio na voltage, na mabadiliko ya kulainisha. Utekelezaji wa vipengele hivi unahitaji udhibiti wa nguvu amilifu na tendaji ya kibadilishaji cha kuhifadhi nishati. Mbinu za kawaida za udhibiti wa nishati iliyounganishwa na gridi ya vibadilishaji vya kubadilisha nishati ya daraja la H-scade ni pamoja na mkakati wa sasa wa udhibiti huru uliotenganishwa na mkakati na mkakati wa kudhibiti utengano wa nishati. Miongoni mwao, mkakati wa kudhibiti utengano wa nguvu unaweza kufikia udhibiti wa haraka na sahihi wa nguvu ya pato ya kibadilishaji cha uhifadhi wa nishati ya daraja la H-daraja. Kwa hivyo, karatasi hii huteua mkakati wa udhibiti wa utengano wa nishati ili kutambua gridi iliyounganishwa ya kigeuzi cha hifadhi ya nishati ya daraja la H.

3.Jumlisha

Karatasi hii inachunguza muundo wa hisabati, udhibiti wa muunganisho wa gridi ya taifa na uthibitishaji wa uigaji wa nusu-kimtiki wa mfumo wa hifadhi ya nishati ya daraja la juu wa H-bridge, na kutoa hitimisho zifuatazo:

(1) Mfumo wa uhifadhi wa nishati wa daraja la H ulioporomoka unaweza kufikia utendakazi wa kuunganishwa kwa gridi ya uwezo mkubwa wa kitengo kimoja bila transfoma, na ubora wa mawimbi ya sasa yaliyounganishwa na gridi ni ya juu.

(2) Uthibitishaji wa algoriti ya kidhibiti unaweza kupatikana kupitia jukwaa la uigaji wa nusu-kimwili la RTLAB, kufupisha mzunguko wa maendeleo na kupunguza hatari za maendeleo.

(3) Utumiaji wa jukwaa la uigaji wa nusu-kimwili hutoa uwezekano wa muunganisho unaofuata wa mfumo wa hifadhi ya nishati ya daraja la H kwenye gridi kubwa ya nishati kwa uigaji wa nusu-kimwili kwenye kituo.