Investigación experimental del control jerárquico en microrredes de corriente continua utilizando un simulador en tiempo real

Nuestra investigación se centra principalmente en el desarrollo de estrategias de control jerárquico para la plataforma de microrredes del mundo real para la validación experimental. Nuestro objetivo es abordar los desafíos prácticos en las pruebas de la efectividad del método de control en entornos de microrredes dinámicas. Los desarrollos recientes en la investigación de microrredes muestran un gran número de proyectos de demostración, sin embargo, la mayoría de los estudios teóricos todavía se validan a través de simulaciones o experimentos.

La plataforma experimental sistemática que integra estrategias de control de microrredes del mundo real sigue siendo cicatrices que limitan la verificación práctica y la optimización de los métodos de control. Nuestro protocolo ofrece la ventaja de permitir la instrumentación basada en hardware del mundo real de estrategias de controladores jerárquicos en microrredes, abordando la brecha entre la simulación y la implementación práctica. Proporciona un enfoque práctico integral para implementar sistemas de control en plataformas reales, lo que garantiza una mejor validación del sistema.

Las investigaciones futuras en nuestro laboratorio se centrarán en explorar estrategias de control avanzadas para microrredes, con el objetivo de mejorar la robustez del sistema. Buscamos mejorar la capacidad de las operaciones de microrredes en escenarios del mundo real, como la ausencia repentina de cambios y la fuerza laboral de la red, para garantizar un rendimiento confiable y eficiente en escenarios prácticos. Para construir recursos de energía distribuida individuales, o DER, conecte el polo positivo de la corriente continua, o fuente de CC, a través de un cable al polo positivo de entrada del circuito reductor, mientras conecta simultáneamente los polos negativos correspondientes.

Construir un modelo matemático para el convertidor reductor para facilitar el diseño de parámetros de control para simulaciones y configuraciones experimentales. Utilice el método de promedio del espacio de estados para construir las ecuaciones del espacio de estados para un convertidor reductor típico. A continuación, transforme la ecuación del espacio de estados en la forma de la función de transferencia para facilitar el diseño del controlador integral proporcional.

Después de construir DER individuales, conecte los terminales de salida positivo y negativo correspondientes de cada circuito reductor. Para simular la impedancia de línea, inserte pequeñas resistencias en serie entre los polos positivos de cada DER. Para la integración de cargas, utilice resistencias para simular cargas comunes en microrredes de CC.

Conecte directamente los terminales de resistencias a los puntos de confluencia de los polos positivo y negativo de todos los recursos de energía distribuida para cargas globales. Cuando la impedancia de línea está presente, conecte las resistencias en la salida de cada circuito reductor para simular las cargas locales. A continuación, presione el botón de encendido de la fuente de alimentación.

Ajuste el voltaje al valor especificado con la perilla. Asegúrese de que la fuente de alimentación funcione dentro del rango de cero a 300 voltios y una potencia máxima de 600 vatios. Dirija las señales de entrada y salida del convertidor reductor DCDC a una tarjeta de conversión de señal.

Conecte la placa de conversión de señal al controlador de hardware del simulador mediante cables de señal. Por último, verifique las conexiones de bus y carga. Inspeccione todas las conexiones para verificar su precisión y seguridad.

Para configurar el módulo de control de caída, arrastre y suelte componentes como bloques de ganancias y diferencias en el módulo de control. Haga doble clic en el módulo de ganancia y ajuste el coeficiente de caída según sea necesario. Luego, para una configuración de control integral proporcional de doble bucle, arrastre y suelte los componentes en el estimulador.

Al seleccionar ganancias de control integral proporcional, utilice el modelo de función de transferencia del convertidor reductor de la ecuación de la función de transferencia. Siga la secuencia de diseño del bucle de control de corriente interna primero y luego el bucle de control de voltaje externo. Proporcione diferentes señales de entrada a los controladores de cada DER para implementar el control distribuido dentro del controlador del simulador centralizado.

Por ejemplo, arrastre las señales de DER two y DER four al módulo de control de DER one. A continuación, construya el diagrama de bloques de control secundario en el simulador, basado en el control secundario basado en consenso. Ajuste la respuesta del control secundario modificando las ganancias de control dentro del simulador.

Para la configuración experimental del simulador en tiempo real, haga clic en el botón editar para modificar el programa que se ejecuta en el simulador. A continuación, active el botón establecer para completar la configuración de las propiedades de desarrollo. Después de completar la edición del modelo, haga clic en el botón de compilación para compilar el modelo en código ejecutable.

Supervise la ventana de compilación de software hasta que aparezca el mensaje compilación correcta. Una vez que la compilación se haya realizado correctamente, configure los ajustes del código del programa, incluido el modo de simulación, el tipo de enlace de comunicación en tiempo real y otros parámetros relevantes. Descargue el programa ejecutable compilado en el hardware del controlador.

A continuación, inicie el programa para iniciar el experimento. Conecte las sondas de voltaje del osciloscopio a los terminales positivo y negativo de cada salida DER y sujete las sondas de corriente en los puertos de salida.