Étude expérimentale du contrôle hiérarchique dans les micro-réseaux à courant continu à l’aide d’un simulateur en temps réel

Notre recherche se concentre principalement sur le développement de stratégies de contrôle hiérarchiques pour une plate-forme de micro-réseau du monde réel jusqu’à la validation expérimentale. Notre objectif est de relever des défis pratiques dans les tests de l’efficacité de la méthode de contrôle dans des environnements de microréseaux dynamiques. Les développements récents dans la recherche sur les microréseaux montrent un grand nombre de projets de démonstration, mais la plupart des études théoriques sont encore validées par des simulations ou des expériences.

Une plate-forme expérimentale systématique qui intègre des stratégies de contrôle de micro-réseaux du monde réel reste des cicatrices limitant la vérification pratique et l’optimisation des méthodes de contrôle. Notre protocole offre l’avantage de permettre l’instrumentation matérielle réelle des stratégies de contrôleur hiérarchique dans les microréseaux, comblant ainsi le fossé entre la simulation et la mise en œuvre pratique. Il fournit une approche pratique complète pour le déploiement de systèmes de contrôle sur des plates-formes réelles, garantissant ainsi une meilleure validation du système.

Les recherches futures de notre laboratoire se concentreront sur l’exploration de stratégies de contrôle avancées pour les microréseaux, dans le but d’améliorer la robustesse du système. Nous cherchons à améliorer la capacité des opérations de microréseau dans des scénarios réels tels que l’absence soudaine de changements et la main-d’œuvre du réseau afin de garantir des performances fiables et efficaces dans des scénarios pratiques. Pour construire des ressources énergétiques distribuées individuelles, ou DER, connectez le pôle positif du courant continu, ou source CC, via un fil au pôle positif d’entrée du circuit abaisseur, tout en connectant simultanément les pôles négatifs correspondants.

Construire un modèle mathématique pour le convertisseur abaisseur afin de faciliter la conception des paramètres de contrôle pour les simulations et les configurations expérimentales. Utilisez la méthode de calcul de la moyenne de l’espace d’état pour construire les équations de l’espace d’état d’un convertisseur abaisseur typique. Ensuite, transformez l’équation de l’espace d’état en forme de fonction de transfert pour faciliter la conception d’un contrôleur intégral proportionnel.

Après avoir construit des DER individuels, connectez les bornes de sortie positives et négatives correspondantes de chaque circuit abaisseur. Pour simuler l’impédance de ligne, insérez de petites résistances en série entre les pôles positifs de chaque DER. Pour l’intégration de charge, utilisez des résistances pour simuler les charges courantes dans les microréseaux CC.

Connectez directement les bornes des résistances aux points de confluence des pôles positif et négatif de toutes les ressources énergétiques distribuées pour les charges globales. Lorsque l’impédance de ligne est présente, connectez les résistances à la sortie de chaque circuit abaisseur pour simuler les charges locales. Ensuite, appuyez sur le bouton d’alimentation de l’alimentation.

Réglez la tension à la valeur spécifiée à l’aide du bouton. Assurez-vous que l’alimentation fonctionne dans la plage de zéro à 300 volts et une puissance maximale de 600 watts. Acheminez les signaux d’entrée et de sortie du convertisseur abaisseur DCDC vers une carte de conversion de signaux.

Connectez la carte de conversion de signal au contrôleur matériel du simulateur à l’aide de câbles de signal. Enfin, vérifiez les connexions du bus et de la charge. Inspectez toutes les connexions pour en vérifier l’exactitude et la sécurité.

Pour configurer le module de commande d’affaissement, faites glisser et déposez des composants tels que les blocs de gains et de différences dans le module de commande. Double-cliquez sur le module de gain et réglez le coefficient d’affaissement selon vos besoins. Ensuite, pour une configuration de contrôle intégral proportionnel à double boucle, faites glisser et déposez les composants dans le stimulateur.

Lors de la sélection de gains de commande intégrale proportionnels, utilisez le modèle de fonction de transfert du convertisseur abaisseur à partir de l’équation de la fonction de transfert. Suivez la séquence de conception de la boucle de contrôle de courant interne d’abord, puis de la boucle de contrôle de tension externe. Fournir des signaux d’entrée différents aux contrôleurs de chaque DER pour mettre en œuvre un contrôle distribué au sein du contrôleur de simulateur centralisé.

Par exemple, faites glisser les signaux du DER deux et du DER quatre dans le module de commande du DER un. Ensuite, construisez le schéma fonctionnel de contrôle secondaire dans le simulateur, basé sur le contrôle secondaire basé sur le consensus. Ajustez la réponse de la commande secondaire en modifiant les gains de commande dans le simulateur.

Pour une configuration expérimentale du simulateur en temps réel, cliquez sur le bouton Modifier pour modifier le programme en cours d’exécution sur le simulateur. Ensuite, activez le bouton définir pour terminer les paramètres de la propriété de développement. Une fois l’édition du modèle terminée, cliquez sur le bouton de construction pour compiler le modèle en code exécutable.

Surveillez la fenêtre de compilation du logiciel jusqu’à ce que le message Compilation réussie s’affiche. Une fois la compilation réussie, configurez les paramètres de code du programme, y compris le mode de simulation, le type de liaison de communication en temps réel et d’autres paramètres pertinents. Téléchargez le programme exécutable compilé dans le matériel du contrôleur.

Ensuite, démarrez le programme pour lancer l’expérience. Connectez les sondes de tension de l’oscilloscope aux bornes positive et négative de chaque sortie DER et fixez les sondes de courant aux ports de sortie.