Experimenteel onderzoek naar de hiërarchische besturing in DC microgrids met behulp van een real-time simulator

Ons onderzoek richt zich voornamelijk op het ontwikkelen van hiërarchische controlestrategieën voor het echte microgrid-platform tot experimentele validatie. We streven ernaar praktische uitdagingen aan te gaan bij het testen van de effectiviteit van de controlemethode in dynamische microgrid-omgevingen. Recente ontwikkelingen in het onderzoek naar microgrids laten een groot aantal demonstratieprojecten zien, maar de meeste theoretische studies worden nog steeds gevalideerd door middel van simulaties of experimenten.

Een systematisch experimenteel platform dat strategieën voor de controle van microgrids in de echte wereld integreert, blijven littekens die de praktische verificatie en de optimalisatie van controlemethoden beperken. Ons protocol biedt het voordeel dat het op hardware gebaseerde instrumentatie van hiërarchische controllerstrategieën in microgrids in de echte wereld mogelijk maakt, waardoor de kloof tussen simulatie en praktische implementatie wordt gedicht. Het biedt een uitgebreide hands-on aanpak voor het implementeren van besturingssystemen op daadwerkelijke platforms, wat zorgt voor een betere systeemvalidatie.

Toekomstig onderzoek in ons laboratorium zal zich richten op het verkennen van geavanceerde controlestrategieën voor microgrids, gericht op het verbeteren van de robuustheid van het systeem. We streven ernaar het vermogen van microgrid-operaties te verbeteren in real-world scenario's zoals sudden no changes en netwerkpersoneel om betrouwbare, efficiënte prestaties in praktische scenario's te garanderen. Om individuele gedistribueerde energiebronnen, of DER, te construeren, verbindt u de positieve pool van de gelijkstroom- of DC-bron via een draad met de positieve ingangspool van het buck-circuit en sluit u tegelijkertijd de bijbehorende negatieve polen aan.

Bouw een wiskundig model voor de buck-converter om het ontwerp van controleparameters voor simulaties en experimentele opstellingen te vergemakkelijken. Gebruik de methode voor het gemiddelde van de toestandsruimte om de toestandsruimtevergelijkingen te construeren voor een typische buck-converter. Transformeer vervolgens de toestandsruimtevergelijking in de overdrachtsfunctievorm voor een eenvoudiger proportioneel integraal controllerontwerp.

Sluit na het bouwen van individuele DER's de bijbehorende positieve en negatieve uitgangsklemmen van elk buck-circuit aan. Om de lijnimpedantie te simuleren, plaatst u kleine weerstanden in serie tussen de positieve polen van elke DER. Gebruik voor belastingsintegratie weerstanden om veelvoorkomende belastingen in DC-microgrids te simuleren.

Sluit de weerstandsklemmen rechtstreeks aan op de samenvloeiingspunten van de positieve en negatieve polen van alle gedistribueerde energiebronnen voor globale belastingen. Wanneer lijnimpedantie aanwezig is, sluit u weerstanden aan de uitgang van elk buck-circuit aan om lokale belastingen te simuleren. Druk vervolgens op de aan/uit-knop op de voeding.

Stel de spanning in op de opgegeven waarde met behulp van de knop. Zorg ervoor dat de voeding werkt binnen het bereik van nul tot 300 volt en een maximaal vermogen van 600 watt. Leid de in- en uitgangssignalen van de DCDC buck-converter naar een signaalconversiebord.

Sluit het signaalconversiebord aan op de hardwarecontroller van de simulator met behulp van signaalkabels. Controleer ten slotte de bus- en belastingsverbindingen. Inspecteer alle verbindingen op nauwkeurigheid en veiligheid.

Om de droop-besturingsmodule te configureren, sleept u componenten zoals versterkings- en verschilblokken naar de besturingsmodule. Dubbelklik op de versterkingsmodule en stel de droop-coëfficiënt naar wens in. Vervolgens, voor een proportionele integrale besturingsopstelling met dubbele lus, sleept u de componenten in de stimulator.

Gebruik bij het selecteren van proportionele integrale controleversterkingen het overdrachtsfunctiemodel van de buck-converter uit de overdrachtsfunctievergelijking. Volg eerst de volgorde van het ontwerpen van de binnenste stroomregellus en vervolgens de buitenste spanningsregellus. Geef verschillende ingangssignalen aan de controllers van elke DER om gedistribueerde besturing binnen de gecentraliseerde simulatorcontroller te implementeren.

Sleep bijvoorbeeld seinen van DER twee en DER vier naar de besturingsmodule van DER één. Construeer vervolgens het secundaire besturingsblokdiagram in de simulator, op basis van de op consensus gebaseerde secundaire besturing. Pas de respons van de secundaire besturing aan door de besturingsversterking in de simulator te wijzigen.

Voor real-time experimentele instellingen van de simulator klikt u op de knop Bewerken om het programma dat op de simulator wordt uitgevoerd te wijzigen. Activeer vervolgens de instelknop om de instellingen van de ontwikkelingseigenschappen te voltooien. Nadat u het model hebt bewerkt, klikt u op de knop Bouwen om het model in uitvoerbare code te compileren.

Houd het softwarecompilatievenster in de gaten totdat de succesvolle berichtcompilatie verschijnt. Na een succesvolle compilatie configureert u de programmacode-instellingen, inclusief simulatiemodus, real-time communicatielinktype en andere relevante parameters. Download het gecompileerde uitvoerbare programma naar de hardware van de controller.

Start vervolgens het programma om het experiment te starten. Sluit de voltage sondes van de oscilloscoop aan op de positieve en negatieve polen van elke DER-uitgang en klem de stroomsondes op de uitgangspoorten.