Investigação experimental do controle hierárquico em microrredes CC utilizando um simulador em tempo real

Nossa pesquisa se concentra principalmente no desenvolvimento de estratégias de controle hierárquico para plataforma de microrrede do mundo real para validação experimental. Nosso objetivo é abordar desafios práticos nos testes de eficácia do método de controle em ambientes dinâmicos de microrredes. Desenvolvimentos recentes na pesquisa de microrredes mostram um grande número de projetos de demonstração, mas a maioria dos estudos teóricos ainda é validada por meio de simulações ou experimentos.

A plataforma experimental sistemática que integra estratégias de controle de microrredes do mundo real permanece como cicatrizes que limitam a verificação prática e a otimização dos métodos de controle. Nosso protocolo oferece a vantagem de permitir a instrumentação baseada em hardware do mundo real de estratégias de controlador hierárquico em microrredes, abordando a lacuna entre simulação e implementação prática. Ele fornece uma abordagem prática abrangente para implantar sistemas de controle em plataformas reais, garantindo uma melhor validação do sistema.

Pesquisas futuras em nosso laboratório se concentrarão na exploração de estratégias avançadas de controle para microrredes, com o objetivo de aumentar a robustez do sistema. Buscamos melhorar a capacidade das operações de microrrede em cenários do mundo real, como mudanças repentinas e força de trabalho de rede, para garantir um desempenho confiável e eficiente em cenários práticos. Para construir recursos individuais de energia distribuída, ou DER, conecte o pólo positivo da corrente contínua, ou fonte CC, através de um fio ao pólo positivo de entrada do circuito buck, enquanto conecta simultaneamente os pólos negativos correspondentes.

Construir um modelo matemático para o conversor buck para facilitar o projeto de parâmetros de controle para simulações e configurações experimentais. Use o método de média de espaço de estado para construir as equações de espaço de estado para um conversor de buck típico. Em seguida, transforme a equação do espaço de estados na forma da função de transferência para facilitar o projeto do controlador integral proporcional.

Depois de construir DERs individuais, conecte os terminais de saída positivo e negativo correspondentes de cada circuito buck. Para simular a impedância da linha, insira pequenos resistores em série entre os pólos positivos de cada DER. Para integração de carga, use resistores para simular cargas comuns em microrredes DC.

Conecte diretamente os terminais dos resistores aos pontos de confluência dos pólos positivo e negativo de todos os recursos de energia distribuídos para cargas globais. Quando a impedância da linha estiver presente, conecte os resistores na saída de cada circuito buck para simular cargas locais. Em seguida, pressione o botão liga/desliga na fonte de alimentação.

Ajuste a tensão para o valor especificado usando o botão. Certifique-se de que a fonte de alimentação opere dentro da faixa de zero a 300 volts e uma potência máxima de 600 watts. Encaminhe os sinais de entrada e saída do conversor buck DCDC para uma placa de conversão de sinal.

Conecte a placa de conversão de sinal ao controlador de hardware do simulador usando cabos de sinal. Por fim, verifique as conexões de barramento e carga. Inspecione todas as conexões quanto à precisão e segurança.

Para configurar o módulo de controle de inclinação, arraste e solte componentes como ganhos e blocos de diferença no módulo de controle. Clique duas vezes no módulo de ganho e defina o coeficiente de queda conforme necessário. Em seguida, para uma configuração de controle integral proporcional de loop duplo, arraste e solte os componentes no estimulador.

Ao selecionar ganhos de controle integral proporcionais, use o modelo de função de transferência do conversor buck da equação da função de transferência. Siga a sequência de projeto do loop de controle de corrente interno primeiro e, em seguida, do loop de controle de tensão externo. Forneça diferentes sinais de entrada aos controladores de cada DER para implementar o controle distribuído dentro do controlador centralizado do simulador.

Por exemplo, arraste os sinais do DER dois e DER quatro para o módulo de controle do DER um. Em seguida, construa o diagrama de blocos de controle secundário no simulador, com base no controle secundário baseado em consenso. Ajuste a resposta do controle secundário modificando os ganhos de controle dentro do simulador.

Para configuração experimental do simulador em tempo real, clique no botão editar para modificar o programa em execução no simulador. Em seguida, ative o botão definir para concluir as configurações da propriedade de desenvolvimento. Depois de concluir a edição do modelo, clique no botão construir para compilar o modelo em código executável.

Monitore a janela de compilação de software até que a mensagem compilação bem-sucedida seja exibida. Após a compilação bem-sucedida, defina as configurações do código do programa, incluindo o modo de simulação, o tipo de link de comunicação em tempo real e outros parâmetros relevantes. Baixe o programa executável compilado no hardware do controlador.

Em seguida, inicie o programa para iniciar o experimento. Conecte as pontas de prova de tensão do osciloscópio aos terminais positivo e negativo de cada saída DER e prenda as pontas de prova de corrente nas portas de saída.