Name: DC Mikro Şebekelerde Hiyerarşik Kontrolün Gerçek Zamanlı Simülatör Kullanılarak Deneysel Olarak İncelenmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-02-14T14:20:00.000+00:00
Duration: 6 min 4 s
Description: Keşfedin DC mikro şebekelerde hiyerarşik kontrol stratejilerinin OPAL RT-Lab simülatörü kullanılarak deneysel doğrulamasını. Bu yöntem, simülasyon ile pratik uygulama arasındaki boşluğu kapatır ve kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı performans değerlendirmesini sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu bölümde, OPAL RT-Lab'da (bundan böyle "simülatör" olarak anılacaktır) uygulanan, Şekil 1'de gösterilen hiyerarşik kontrolü içeren bir DC mikro şebeke geliştirmek ve denemek için kullanılan yöntemleri özetliyoruz. Protokol üç ana bölüme ayrılmıştır: Fiziksel Kurulum ve Devre Modellemesi, Kontrol Stratejisi Uygulaması ve Simülatör Deney Kurulumu. Bu protokolün, daha üst düzey optimizasyon ve ana güç şebekesi ile etkileşimi içeren üçüncül kontrol stratejisini kapsamadığı, mevcut deney kurulumumuzun kapsamı dışında olduğu ve gelecekteki çalışmalara bırakıldığı belirtilmektedir.
1. Fiziksel kurulum ve devre modelleme
<ol>
	<li>Sistem elektrik topolojisi NOT: DC mikro şebeke sistem devre mimarisini göz önünde bulundurarak, aşağıdaki adımlarla donanım deney platformunun inşasına devam ediyoruz.<ol>
		<li>Bireysel bir DER'in inşası<ol>
			<li>DC akımının pozitif kutbunu bir kablo aracılığıyla buck devresinin giriş pozitif kutbuna bağlayın ve aynı anda karşılık gelen negatif kutupları bağlayın; spesifik dönüştürücü Şekil 2A'da gösterilmiştir. Sonraki simülasyonlar ve deney kurulumları için kontrol parametrelerinin tasarımını kolaylaştırmak için kova dönüştürücü için matematiksel bir model oluşturun. Şekil 3'te gösterildiği gibi tipik bir kova dönüştürücü için, durum uzayı denklemlerini aşağıdaki gibi durum uzayı ortalama yöntemini kullanarak oluşturun:5: 
			<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/67464/67464eq1.jpg">     (1) Burada I, L, VC sırasıyla indüktör akımı ve çıkış voltajıdır; R, L, C, dönüştürücü devresindeki bileşen parametreleridir; Vgirişi, giriş DC voltajını temsil eder; ve d, DC-DC dönüştürücünün görev döngüsünü temsil eder. Denklemi (1) bir PI kontrolörünün tasarımı için daha uygun olan aşağıdaki transfer fonksiyonu formuna dönüştürün. 
			<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/67464/67464eq2.jpg"> 
			<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/67464/67464eq3.jpg">     (2) Burada s, Laplace operatörünü temsil eder; GId(ler), görev oranının akıma transfer fonksiyonudur; ve GVI(s), akımın gerilime aktarma fonksiyonudur.</li>
			<li>Birden fazla DER kullanarak mikro şebeke yapımı<ol>
				<li>Yukarıda açıklandığı gibi tek tek DER'ler oluşturma işlemini tekrarlayın. Birden fazla DER yerindeyken, her bir kova devresinin karşılık gelen pozitif ve negatif çıkış terminallerini bağlayın.</li>
				<li>Hat empedansını simüle etmek için, her bir DER'in pozitif kutupları arasına seri olarak küçük dirençler yerleştirin.</li>
			</ol>
			</li>
			<li>Yük tümleştirmesi<ol>
				<li>DC mikro şebekelerdeki yaygın yükleri simüle etmek için dirençler kullanın. Küresel yükler için, direncin terminallerini doğrudan tüm DER'lerin pozitif ve negatif kutuplarının birleşme noktalarına bağlayın. Hat empedansı mevcut olduğunda, Şekil 2D'de gösterildiği gibi yerel yükleri simüle etmek için her bir kova devresinin çıkışına dirençler bağlayın. NOT: Bu deneyde devre bağlantıları, Şekil 2C'de gösterildiği gibi geçmeli konektörler kullanılarak gerçekleştirilmiştir.</li>
			</ol>
			</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Donanım devresi tasarımı ve kurulumu NOT: Şekil 1'deki topolojiye karşılık gelen DC mikro şebeke deney platformunun donanım kurulumu temel olarak aşağıdaki adımlardan oluşur:<ol>
		<li>DC güç kaynağı yapılandırması<ol>
			<li>Güç düğmesine basarak güç kaynağını etkinleştirin.</li>
			<li>Düğmeyi kullanarak voltajı belirtilen değere ayarlayın. Bu güç kaynağı, [0 - 300 V] çıkış aralığına ve maksimum 600 W güce sahip sabit voltajlı bir DC kaynağıdır. Deneyin başında anahtara basarak güç kaynağını başlatın. Bu deneyde kullanılan güç kaynağı Şekil 2B'de gösterilmiştir.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>DC-DC kova dönüştürücü kurulumu<ol>
			<li>Dönüştürücünün giriş ve çıkış sinyallerini bir sinyal dönüştürme kartına yönlendirin ve bunları sinyal kabloları aracılığıyla simülatör donanım denetleyicisine bağlayın. NOT: Bu kurulum, dönüştürücüyü devre seviyesinde sürmek için akım ve gerilim sinyallerinin analog biçimde çıkışına ve PWM sinyallerinin kontrolörden iletilmesine izin verir.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Bus ve yük bağlantılarının doğrulanması<ol>
			<li>Bu adımın Adım 1.1.3 ile uyumlu olduğundan emin olun. Tüm bağlantıları doğruluk ve güvenlik açısından inceleyin.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Kontrol stratejisinin uygulanması
<ol>
	<li>2.1.Sarkma kontrol yapılandırması<ol>
		<li>Şekil 4'te gösterildiği gibi kazançlar ve fark blokları gibi bileşenleri sürükleyip bırakarak simülatör içindeki kontrol modülünde droop kontrol modülünü oluşturun.</li>
		<li>'Kazanç' modülüne çift tıklayın ve düşme katsayısını gerektiği gibi ayarlayın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Çift döngülü PI kontrol kurulumu<ol>
		<li>Simülatördeki bileşenleri sürükleyip bırakarak kontrol bloğu diyagramını oluşturun (bkz. Şekil 5).</li>
		<li>PI kontrol kazançlarını seçerken, önce iç döngüyü (akım döngüsü) ve ardından dış döngüyü (voltaj döngüsü) tasarlama sırasını takip ederek Denklem (2)'deki kova dönüştürücünün transfer fonksiyonu modelini kullanın. NOT: Hızlı voltaj ayarlamaları, DER'ler arasındaki güç dağıtımının hassasiyetini tehlikeye atabileceğinden, çift döngülü kontrol şemasında hızlı dinamik yanıt ile güç paylaşımı doğruluğu arasında bir denge vardır.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dağıtık iletişim topolojisinin oluşturulması<ol>
		<li>Merkezi simülatör denetleyicisi içinde dağıtılmış kontrol uygulamak için her DER'in denetleyicilerine farklı giriş sinyalleri sağlayın. Örneğin, DER 1 için, Şekil 2'nın sol tarafında ve Şekil 4C'de gösterildiği gibi, dağıtılmış iletişimi etkinleştirmek için DER 6 ve DER 7'ten gelen sinyalleri kontrol modülüne sürükleyin.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dağıtılmış ikincil kontrol stratejisinin uygulanması<ol>
		<li>Şekil 6'da gösterildiği gibi, fikir birliğine dayalı ikincil kontrole dayalı olarak simülatörde ikincil kontrol bloğu diyagramını oluşturun. Kontrol kazançlarını değiştirerek ikincil kontrol yanıtını ayarlayın.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Gerçek zamanlı simülatör deney düzeneği
NOT: Simülatör deneyinin özel konfigürasyonu, Şekil 8'de gösterildiği gibi dört adımdan oluşur.
<ol>
	<li>Model başlatma<ol>
		<li>Simülatörde çalışan programı değiştirmek için Düzenle düğmesine tıklayın. Ardından, geliştirme özelliği ayarlarını tamamlamak için SET düğmesini etkinleştirin.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Model derleme<ol>
		<li>Model düzenlemeyi tamamladıktan sonra, modeli yürütülebilir koda derlemek için Oluştur düğmesine tıklayın.</li>
		<li>'Derleme Başarılı' mesajı görünene kadar yazılım derleme penceresini izleyin. Bir hata oluşursa, komut istemine göre hatayı bulun ve gerekli düzeltmeleri yapın</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Simülatör gerçek zamanlı kontrol yapılandırması<ol>
		<li>Derleme işleminin tamamlanmasının ardından, Simülasyon modu, gerçek zamanlı iletişim bağlantı türü ve diğer ilgili parametreler gibi program kodu ayarlarını yapılandırın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Program indirme ve yürütme<ol>
		<li>Derlenmiş yürütülebilir programı denetleyici donanımına indirin ve deneyi başlatın.</li>
		<li>Osiloskopun voltaj problarını her bir DER çıkışının pozitif ve negatif terminallerine bağlayın ve clamp akım probları çıkış portlarında. Mikro şebekedeki her bir DER'den gelen çıkışı gözlemlemek için osiloskop penceresini kullanın.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Bolsen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Framing+renewable+energy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Energy%22%5BJournal%5D)">Framing renewable energy.</a> Nat Energy. 7 (11), 1003-1004 (2022).</li>
<li>Dai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distributed+secondary+control+for+DC+microgrids+with+time-varying+communication+delays%3A+A+networked+predictive+control+scheme%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Power+Syst%22%5BJournal%5D)">Distributed secondary control for DC microgrids with time-varying communication delays: A networked predictive control scheme.</a> IEEE Trans Power Syst. 39 (2), 4459-4472 (2024).</li>
<li>Alzahrani, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+simulation+of+microgrid%5BTitle%5D)+AND+%22Procedia+Comput+Sci%22%5BJournal%5D)">Modeling and simulation of microgrid.</a> Procedia Comput Sci. 114, 392-400 (2017).</li>
<li>Naderi, E., Asrari, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+a+remedial+action+via+hardware-in-the-loop+system+against+cyberattacks+targeting+a+lab-scale+PV%2Fwind+microgrid%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Smart+Grid%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of a remedial action via hardware-in-the-loop system against cyberattacks targeting a lab-scale PV/wind microgrid.</a> IEEE Trans Smart Grid. 14 (5), 4060-4072 (2023).</li>
<li>Lei, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+twin+based+monitoring+and+control+for+DC-DC+converters%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Digital twin based monitoring and control for DC-DC converters.</a> Nat Commun. 14 (1), 5604(2023).</li>
<li>Alam, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Planning+and+protection+of+DC+microgrid%3A+A+critical+review+on+recent+developments%5BTitle%5D)+AND+%22Eng+Sci+Technol+Int+J%22%5BJournal%5D)">Planning and protection of DC microgrid: A critical review on recent developments.</a> Eng Sci Technol Int J. 41, 101404(2023).</li>
<li>Yuan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+control+of+DC+microgrid+with+dynamical+load+power+sharing%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Energy%22%5BJournal%5D)">Hierarchical control of DC microgrid with dynamical load power sharing.</a> Appl Energy. 239, 1-11 (2019).</li>
<li>Krishnamurthy, S., Ogunwole, E. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microgrid+system+design%2C+modeling%2C+and+simulation.+Modelling+and+Control+Dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Modelling+and+Control+Dynamics+in+Microgrid+Systems+with+Renewable+Energy+Resources%22%5BJournal%5D)">Microgrid system design, modeling, and simulation. Modelling and Control Dynamics.</a> Modelling and Control Dynamics in Microgrid Systems with Renewable Energy Resources. , 345-376 (2024).</li>
<li>Interoperability analysis of IEC61850 protocol using an emulated IED in a HIL microgrid testbed. Hemmati, M., et al. 2021 IEEE International Conference on Communications, Control, and Computing Technologies for Smart Grids (SmartGridComm), , 152-157 (2021).</li>
<li>Lai, J., Lu, X., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochastic+distributed+frequency+and+load+sharing+control+for+microgrids+with+communication+delays%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Syst+J%22%5BJournal%5D)">Stochastic distributed frequency and load sharing control for microgrids with communication delays.</a> IEEE Syst J. 13 (4), 4269-4280 (2019).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distributed+event-triggered+hierarchical+control+to+improve+economic+operation+of+hybrid+AC%2FDC+microgrids%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Power+Syst%22%5BJournal%5D)">Distributed event-triggered hierarchical control to improve economic operation of hybrid AC/DC microgrids.</a> IEEE Trans Power Syst. 37 (5), 3653-3668 (2022).</li>
<li>Wang, J., Jin, C., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+uniform+control+strategy+for+the+interlinking+converter+in+hierarchical+controlled+hybrid+AC%2FDC+microgrids%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Ind+Electron%22%5BJournal%5D)">A uniform control strategy for the interlinking converter in hierarchical controlled hybrid AC/DC microgrids.</a> IEEE Trans Ind Electron. 65 (8), 6188-6197 (2018).</li>
<li>Zeng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+cooperative+control+strategy+for+battery+storage+system+in+islanded+DC+microgrid%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Power+Syst%22%5BJournal%5D)">Hierarchical cooperative control strategy for battery storage system in islanded DC microgrid.</a> IEEE Trans Power Syst. 37 (5), 4028-4039 (2022).</li>
<li>Guo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distributed+voltage+restoration+and+current+sharing+control+in+islanded+DC+microgrid+systems+without+continuous+communication%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Ind+Electron%22%5BJournal%5D)">Distributed voltage restoration and current sharing control in islanded DC microgrid systems without continuous communication.</a> IEEE Trans Ind Electron. 67 (4), 3043-3053 (2020).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Programlanabilir DC ve nbsp güç kaynağı</td><td>ITECH</td><td>IT-M7700</td><td>DC Güç</td></tr><tr><td>Kaynağı Gerçek zamanlı simülatör</td><td>OPAL RT-Lab</td><td>OP5707XG-16&nbsp;</td><td>Gerçek zamanlı kontrolör</td></tr><tr><td>Osiloskop</td><td>Tektronix</td><td>MSO58 5-BW-500&nbsp;</td><td>Osiloskop</td></tr><tr><td colspan="4">Kablolar ve dirençler gibi elektrikli bileşenler</td></tr></tbody></table>

dc mikro Şebekelerde hiyerarşik kontrolün gerçek zamanlı simülatör kullanılarak deneysel olarak İncelenmesi

Experimental Investigation of the Hierarchical Control in DC Microgrids Using a Real-time Simulator

Şekil 4, simülatör içinde inşa edilen kontrol modülündeki sarkma kontrol modülünü göstermektedir. Detaylı tasarım, aşağıdaki sarkma mekanizmasına dayanmaktadır:
Sarkma kontrol mekanizması, DC mikro şebekelerde merkezi olmayan birincil kontrol için temel bir stratejidir. Yükleri farklı DER'ler arasında orantılı olarak paylaşmak için AC sistemlerindeki senkron jeneratörlerin davranışını taklit eder. D...

DC Mikro Şebekelerde Hiyerarşik Kontrolün Gerçek Zamanlı Simülatör Kullanılarak Deneysel Olarak İncelenmesi

The rise of renewable energy sources has underscored the significance of microgrids, particularly DC variants, which are well-suited for integrating ...

experimental-investigation-hierarchical-control-dc-microgrids-using

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu çalışma, teorilerin, kavramların ve formüllerin görselleştirilmesi, deneysel sürecin üç boyutlu (3-B) sanal test donanımlarıyla görselleştirilmesi ve grafikler ve kameralar gibi widget'lar kullanılarak kontrol ve izleme sisteminin görselleştirilmesi de dahil olmak üzere görselleştirilmiş deneyler sağlayan çevrimiçi bir deney sistemini açıklar.

Mühendislik Eğitimi ve Araştırması için İnteraktif ve Görselleştirilmiş Online Deney Sistemi

Bu çalışma, kullanıcılara VR cihazları tarafından desteklenen sürükleyici ve etkileşimli deney yetenekleri sağlayan WebVR tabanlı bir çevrimiçi sanal gerçeklik (VR) laboratuvar sistemini açıklamaktadır. Önerilen sistem, yalnızca çevrimiçi deneylere kullanıcı katılımının gerçekçiliğini artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda çok çeşitli çevrimiçi laboratuvar çerçevelerine de uygulanabilir.

Kontrol Mühendisliği Eğitiminde Uygulanan Çevrimiçi Sanal Gerçeklik Ağ Tabanlı Kontrol Laboratuvarı 

Bu makale, basitleştirilmiş bir model oluşturarak ve iki sıcaklık alanı çözme modülünde karşılaştırmalı bir analiz yaparak halka ana ünitesinin sıcaklık artışı problemini ele almaktadır.

Halka Ana Ünitesinde Sıcaklık Artışı Simülasyonunun Karşılaştırmalı Çalışması

Doğal, düşük sıkma film sönümleme koşulları ve uzun yerleşme zamanlarda saçak alan elektrostatik MEMS aktüatörler sonuçlarının cihaz sağlam tasarımı, geleneksel adım toplamanın kullanarak geçiş işlemleri yaparken. Arasında geçiş yaparken DC-dinamik dalga ile zaman iyileşme anahtarlama Gerçek-zamanlı saçak-alan yerleşme zamanını azaltır aktüatörler MEMS için aşağı-yukarı ve aşağı-yukarı devletler.

Real-Time DC-dinamik Öngerilimlenmesi Yöntem Ciddi Underdamped saçak-alanında Elektrostatik MEMS Eyleyiciler Zaman İyileştirme Anahtarlama

Şekil Hafızalı Alaşımların (SMA) katı hal soğutma işlemlerinin incelenmesi ve elastokalorik malzeme özelliklerinin karakterizasyonu için deneysel yöntemler sunulmaktadır. Elastokalorik soğutma proseslerinin kontrolü ve kapsamlı bir şekilde izlenmesi için özel olarak üretilmiş bir test donanımı tasarlanmıştır. Ayrıca, termomekanik olarak birleştirilmiş modelleme yaklaşımları için bir doğrulama platformu sağlar.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Burada, hem şeklin hem de moleküler hizalamanın doğrudan lazer yazma kullanılarak nanometre ölçeğinde doğrulukla tasarlanabildiği 3D polimerik mikro/nano yapılar üretiyoruz. Çeşitli sıvı kristal elastomer mikro yapılarının ışık kaynaklı deformasyonu mikroskobik ölçekte kontrol edilebilir.

Serbest biçimli Işık Aktüatörler - Mikroskobik Ölçeğinde imalat ve çalıştırma Kontrolü

Bir ön-vurgu tekniği kullanılarak karşılık gelen frekans genişletmek için bir yöntem önerilmektedir. Bu yöntem, orantılı-entegral-ayırıcı kontrol kullanarak izleme sinüs dalgası yolundaki bir galvano aynanın kazanç azaltılması için telafi eder.

Ön vurgu Teknikleri Kullanarak Oransal-İntegral-Diferansiyel Kontrolü bir Galvanometre Mirror bir sinüsoidal Tarama için Kazanç-tazminat Metodolojisi

Kırma fenomenin sifon deneysel olarak araştırıldı ve teorik modeli. Teorik modele dayalı bir simülasyon programı geliştirilmiştir ve simülasyon programı sonuçlarını deneysel sonuçlar ile karşılaştırıldı. Simülasyon programı sonuçlarını deneysel sonuçlar iyi eşleşen sonucuna varıldı.

Sifon kırıcı deney ve simülasyon incelenmesi için bir araştırma reaktörü

Silikon dopant atomlar nano saniye çözüldü şarj dinamikleri ile tarama tünel mikroskop gözlemlemek için tüm elektronik yöntemi göstermektedir.

Tüm elektronik Nanosecond çözüldü tarama tünelleme mikroskobu: tek Dopant şarj Dynamics incelenmesi kolaylaştırılması

Burada, kararsız kıvırma akar değiştirilmiş duman akışı görselleştirme tekniği kullanarak bir delta kanat üzerinde gözlemlemek ve öncü girdap arıza Mekanlar salınım için sorumlu mekanizma araştırmak için bir protokol mevcut.

Akış yapısı akış görüntüleme yöntemleri ile Delta kanat üzerinde deneysel incelenmesi

Keşfedin DC mikro şebekelerde hiyerarşik kontrol stratejilerinin OPAL RT-Lab simülatörü kullanılarak deneysel doğrulamasını. Bu yöntem, simülasyon ile pratik uygulama arasındaki boşluğu kapatır ve kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı performans değerlendirmesini sağlar.

DC Mikro Şebekelerde Hiyerarşik Kontrolün Gerçek Zamanlı Simülatör Kullanılarak Deneysel Olarak İncelenmesi

Daha fazla video keşfet