پژوهش درباره مسائل کیفیت برق و تکنولوژی‌های کنترل در دستگاه‌های ترانسفورماتور توزیع در ایستگاه‌های شارژ پانل‌های خورشیدی
۱. مقدمه
به عنوان یک طراح جبهه‌ای از سیستم‌های توزیع ایستگاه‌های شارژ فتوولتائیک، من به طور عمیق در تحقیقات فناوری کنترل کیفیت برق مشارکت دارم. در میان تغییر انرژی، اهمیت ایستگاه‌های شارژ فتوولتائیک رشد می‌کند، اما یکپارچه‌سازی مقیاس بزرگ فتوولتائیک چالش‌های کیفیت برق را به همراه می‌آورد. پایانه ترانسفورماتور توزیع، یک گره کلیدی، به صورت فوری نیازمند راه‌حل‌ها است. با وجود تحقیقات موجود، شکاف‌هایی در فناوری کنترل با توجه به ویژگی‌های فتوولتائیک و شرایط پیچیده وجود دارد. این مقاله بر روی کنترل کیفیت برق این پایانه متمرکز است و شامل تحلیل مشکلات، طراحی فناوری و تأیید موردی برای حمایت از ثبات سیستم می‌باشد.
۲. تحلیل مشکلات کیفیت برق در پایانه ترانسفورماتور توزیع
۲.۱ ویژگی‌های عملیاتی ایستگاه‌های شارژ فتوولتائیک
ایستگاه‌های شارژ فتوولتائیک شامل سیستم‌های تولید انرژی فتوولتائیک و تأسیسات شارژ است. سیستم‌های فتوولتائیک انرژی خورشیدی را از طریق پانل‌ها و وارسی‌ها برای اتصال به شبکه تبدیل می‌کنند. خروجی فتوولتائیک به دلیل شدت نور و دما متناوب و ناپایدار است—در شرایط ضعیف نوری ضعیف است و در ظهرهای آفتابی بالاتر است؛ دما نیز بر کارایی پانل‌ها تأثیر می‌گذارد.
تأسیسات شارژ دارای بارهای تغییریاب هستند. رفتار شارژ کاربران تصادفی است با زمان‌ها و توان متغیر—مثلاً افزایش بعد از کار در روزهای هفته یا برنامه‌ریزی انعطاف‌پذیر، که پیش‌بینی بار را پیچیده می‌کند. این‌ها موارد مهم در طراحی هستند.
۲.۲ مشکلات کیفیت برق اصلی
بعد از اتصال به شبکه، پایانه ترانسفورماتور توزیع با مشکلاتی مانند نوسان ولتاژ/درخش، هارمونیک‌ها و عدم تعادل سه‌فازی مواجه می‌شود. نوسان ولتاژ از ناپایداری فتوولتائیک و تغییرات بار ناشی می‌شود که می‌تواند منجر به درخش شود. هارمونیک‌های وارسی‌ها ولتاژ را تحریف می‌کنند و زیان‌ها و سن کاری تجهیزات را افزایش می‌دهند. دسترسی نامتوازن شارژ کننده‌ها منجر به عدم تعادل سه‌فازی می‌شود که عمر ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد. این مشکلات معمول در بررسی‌ها نیازمند راه‌حل‌های هدفمند هستند.
۲.۳ علل مشکلات کیفیت برق
مشکلات از عوامل متصل شده ناشی می‌شوند: ناپایداری و ناپایداری فتوولتائیک، تصادفی بودن بار، غیرخطی بودن ترانسفورماتور (شبشبی قلب، نشت سیم‌پیچ) و مشکلات عملیات شبکه (بارهای سه‌فاز نامتعادل). طراحی باید به طور جامع این موارد را برای طرح کنترل مناسب مد نظر قرار دهد.
۳. فناوری کنترل کیفیت برق برای پایانه ترانسفورماتور توزیع
۳.۱ فناوری کنترل بر اساس دستگاه‌های جبرانی
دستگاه‌های جبرانی معمول ویژگی‌های متمایزی دارند: خازنهای واکنشی (ساده اما آهسته)، SVC (پویا اما مستعد هارمونیک) و STATCOM (سریع، دقیق و با کاهش هارمونیک). در طراحی، من ظرفیت و موقعیت (مثلاً نزدیک سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتور) را بهینه می‌کنم تا کارایی بهتری داشته باشد.
۳.۲ بهینه‌سازی کیفیت برق از طریق استراتژی‌های کنترلی
استراتژی‌های پیشرفته کنترل را بهبود می‌بخشند: کنترل فازی (مدیریت مسائل غیرخطی و نامطمئن)، شبکه عصبی (یادگیری خودکار برای دقت) و کنترل پیش‌بینی مدل (بهینه‌سازی از طریق پیش‌بینی). برای نوسان ولتاژ، من الگوریتم تنظیم بر اساس فازی طراحی کردم که با شبیه‌سازی تأیید شده است که نوسان‌ها را کاهش می‌دهد.
۳.۳ طرح کنترل جامع
طرح شامل ماژول‌های جمع‌آوری داده، تصمیم‌گیری و جبران است. این یک حلقه بسته را تشکیل می‌دهد: داده مشکلات را شناسایی می‌کند، استراتژی‌ها و دستگاه‌ها را متناسب می‌کند و پارامترها را تنظیم می‌کند. من طراحی طرح را برای سیناریوهای ایستگاه شارژ راهنمایی می‌کنم.
۴. تحلیل موارد کاربردی عملی
۴.۱ معرفی مورد
یک ایستگاه شارژ فتوولتائیک در یک پارک صنعتی بزرگ با بارهای پیچیده، به دلیل نوسانات بار پارک و ناپایداری فتوولتائیک، با مشکلات کیفیت برق شدید در پایانه ترانسفورماتور مواجه می‌شود که تجهیزات و ثبات شبکه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. من به طور عمیق در اجرای طرح مشارکت دارم.
۴.۲ طرح کاربردی
انتخاب دستگاه‌های جبرانی متناسب و استراتژی کنترلی همکاری فازی + پیش‌بینی مدل استفاده می‌شود. کنترل فازی جبران اولیه را تولید می‌کند؛ کنترل پیش‌بینی مدل آن را بهینه می‌کند. من مطمئن می‌شوم که طراحی با شرایط محلی متناسب است.
۴.۳ ارزیابی اثر
نظارت پس از کاربرد نشان می‌دهد که کیفیت برق بهبود یافته است: نوسان ولتاژ به ±۳٪ کاهش یافته است، THD زیر ۴٪ و عدم تعادل سه‌فازی به داخل ۵٪ رسیده است. از نظر اقتصادی، هزینه‌های نگهداری سالانه حدود ۲۰۰۰۰۰ یوان کاهش یافته و درآمد حدود ۳۰۰۰۰۰ یوان افزایش یافته است. از نظر اجتماعی، ثبات شبکه شرکت‌های پارک صنعتی را حمایت می‌کند و مؤثر بودن آن تأیید می‌شود.
۵. نتیجه‌گیری
طرح کنترل جامع طراحی شده که دستگاه‌های جبرانی و استراتژی‌ها را یکپارچه می‌کند، به طور موثر کیفیت برق را بهبود می‌بخشد. با این حال، کنترل شرایط پیچیده می‌تواند بهینه شود. تلاش‌های آینده فناوری‌های رسیده برای مدیریت کیفیت برق ایستگاه‌های شارژ فتوولتائیک ارائه خواهد کرد تا ثبات شبکه تضمین شود.
