การวิจัยเรื่องปัญหาคุณภาพไฟฟ้าและการควบคุมเทคโนโลยีที่ตัวแปลงสัญญาณในสถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์

1. บทนำ

ในฐานะนักออกแบบด้านหน้าของระบบการกระจายสถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ ฉันมีความสนใจอย่างลึกซึ้งในการวิจัยเทคโนโลยีควบคุมคุณภาพไฟฟ้า ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางพลังงาน สถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญเพิ่มขึ้น แต่การรวมพลังงานแสงอาทิตย์ในขนาดใหญ่ก่อให้เกิดปัญหาเรื่องคุณภาพไฟฟ้า การเชื่อมต่อท้ายเครื่องแปลงไฟฟ้าเป็นจุดสำคัญที่ต้องการวิธีการแก้ไข แม้ว่าจะมีการวิจัยอยู่แล้ว แต่ยังมีช่องว่างในเทคโนโลยีควบคุมโดยพิจารณาคุณสมบัติของพลังงานแสงอาทิตย์และสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน บทความนี้เน้นที่การควบคุมคุณภาพไฟฟ้าที่ปลายเครื่องแปลงไฟฟ้า โดยครอบคลุมการวิเคราะห์ปัญหา การออกแบบเทคโนโลยี และการตรวจสอบกรณีศึกษา เพื่อสนับสนุนความมั่นคงของระบบ

2. การวิเคราะห์ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่ปลายเครื่องแปลงไฟฟ้า
2.1 ลักษณะการทำงานของสถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์

สถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และสิ่งอำนวยความสะดวกในการชาร์จ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แปลงพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านแผงโซลาร์และอินเวอร์เตอร์เพื่อเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีลักษณะไม่ต่อเนื่องและเปลี่ยนแปลงตามความเข้มแสงและความร้อน ซึ่งทำให้ผลิตไฟฟ้าได้น้อยในสภาพแสงน้อยและมากขึ้นในช่วงเที่ยงวันที่แดดแรง ความร้อนยังมีผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์

สิ่งอำนวยความสะดวกในการชาร์จมีโหลดที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง พฤติกรรมการชาร์จของผู้ใช้เป็นแบบสุ่ม มีเวลาและกำลังที่แตกต่างกัน เช่น ยอดชาร์จหลังเลิกงานในวันธรรมดาหรือการวางแผนชาร์จที่ยืดหยุ่น ซึ่งทำให้การทำนายโหลดเป็นเรื่องที่ซับซ้อน นี่คือประเด็นสำคัญในการออกแบบ

2.2 ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าหลัก

หลังจากการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า ปลายเครื่องแปลงไฟฟ้าเผชิญกับปัญหาเช่น การเปลี่ยนแปลงแรงดัน/การกระพริบ ฮาร์โมนิก และการไม่สมดุลสามเฟส การเปลี่ยนแปลงแรงดันเกิดจากความไม่ต่อเนื่องของพลังงานแสงอาทิตย์และการเปลี่ยนแปลงโหลด อาจทำให้เกิดการกระพริบ ฮาร์โมนิกจากอินเวอร์เตอร์ทำให้แรงดันบิดเบี้ยว ทำให้เกิดการสูญเสียและทำให้อุปกรณ์เสื่อมสภาพ การเชื่อมต่อชาร์จที่ไม่สมดุลทำให้เกิดการไม่สมดุลสามเฟส ซึ่งทำให้ลดอายุการใช้งานของเครื่องแปลงไฟฟ้า ปัญหาเหล่านี้เป็นประเด็นที่พบบ่อยในการตรวจสอบและต้องการวิธีการแก้ไขที่เฉพาะเจาะจง

2.3 สาเหตุของปัญหาคุณภาพไฟฟ้า

ปัญหาเกิดจากปัจจัยที่เชื่อมโยงกัน เช่น ความไม่ต่อเนื่องและผันผวนของพลังงานแสงอาทิตย์ ความสุ่มของโหลด ความไม่เชิงเส้นของเครื่องแปลงไฟฟ้า (การอิ่มตัวของแกน ความรั่วไหลของวงจร) และปัญหาในการทำงานของระบบไฟฟ้า (โหลดสามเฟสไม่สมดุล) การออกแบบต้องครอบคลุมปัจจัยเหล่านี้อย่างรอบด้านเพื่อสร้างแผนการควบคุมที่เหมาะสม

3. เทคโนโลยีควบคุมคุณภาพไฟฟ้าที่ปลายเครื่องแปลงไฟฟ้า
3.1 เทคโนโลยีควบคุมบนพื้นฐานของอุปกรณ์ชดเชย

อุปกรณ์ชดเชยทั่วไปมีลักษณะที่แตกต่างกัน เช่น คอนเดนเซอร์ไร้ปฏิกิริยา (ง่ายแต่ช้า) SVC (ไดนามิกแต่มีฮาร์โมนิก) และ STATCOM (รวดเร็ว แม่นยำ และสามารถยับยั้งฮาร์โมนิก) ในการออกแบบ ฉันปรับปรุงความจุและตำแหน่ง (เช่น ใกล้กับด้านแรงดันต่ำของเครื่องแปลงไฟฟ้า) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

3.2 การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าผ่านกลยุทธ์การควบคุม

กลยุทธ์ขั้นสูงเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุม เช่น การควบคุมแบบฟัซซี (จัดการกับปัญหาที่ไม่เชิงเส้นและไม่แน่นอน) การควบคุมด้วยเครือข่ายประสาท (การเรียนรู้ด้วยตนเองเพื่อความแม่นยำ) และการควบคุมแบบพยากรณ์แบบจำลอง (ปรับปรุงผ่านการพยากรณ์) สำหรับการเปลี่ยนแปลงแรงดัน ฉันได้ออกแบบอัลกอริทึมการควบคุมแบบฟัซซี ซึ่งได้รับการพิสูจน์จากการจำลองว่าสามารถยับยั้งการเปลี่ยนแปลงแรงดันได้

3.3 แผนการควบคุมแบบครบวงจร

แผนการควบคุมรวมถึงโมดูลการรวบรวมข้อมูล การตัดสินใจ และการชดเชย สร้างวงจรป้อนกลับ: ข้อมูลระบุปัญหา ตรงกับกลยุทธ์และอุปกรณ์ และปรับพารามิเตอร์ ฉันแนะนำการออกแบบแผนการควบคุมให้เหมาะสมกับสถานการณ์ของสถานีชาร์จ

4. การวิเคราะห์กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้
4.1 คำอธิบายกรณีศึกษา

สถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ในเขตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ มีโหลดที่ซับซ้อน ประสบปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่ปลายเครื่องแปลงไฟฟ้าอย่างรุนแรง เนื่องจากความผันผวนของโหลดในเขตอุตสาหกรรมและการไม่ต่อเนื่องของพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์และเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า ฉันมีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในการดำเนินการตามแผน

4.2 แผนการประยุกต์ใช้

การเลือกอุปกรณ์ชดเชยที่เหมาะสมและกลยุทธ์การควบคุมแบบฟัซซีและแบบพยากรณ์แบบจำลองร่วมกันถูกนำมาใช้ การควบคุมแบบฟัซซีสร้างการชดเชยเริ่มต้น และการควบคุมแบบพยากรณ์แบบจำลองปรับปรุงการชดเชย ฉันรับรองว่าการออกแบบเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่ไซต์

4.3 การประเมินผล

การตรวจสอบหลังการประยุกต์ใช้แสดงให้เห็นว่าคุณภาพไฟฟ้าดีขึ้น: การเปลี่ยนแปลงแรงดันลดลงเหลือ ±3% THD ลดลงต่ำกว่า 4% และการไม่สมดุลสามเฟสลดลงเหลือภายใน 5% ทางเศรษฐกิจ ค่าบำรุงรักษาประจำปีลดลงประมาณ 200,000 เยน และรายได้เพิ่มขึ้นประมาณ 300,000 เยน ทางสังคม ความมั่นคงของระบบไฟฟ้าสนับสนุนธุรกิจในเขตอุตสาหกรรม ซึ่งยืนยันถึงประสิทธิภาพ

5. สรุป

แผนการควบคุมแบบครบวงจรที่ออกแบบมา ซึ่งรวมถึงการชดเชยและกลยุทธ์ สามารถปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การควบคุมภายใต้สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนสามารถปรับปรุงได้ ความพยายามในอนาคตจะให้เทคโนโลยีที่มีความสุกงอมสำหรับการจัดการคุณภาพไฟฟ้าของสถานีชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อรับประกันความมั่นคงของระบบไฟฟ้า