Upravljanje frekvencijom i radnom snagom mikro hidroelektrana kliznim režimom rada i redukcijom reda modela sustava

Abstract

Micro hydro is treated as a major renewable energy resource. Such a kind of plants blooms because they can evade some dilemmas like population displacement and environmental problems. But their performance on the frequency index of power systems may be deteriorated in the presence of sudden small load perturbations and parameter uncertainties. To improve the performance, the problem of load frequency control (LFC) raises up. Design of state-based controllers on the aspect of modern control is challenging because only a part of the system states are measurable. This paper addresses the scheme of sliding mode control by model order reduction for the LFC problem of micro hydro power plants. The kind of plants usually has two operating modes, i.e., isolated mode and grid-connected mode. Under each operating mode, mathematical model and model reduction are investigated at first. According to the reduced-order model, a sliding mode control law is subsequently derived. Since the control law is applied to the original system, a sufficient condition about the system stability is proven in light of small gain theory. Simulation results illustrate the feasibility, validity and robustness of the presented scheme.Mikro hidroelektrane smatraju se jednim od glavnih obnovljivih izvora energije. Ovakve elektrane su poglavito zanimljive pošto izbjegavaju dileme vezane za iseljavanje ljudi i utjecaj na okoliš. Međutim, njihov učinak na indeks frekvencije energetskih sustava može biti negativan zbog naglih manjih promijena u opterećenju i nesigurnosti parametara. Kako bi se unaprijedila učinkovitost, javlja se problem regulacije frekvencije i radne snage. Projektiranje regulatora po varijablama stanja sustava izazovan je problem, jer je mjerljiv samo dio stanjasustava. Ovaj članak analizira problem upravljanja kliznim režimom rada reducirajući red modela sustava kod regulacije frekvencije i radne snage mikro hidroelektrana. Ovakve elektrane mogu raditi u samostalnom režimu rada ili biti spojene na distribucijsku mrežu. Za oba ražima rada prvo se istražuju matematički modeli te potom njihova redukcija. S obzirom na model reduciranog reda izvodi se upravljački zakon kliznog režima rada. Pošto se zakon upravljanja primjenjuje na izvorni sustav, dokazan je dovoljan uvjet za stabilnost u vidu teorije malog pojačanja.Simulacijski rezutati pokazuju izvedivost, ispravnost i robustnost predloženog pristupa