Abstract

Ad hoc electrical networks are formed by connecting power sources and loads without planning the interconnection structure (topology) in advance. They are designed to be installed and operated by individual communities—without central oversight—and as a result are well-suited to addressing the lack of electricity access in rural and developing areas. However, ad hoc networks are not widely used, and a major technical challenge impeding their development (and deployment) is the difficulty of certifying network stability without a priori knowledge of the topology. We develop conditions on individual power sources and loads such that a microgrid comprised of many units will be stable. We use Brayton–Moser potential theory to develop design constraints on individual microgrid components that certify transient stability— guaranteeing that the system will return to a suitable equilibrium after load switching events. Our central result is that stability can be ensured by installing a parallel capacitor at each constant power load, and we derive an expression for the required capacitance.

نمونه ترجمه مقاله:

مقدمه

میکروشبکه ها کوچک تر از سیستم های قدرت معمولی هستند. این سیستم ها طوری طراحی شده اند که به طور طبیعی می توانند منابع توزیع شده تجدید پذیر را به هم متصل کنند. وجود این مزایا باعث شده است که میکروشبکه ها برای رفع مشکل نبود الکتریسیته در مناطق روستایی و دور افتاده بسیار مناسب باشند. امروزه، مسئله برق یکی از مشکلات مهم مناطق روستایی است و بیش از 1 بیلیون نفر درگیر این مشکل هستند (1). نیاز به دسترسی به برق همگانی و تقاضاهای روز افزون در مورد زیرساخت شبکه برق اصلی باعث تحول و نوآوری میکروشبکه ها در سال های اخیر شده است. اما روند برنامه ریزی سرمایه متمرکز و نیاز به کنترل مرکزی مانعی برای کاربرد این شبکه هاست. میکروشبکه های ادهاک می توانند بدون تعیین ساختار شبکه تنظیم شوند و موانع مالی در دسترسی به انرژی را کاهش دهند. علاوه بر این ویژگی مثبت، شبکه های ادهاک یک چالش فنی نیز ایجاد کرده اند: پایداری شبکه باید قبل از شناسایی توپولوژی تایید شود. به علاوه، شبکه نیز باید بعد از نصب اصلاح شود، البته میزان اصلاحات به نیازهای عموم بستگی دارد. در این مقاله ما بر معماری ولتاژ پایین dc که قبلا طراحی شده است، تمرکز کرده ایم.

این معماری به طور خاص برای برق رسانی مناطق روستایی طراحی شده است (2). ریزشبکه ها نیز مانند بقیه سیستم های قدرت، در سطح جهانی پایدار نیستند. در نتیجه مشکلات خاصی برای کاربری میکروشبکه مطرح می شود. به علاوه، تحلیل ما سه ویژگی غیر معمول دارد. این سه ویژگی باید جدا از روش سیستم های قدرت معمولی تحلیل شوند: 1) تنظیمات ادهاک، 2) استفاده از نیروی الکتریکی تنظیم شده و محکم در تمام منابع و بارها و 3) تضمین پایداری گذرا. با استفاده از نیروی الکتریکی برای اتصال منابع و بارها به شبکه، موقعیت های جدیدی بر تمرکز زدایی و کنترل خودکار سیستم عرضه و تقاضا ایجاد می شود (3). از طرف دیگر، به علت اینکه برای تنظیم خروجی ها، نیروی ثابتی از شبکه گرفته می شود، پایداری سیستم پیچیده خواهد شد. مقاومت افزایشی (. ..) این بارها دارای تاثیر ضد پایداری بر سیستم های قدرت هستند (4). اثر بارهای نیرو ثابت بر پایداری ریزشبکه های معمولی توجهات زیادی را در مقالات کنترلی (5، 9) و نیروی الکتریکی (10، 11) به خود جلب کرده است. تحلیل های قبلی براساس مدل های ساده شده خطوط مقاومت هستند. خطوط مقاومت نیز در محدودیت های خفیف و بازده های کنترلی بالا و اختیاری پایدار باقی می ماند. با این حال، در تنظیمات واقعی، القای خطی یک منبع از ناپایداری است و نمی توان آن را نادیده گرفت. طبق بررسی های انجام شده، تمام تحقیقات قبلی بر توپولوژی های ثابت و شناخته شده، مدل های ساده شده و غیرکاربردی و یا مدل های خطی تمرکز کرده بودند. تحلیل ما بر توپولوژی های متغیر و نامشخص، مدل های زیرسیستمی و واقعی تمرکز کرده است. به علاوه، با ارائه پایداری گذرا برای معماری غیرخطی، مقاله های نیز توسعه یافتند (3، 2). مقاومت در برابر اختلالات بزرگ اهمیت زیادی دارد، این مسئله برای شبکه های کم نیرو و کم ولتاژ بسیار مهم تر است. در