Ин таҳқиқот сабаби ларзишҳои шиддатро, ки ҳангоми кори якчанд Voltage Source Converter (VSC), Switched-Capacitor DC Transformer (SCDCT) ва хатҳои дарози DC дар як низоми тақсимоти ҷараёни доимии шиддати миёна ба вуҷуд омада метавонанд, тавассути таъсири мутақобилаи импедансҳо меомӯзад.

Муҳаққиқон аввал модели импеданси вурудии сигнал-хурди SCDCT-и асосёфта ба DAB-ро ҳосил карда, сипас ин моделро бо импеданси баромади VSC ва импедансҳои хат муттаҳид намуда, таъсири мутақобилаи импеданси манбаъ–борро барои низоми бисёртерминалии MVDC таҳлил кардаанд.

Тибқи натиҷаҳо, импедансҳои паразитии хатҳои дароз ва SCDCT-ҳои ба система иловашуда метавонанд басомади буриши интиқодии импедансро паст ва фарқи фаза байни тарафи манбаъ ва борро зиёд кунанд. Дар низоми намунавии таҳқиқот, ҳангоми устувор будани як VSC ва як SCDCT, бо илова шудани SCDCT-и дуюм фарқи фаза ба 180,1° мерасад ва система ба ноустувории ларзишӣ мегузарад. Баръакс, пайваст кардани VSC-и иловагӣ ба тарафи манбаъ метавонад импеданси эквивалентии манбаъро аз нав шакл дода, устувориро барқарор кунад.

Таҳқиқот ҳамчунин Active Damping Method-ро пешниҳод мекунад, ки ҷузъи ларзишии ҷараёни вурудии SCDCT-ро муайян мекунад. Назораткунанда бо илова кардани таъсири импеданси виртуалии пайдарпай ба импеданси вурудии SCDCT бузургӣ ва фазаи импедансро дар минтақаи басомади интиқодӣ тағйир медиҳад. Дар таҷрибаҳои MATLAB/Simulink ва Control Hardware-in-the-Loop ин усул конфигуратсияҳои қаблан ноустуворро дубора ба минтақаи устувор овардааст.

Чаро таъсири мутақобилаи табдилдиҳандаҳо дар шабакаҳои MVDC метавонад ноустуворӣ ба вуҷуд орад?

Дар шабакаҳои анъанавии пассивии барқӣ импеданси хат асосан бо унсурҳои физикии R, L ва C муайян мешавад. Аммо дар шабакаҳои DC, ки табдилдиҳандаҳои электроникаи қудратӣ ҳукмронанд, ҳалқаҳои идоракунӣ импеданси динамикии аз терминал дидашавандаи дастгоҳро низ муайян мекунанд.

Аз ин рӯ, ҳатто агар ду дастгоҳ алоҳида устувор бошанд, таъсири мутақобилаи импеданси манбаъ–бор ҳангоми пайваст шудани онҳо метавонад дар басомадҳои муайян хомӯшкунии манфӣ ва резонанс ба вуҷуд орад.

SCDCT чӣ гуна кор мекунад?

Марҳилаи switched-capacitor-и SCDCT вуруди шиддати миёнаро ба якчанд сатҳи изолятсияшудаи DC ҷудо мекунад. Сипас ҳар як порти мобайнии DC тавассути модули Dual Active Bridge ба шинаи умумии DC-и шиддати паст пайваст мешавад.

Шиддати баромади модулҳои DAB бо Output Voltage Control ва шиддатҳои конденсаторҳои мобайнӣ бо Voltage Balancing Control танзим мешаванд.

Чаро модели импеданси сигнал-хурд лозим аст?

Барои арзёбии устувории система танҳо шиддат ва қудрати номиналии табдилдиҳанда кофӣ нест. Бояд маълум бошад, ки он ба вайроншавии хурди шиддат дар кадом басомад чӣ қадар ҷавоби ҷараён медиҳад.

Импеданси асосии вурудии SCDCT:

Zin_DCT(s) = ûs1 / îLb

ба ин шакл ифода мешавад.

Таҳқиқот марҳилаи switched-capacitor, модулҳои DAB, voltage balancing loop, output voltage loop ва тамоми input current loop-ро ба модели сигнал-хурд дохил карда, ин импедансро ба таври таҳлилӣ ҳосил мекунад.

Тарафи VSC чӣ гуна моделсозӣ мешавад?

Динамикаи ҷараёни dq-axis дар тарафи шабакаи AC-и VSC ва шиддати DC-link хаттӣ карда шуда, импеданси баромади терминалӣ ба даст оварда мешавад.

Ҳамин тавр, системаро ба ду гурӯҳи асосӣ ҷудо кардан мумкин аст:

• Тарафи манбаъ: импедансҳои баромади VSC + импедансҳои хатти дахлдор.
• Тарафи бор: импедансҳои вурудии SCDCT + импедансҳои хатти дахлдор.

Устуворӣ бо кадом меъёр арзёбӣ мешавад?

Импеданси умумии эквивалентии тарафи манбаъ ҳамчун Zo_grid(s) ва импеданси умумии эквивалентии тарафи бор ҳамчун Zi_grid(s) муайян карда мешавад.

Барои басомади fc, ки дар он бузургиҳои ин ду импеданс бурида мешаванд, фарқи фаза таҳлил мешавад. Дар арзёбии истифодашудаи таҳқиқот, аз 180° зиёд шудани фарқи фаза маънои вайрон шудани меъёри Nyquist ва хатари ноустувории ларзиширо дорад.

Чаро импеданси хат интиқодӣ аст?

Ҳангоми сарфи назар кардани импеданси хат мумкин аст ҳолате ба даст ояд, ки дар басомади баланд ду импеданси эквивалентӣ ба таври интиқодӣ бурида намешаванд.

Вақте хусусиятҳои индуктивӣ ва муқовиматии хатҳо илова мешаванд, импеданси тарафи манбаъ зиёд шуда, буриши импеданс ба басомадҳои пасттар мегузарад.

Дар бори пурра, азбаски импеданси вурудии SCDCT низ кам мешавад, захираи фаза метавонад боз ҳам коҳиш ёбад.

Агар шумораи SCDCT зиёд шавад, чӣ мешавад?

Дар ин низоми озмоишӣ, SCDCT-ҳои иловашуда бузургии импеданси тарафи борро тағйир дода, басомади буришро паст мекунанд ва фарқи фазаро зиёд менамоянд.

Агар шумораи VSC зиёд шавад, чӣ мешавад?

VSC-ҳои ба тарафи манбаъ иловашуда тавассути пайвасти параллелӣ импеданси эквивалентии манбаъро тағйир дода, буриши интиқодиро ба басомади баландтар ва фарқи фазаи камтар мебаранд.

Натиҷаи физикии ноустуворӣ чист?

Дар симулятсияи g=1 ва h=2 дар шиддати шинаи DC ларзиши амплитудааш 2469 V, тақрибан ±%24,69 ба вуҷуд омадааст.

Ин ларзиш ба конденсаторҳои мобайнӣ ва баромади LVDC низ гузашта, сифати қувваро бад мекунад.

Назорати хомӯшкунии фаъол чӣ кор мекунад?

Усули хомӯшкунии фаъол ҷузъи доимии ҷараёни вурудии SCDCT-ро бо филтри пастгузар ҷудо мекунад. Фарқи байни ҷараёни воқеӣ ва ин ҷузъ ҳамчун ҷузъи ларзишӣ қабул шуда, ба назораткунандаи PI фиристода мешавад.

Назораткунанда ислоҳи иловагии duty-cycle ҳосил мекунад. Таъсири ин ислоҳ аз нуқтаи назари импеданс бо илова шудани импеданси виртуалии пайдарпай ифода мешавад:

Zin_IR = Zin_DCT + ZSVI

Дар ҳолати муқаррарии устувор, азбаски ҷараёни филтршуда ва ҷараёни ченшуда якхелаанд, баромади хомӯшкунии фаъол ба сифр наздик мешавад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Ҷараёни усули таҳқиқот

1. Модели averaged-value-и SCDCT сохта шудааст.
2. Модел дар атрофи нуқтаи корӣ хаттӣ карда шудааст.
3. Импеданси вурудии SCDCT ба таври таҳлилӣ ҳосил шудааст.
4. Импеданси баромади терминалии VSC сохта шудааст.
5. Импеданси хатҳои дароз ба моделҳои тарафи манбаъ ва бор илова шудааст.
6. Бо таҳлили Bode ва буриши импеданс ҳудудҳои устуворӣ муайян шудаанд.
7. Сенарияҳои ноустуворӣ бо MATLAB/Simulink тасдиқ шудаанд.
8. Барои SCDCT Active Damping Method таҳия шудааст.
9. Усул дар платформаи CHIL, ки ба Typhoon HIL ва PE-Expert4 асос ёфтааст, санҷида шудааст.

ADM ҳудуди устувориро чӣ гуна тағйир дод?

Хомӯшкунӣ дар симулятсия чӣ қадар зуд аст?

Вақте ADM дар 0,25 сония фаъол карда шуд, шиддати шинаи MVDC дар симулятсия тақрибан дар давоми 12,5 ms дубора устувор гардид.

Оё таҷрибаи HIL ҳудуди назариявиро тасдиқ кард?

Бале. Дар системаи HIL:

• 1 VSC + 1 SCDCT устувор,
• 1 VSC + 2 SCDCT ноустувор,
• 2 VSC + 2 SCDCT дубора устувор

чен карда шуд.

Басомади таҷрибавии ларзиш дар конфигуратсияи ноустувор 243 Hz буд ва ба пешгӯии назариявии тақрибан 242 Hz наздикӣ нишон дод.

Таъсири ADM дар таҷрибаи HIL

Дар конфигуратсияи 1 VSC + 2 SCDCT, пас аз фаъол шудани хомӯшкунии фаъол система тақрибан дар давоми 21 ms ба ҳолати устувор расид.

Шинаи MVDC тақрибан дар 10 kV боқӣ монд, баромади шиддати пасти SCDCT тақрибан дар 750 V қарор гирифт ва ҷараёнҳои сефазаи тарафи AC-и VSC дубора ба шакли дурусти синусоидалӣ баргаштанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Импеданси вурудии SCDCT метавонад аз модели сигнал-хурд ба таври таҳлилӣ ҳосил карда шавад.
• Устувории низоми MVDC на танҳо ба як табдилдиҳанда, балки ба таъсири мутақобилаи якҷояи импедансҳои тарафи манбаъ ва бор вобаста аст.
• Импеданси хатти дароз метавонад захираи устувориро кам кунад.
• Дар параметрҳои баррасишуда зиёд шудани шумораи SCDCT метавонад устувориро бадтар кунад.
• Дар конфигуратсияи баррасишуда зиёд кардани шумораи VSC метавонад захираи фазаро зиёд кунад.
• Хомӯшкунии фаъол метавонад импеданси вурудии SCDCT-ро тавассути импеданси виртуалии пайдарпай аз нав шакл диҳад.
• Сенарияҳои ноустувори g=1,h=2 ва g=1,h=3 бо ADM дубора устувор карда шуданд.
• Ҳудуди назариявӣ, натиҷаҳои MATLAB/Simulink ва CHIL як механизми умумиро дастгирӣ мекунанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки ҳамаи системаҳои MVDC бо ду SCDCT ноустувор хоҳанд буд.
• Исбот нашудааст, ки зиёд шудани VSC дар ҳар система ҳатман устувориро беҳтар мекунад.
• Тасдиқ нашудааст, ки ADM дар ҳамаи топологияҳои табдилдиҳанда ва ҳамаи маҷмӯаҳои параметрҳо ҳамон самаранокиро нишон медиҳад.
• Усул дар шабакаи воқеии тиҷоратии MVDC бо озмоиши дарозмуддати саҳроӣ тасдиқ нашудааст.
• Тасдиқи HIL ба кори саҳроии пурмиқёси қабати физикии қудрат баробар нест.
• Дар параметрҳои гетерогении VSC, SCDCT ва хат тасдиқи васеи таҷрибавӣ гузаронда нашудааст.
• Ибораи “universally applicable”-и манбаъ маънои универсалие надорад, ки дар ҳамаи шабакаҳои имконпазир бо таҷриба исбот шуда бошад.

Ёддошти Манбаъ ва Усул

Сарлавҳаи аслӣ:Stability Assessment and Enhancement of Converter-Dominated MVDC Systems With Multiple Switched Capacitor DC Transformers and Multiple Voltage Source Converters.

Муаллифон: Gengzhe Wang, Dingyu Zheng, Yixin Pan, Huan Yang, Bo Zhao, Hongkun Lv, Kang Zhang.

Муассисаҳо: College of Electrical Engineering, Zhejiang University; State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute.

Навъи манбаъ: Preprint-и аз баррасии ҳамтоён нагузашта.

Сана: 14 июни 2026.

SSRN: 6963467.

Вазъи маҷалла: Дар манбаъ ибораи “Preprint submitted to International Journal of Electrical Power & Energy Systems” мавҷуд аст; ин маънои қабул ё нашр шудани мақоларо надорад.

Системаи асосӣ: шинаи 10 kV MVDC, якчанд VSC, якчанд SCDCT ва хатҳои дарози DC.

Зерсохтори SCDCT: модулҳои Switched-Capacitor + модулҳои Dual Active Bridge.

Усули асосӣ: моделсозии импеданси сигнал-хурд, таҳлили Bode, таъсири мутақобилаи импеданси манбаъ–бор ва арзёбии фарқи фаза.

Ҳудуди устуворӣ: дар басомаде, ки бузургиҳои импедансҳо бурида мешаванд, фарқи фазаи тақрибан 180° ҳамчун ҳудуди интиқодӣ истифода шудааст.

Назорати пешниҳодшуда: Active Damping Method; филтри пастгузар, назорати PI ва таъсири импеданси виртуалии пайдарпай.

Симулятсия: MATLAB/Simulink.

Тасдиқи вақти воқеӣ: платформаи CHIL бо қабати қудрати Typhoon HIL + системаи идоракунии PE-Expert4.

Натиҷаи муҳими симулятсия: дар ҳолати ноустувори g=1,h=2 ларзиши шинаи MVDC тақрибан ±%24,69 аст.

Натиҷаи муҳими таҷрибавӣ: дар HIL ҳамон ҳолати g=1,h=2 бо ларзиши тақрибан 243 Hz ноустувор аст; пас аз фаъол шудани ADM тақрибан дар давоми 21 ms устувор шудааст.

Маҳдудияти муҳими модел: дар таҳлили асосии система фарз шудааст, ки параметрҳои VSC, SCDCT ва хат дар дохили гурӯҳҳои худ якхелаанд.

Маблағгузорӣ: Smart Grid-National Science and Technology Major Project, 2024ZD0801700; State Grid Corporation of China Science and Technology Project, 5211DS25000T.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон хабар додаанд, ки бархӯрди маълуми молиявӣ ё шахсии манфиатҳо вуҷуд надорад.

Иҷозатнома: Азбаски дар preprint-и боршуда иҷозатномаи кушодаи санҷишшавандаи Creative Commons нишон дода нашудааст, ҳуқуқи бозистифодаи кушода фарз карда нашудааст.

Ёддошти усули Verianla: Ин муҳтаво тарҷумаи параграф-ба-параграфи preprint-и манбаъ ба тоҷикӣ нест. Модели сигнал-хурди SCDCT, импеданси терминалии VSC, импеданси хат, шумораи табдилдиҳандаҳо, ҳудуди устувории Bode, усули импеданси виртуалии фаъол, натиҷаҳои MATLAB/Simulink ва тасдиқи CHIL дар сохтори мустақили омӯзишӣ аз нав тартиб дода шудаанд. Натиҷаҳои миқёси саҳроӣ ва татбиқпазирии универсалӣ, ки манбаъ бо таҷриба тасдиқ накардааст, илова нашудаанд.