Low-Voltage Ride-Through (LVRT), қобилияти системаи фотоэлектрикии ба шабака пайвастшуда мебошад, ки ҳангоми пастшавии кӯтоҳмуддати шиддат бе ҷудо шудан аз шабака корро идома диҳад, ҷараёни инверторро дар ҳудудҳои бехатар нигоҳ дорад ва ҳангоми зарурат барои дастгирии шиддати шабака ҷараёни реактивӣ таъмин намояд. Дар ин таҳқиқот барои системаи дузинагӣ, сефаза ва ба шабака пайвастшудаи 100 kW PV се усули идоракунӣ дар як сохтор муттаҳид карда шудаанд: GPOA-P&O–ESF MPPT барои ёфтани нуқтаи глобалии максималии қудрат, LADRC барои баҳогузорӣ ва пахш кардани ихтилолҳои шиддату ҷараён ва DSOGI-FLL барои ҷудо кардани ҷузъҳои пайдарпайии мусбат/манфӣ ва пайгирии фаза-басомад дар шароити номутаносиби шабака.

Дар натиҷаҳои MATLAB/Simulink ва Hardware-in-the-Loop бар асоси NI PXIe, сохтори ҳамоҳангшудаи пешниҳодшуда дар сенарияҳои пастшавии шиддати SLG, 2LG ва 3LG шиддати DC-link-ро тақрибан дар атрофи 900 V нигоҳ дошта, ҷараёни инверторро маҳдуд карда, дастгирии қувваи реактивиро таъмин намуда ва баъди хатогӣ барқароршавии зуд нишон додааст. Дар сенарияи 2LG бо пастшавии шиддат то 0,5 pu қувваи PV аз 100 kW ба 60 kW коҳиш ёфта, баъди бартараф шудани хатогӣ боз ба 100 kW расидааст; қувваи реактивӣ муваққатан то тақрибан 100 kVAR боло рафтааст; current THD зери %3 нигоҳ дошта шудааст ва система дар камтар аз 0,1 сония барқарор шудааст. Бо вуҷуди ин, дар баъзе қисматҳои мақола дар бораи арзишҳои қувва дар сенарияи SLG ва иддаои пурра пахш шудани ларзишҳои қувваи гармоникии дуюм носозгориҳои дохилии матн мавҷуданд.

Чаро LVRT зарур аст?

Ҳангоми кӯтоҳпайванд ё пастшавии шиддат дар шабака, қатъ шудани ногаҳонии инверторҳои PV метавонад устувории шиддатро, махсусан дар шабакаҳои дорои сатҳи баланди воридшавии PV, боз ҳам бадтар кунад. Аз ин рӯ, grid code-ҳои муосир талаб мекунанд, ки нерӯгоҳи PV дар минтақаҳои муайяни шиддат-вақт пайваст бимонад ва бо таъмин кардани ҷараёни реактивӣ ба барқароршавии шиддат мусоидат кунад.

Ҳангоми паст шудани шиддат, қувваи фаъоле, ки шабака қабул карда метавонад, кам мешавад. Агар тарафи PV истеҳсолро идома диҳад, энергия метавонад дар конденсатори DC-link ҷамъ шавад ва шиддати DC-link боло равад. Ҳамзамон ҷараёни инвертор низ метавонад аз ҳудудҳои номиналӣ гузарад.

Сохтори Идоракунӣ дар Ин Таҳқиқот Аз Кадом Ҷузъҳо Иборат Аст?

Меъмории пешниҳодшуда се қабати асосии идоракуниро якҷоя истифода мебарад:

Сохтори физикии системаи PV

Расми 3 дар саҳифаи 6-и таҳқиқоти манбаъ системаро ҳамчун сохтори табдилдиҳандаи дузинагии PV нишон медиҳад.

Занҷири энергия:

Массиви PV → DC-DC boost converter → DC-link → инвертори сефаза → филтр → трансформатори баландкунанда → шабака

мебошад.

Қувваи номиналии системаи PV 100 kW ва истиноди DC-link 900 V мебошад.

Модели массиви PV

Таҳқиқот барои модули PV модели эквивалентии ду-диодиро истифода мебарад. Дар модел фототок, ду диод, муқовимати силсилавӣ ва муқовимати шунт якҷоя ба назар гирифта шудаанд.

Параметрҳои массиви PV аз ҷумла инҳоянд:

• Қувваи панел: 255 W
• Voc: 37,94 V
• Isc: 8,76 A
• Vmpp: 30,71 V
• Impp: 8,37 A
• Шумораи панелҳои силсилавӣ: 10
• Шумораи қаторҳои параллелӣ: 39

.

GPOA-P&O Аз P&O Классикӣ Чӣ Фарқ Дорад?

Perturb and Observe (P&O)-и классикӣ дар каҷи P-V бо як қулла метавонад содда ва муассир бошад. Аммо дар сояафкании қисман аз сабаби диодҳои bypass якчанд максимуми маҳаллӣ ба вуҷуд меояд ва P&O-и классикӣ метавонад дар қуллаи нодуруст бимонад.

Усули пешниҳодшуда аввал кӯшиш мекунад муайян кунад, ки система дар uniform irradiance аст ё зери partial shading қарор дорад.

Дар таҳқиқот ду баҳодиҳии шуоънокӣ муайян шудаанд:

\[ G_1= \frac{I_{0.8V_{oc}}} {I_{SC,STC}} G_{STC} \]

\[ G_2= \frac{I_{0.8V_{oc,array}}} {I_{MPP,STC}} G_{STC} \]

ва:

\[ |G_1-G_2|<30 \]

ҳамчун шарти uniform,

\[ |G_1-G_2|>30 \]

бошад ҳамчун нишондиҳандаи partial shading истифода шудааст.

Ин остонаи 30 W/m² параметри эмпирикӣ мебошад, ки ба панел ва шароити таҷрибавии таҳқиқоти манбаъ хос аст.

Агар сояафкании қисман ошкор шавад, чӣ рӯй медиҳад?

Дар шароити муқаррарӣ пайгирии мустақими P&O истифода мешавад; ҳангоми муайян шудани partial shading алгоритм чанд нуқтаи номзади шиддатро скан карда, минтақаи глобалии максималии қувваро меҷӯяд ва баъдан ба пайгирии дақиқ бо P&O мегузарад.

Ҳадафи ин равиш ёфтани қуллаи глобалӣ бе сканкунии доимии тамоми каҷи P-V мебошад.

LADRC Чист?

Linear Active Disturbance Rejection Control (LADRC), равиши идоракунӣ мебошад, ки динамикаҳои дохилии номаълум ва ихтилолҳои берунии модели системаро ҳамчун як “ихтилоли умумӣ” қабул карда, кӯшиш мекунад онҳоро бо Linear Extended State Observer (LESO) дар вақти воқеӣ баҳогузорӣ кунад.

Системаи асосӣ:

\[ y^{(n)}(t)=f(t)+b_0u(t) \]

ба ин шакл қабул карда мешавад.

Дар ин ҷо \(f(t)\) маҷмӯи номуайянии модел ва ихтилолҳои беруниро ифода мекунад.

LESO ин ихтилолро ҳамчун тағйирёбандаи иловагии ҳолат баҳогузорӣ карда, дар вуруди идоракунӣ онро ба самти муқобил ҷуброн мекунад.

Чаро LADRC ба ҷойи PI истифода шуд?

Дар идоракунии классикии PI, баъд аз пайдо шудани хато таъсири интегралӣ фаъол мешавад. Дар ихтилолҳои калони шабака чунин сохтор метавонад ба overshoot, барқароршавии суст ё ҷамъшавии интеграл ҳассостар бошад.

LADRC бошад, бо баҳодиҳии ихтилоли умумӣ тавассути observer кӯшиш мекунад онро барвақттар ҷуброн кунад.

Дар таҳқиқот LADRC барои:

• контури шиддати PV,
• контури ҷараёни PV,
• контури шиддати DC-link,
• контури ҷараёни шабака

истифода шудааст.

Танзимоти LADRC

Паҳноии банди observer тақрибан чор маротиба аз паҳноии банди идоракунӣ калонтар интихоб шудааст.

Агар Паҳноии Банди LADRC Аз Ҳад Баланд Карда Шавад, Чӣ Мешавад?

Bandwidth-и паст радкунии ихтилолро суст мекунад ва вақти барқароршавии DC-link-ро зиёд менамояд. Bandwidth-и хеле баланд, гарчанде назариявӣ идоракунии тезтар медиҳад, ҳассосиятро ба садои андозагирӣ ва ripple-и шиддат/ҷараён зиёд мекунад.

Ҷадвали 3-и манбаъ паҳноии номиналии бандро ҳамчун нуқтаи кори мутавозинтарин байни суръат, overshoot-и паст ва муқовимат ба садо тавсиф мекунад.

Чаро DSOGI-FLL зарур аст?

Дар шабакаи сефазаи мутавозин PLL-и классикӣ метавонад кофӣ бошад. Аммо ҳангоми хатогиҳои як-фаза-замин ё ду-фаза-замин шиддати пайдарпайии манфӣ пайдо мешавад ва SRF-PLL-и классикӣ метавонад дар пайгирии фаза халал ёбад.

DSOGI-FLL:

• ҷузъҳои α-β-ро тавлид мекунад,
• сигналҳои ортогоналии бо 90° ҷобаҷошудаи фазаро месозад,
• пайдарпайии мусбат ва манфиро аз ҳам ҷудо мекунад,
• басомади шабакаро тавассути FLL ба таври мутобиқшаванда пайгирӣ мекунад.

DSOGI-FLL Ҳангоми Хатогӣ Чӣ Таъмин Мекунад?

DSOGI-FLL махсусан ҳангоми хатогиҳои асимметрии шабака пайгирии боэътимоди кунҷи фазаи пайдарпайии мусбатро таъмин мекунад.

Дар қисми натиҷаҳои мақола гуфта мешавад, ки хатои фаза аз 0,5° камтар мондааст ва система то тақрибан %40 асимметрияи шиддат пайгирии дурусти фазаро нигоҳ доштааст.

Ин маълумот барои тавлиди истинодҳои ҷараёни реактивӣ дар фазаи дуруст муҳим аст.

Қувваи реактивӣ чӣ гуна муайян мешавад?

Таҳқиқот истинодеро истифода мебарад, ки ба равиши grid code-и Чин асос ёфтааст.

Агар шиддат аз 0,9 pu боло бошад:

\[ Q_{ref}=0 \]

дар байни 0,2-0,9 pu:

\[ Q_{ref}=1.5S(0.9-V) \]

ва агар аз 0,2 pu поён бошад:

\[ Q_{ref}=1.05S \]

истифода шудааст.

Ҳадаф ин аст, ки ҳар қадар шиддат бештар паст шавад, ҳамон қадар дастгирии ҷараёни реактивӣ зиёд гардад.

Чӣ тавр ҷараёни зиёди инвертор пешгирӣ мешавад?

Истинодҳои қувваи фаъол ва реактивӣ дар ҳудуди қувваи зоҳирӣ ва ҷараёни иҷозатдодаи инвертор нигоҳ дошта мешаванд.

Ҳангоми пастшавии шиддат, бо афзалият гирифтани дастгирии реактивӣ истиноди қувваи фаъол:

\[ P_{ref}= \sqrt{S_{max}^{2}-Q_{ref}^{2}} \]

бо ин ифода маҳдуд карда мешавад.

Бо ин роҳ инвертор ҳангоми дастгирии реактивӣ кӯшиш мекунад аз маҳдудияти ҷараён нагузарад.

Чаро Шиддати DC-Link Ҳангоми Хатогӣ Боло Меравад?

Вақте байни энергияи тавлидкардаи панели PV ва энергияи интиқолшаванда ба шабака фарқ ба вуҷуд меояд, энергияи зиёдатӣ дар конденсатори DC-link ҷамъ мешавад.

Тавозуни асосии энергия:

\[ P_{dc}=P_{pv}-P_g \]

мебошад.

Ҳангоми паст шудани шиддати шабака \(P_g\) кам мешавад, аммо агар \(P_{pv}\) бо ҳамон суръат кам нашавад, \(V_{dc}\) боло меравад.

Таҳқиқот бо LADRC ҷараёни DC-link-ро танзим карда, ҳангоми зарурат барои холӣ кардани энергияи зиёдатӣ discharge resistor истифода мебарад.

Дар Хатогии SLG Чӣ Рӯй Дод?

Таҳқиқот хатогии як-фаза-заминро баррасӣ кардааст, ки то сатҳи 0,3 pu паст мешавад.

Дар матни манбаъ барои ин сенария номувофиқии рақамӣ вуҷуд дорад. Дар тавзеҳи аввали қисми натиҷаҳо гуфта мешавад, ки тарафи PV тақрибан дар 100 kW нигоҳ дошта шудааст, қувваи фаъоли grid ҳангоми хатогӣ то тақрибан 60 kW паст шуда ва қувваи реактивӣ то тақрибан 100 kVAR боло рафтааст.

Баръакс, дар Ҷадвали 5 барои ҳамон сенарияи 1LG 0,3 pu қувваи PV ҳамчун 50 → 50 ±%2 kW, қувваи воқеии grid тақрибан 100 → 100 ±%2 kW ва қувваи реактивӣ 0 → 0 оварда шудааст.

Азбаски ин арзишҳо бо ҳам мувофиқ нестанд, як сенарияи рақамӣ набояд ҳамчун “натиҷаи дуруст” интихоб шавад.

Бо вуҷуди ин, графикҳои манбаъ натиҷаҳои умумии зеринро нишон медиҳанд:

• Инҳирофи шиддати DC-link хурд нигоҳ дошта мешавад.
• Ҷараёни инвертор дар ҳудуд нигоҳ дошта мешавад.
• Баъди хатогӣ система зуд ба режими номиналӣ бармегардад.
• Равиши пешниҳодшудаи GPOA-P&O + LADRC нисбат ба усулҳои классикии P&O/PI инҳирофи transient-и камтар нишон медиҳад.

Натиҷаҳо Дар Хатогии 2LG Чӣ Гуна Буданд?

Хатогии ду-фаза-замин яке аз сенарияҳое мебошад, ки дар таҳқиқот муттасилтар гузориш шудааст.

Хатогӣ:

• Оғоз: 0,4 s
• Анҷом: 0,7 s
• Пастшавии шиддат: 0,5 pu

татбиқ шудааст.

Оё натиҷаҳои HIL бо симулятсияи 2LG мувофиқанд?

Бале. Дар Ҷадвали 8-и манбаъ гуфта мешавад, ки натиҷаҳои HIL бо тамоюли симулятсия мувофиқати наздик доранд.

Дар сенарияи 2LG, HIL нишон додааст:

• Қувваи PV: 100 → 60 → 100 kW
• DC-link: тақрибан 900 V ±15 V
• Қувваи фаъоли grid: 100 → 60 → 100 kW
• Қувваи реактивӣ: 0 → тақрибан 100 → 0 kVAR
• Current THD: ≤%3
• Recovery: тақрибан 0,08-0,10 s

.

Дар Хатогии 3LG Чӣ Мушоҳида Шуд?

Дар хатогии се-фаза-замин пастшавии шиддати тақрибан %60 татбиқ шудааст.

Манбаъ хабар медиҳад, ки тарафи PV истеҳсоли тақрибан 100 kW-ро идома дода, қувваи фаъоли grid то тақрибан 50 kW кам карда шудааст ва тақрибан 50 kVAR дастгирии реактивӣ таъмин шудааст.

Баъди хатогӣ система дар тақрибан 100 ms ба ҳолати пеш аз хатогӣ баргаштааст.

Гарчанде дар ҷумлаи аввали ин қисмати матни манбаъ “SLG” навишта шудааст, сарлавҳаи қисмат ва Расмҳои 21-22 равшан нишон медиҳанд, ки ин сенарияи 3LG мебошад.

Оё Ларзишҳои Қувваи Гармоникии Дуюм Пурра Аз Байн Бурданд?

Баъзе қисматҳои манбаъ дар ин самт баёни қавӣ доранд; аммо таърифи математикӣ талаб мекунад, ки натиҷа эҳтиёткорона тафсир шавад.

Дар манбаъ барои интихоби \(K=0\):

• ҷараёни пайдарпайии манфӣ пахш мешавад,
• double-frequency power oscillations таҳаммул карда мешаванд

гуфта шудааст.

Аз ин рӯ метавон гуфт, ки усул DC-link ва ларзишҳои қувваро ба таври назаррас коҳиш медиҳад; аммо аз рӯйи режими математикӣ хулоса кардан мумкин нест, ки ҳамаи ҷузъҳои қувваи фаъол/реактивии гармоникии дуюм дар ҳама шароит пурра ба сифр баробар мешаванд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Занҷири идоракунӣ

Иҷрои динамикӣ

Муқоисаи MPPT

Дар Расми 18-и манбаъ P&O, PSO, GWO, HHO ва GPOA-P&O-и пешниҳодшуда зери як профили тағйирёбандаи irradiance муқоиса шудаанд.

Усули пешниҳодшуда:

• наздикшавии тезтар ба global peak,
• power tracking error-и камтар,
• PV power oscillation-и камтар,
• DC-link-и устувортар

нишон додааст.

Арзише, ки мақола ҳамчун “>%99 efficiency” медиҳад, дар ин ҷо маънои MPPT tracking efficiency-ро дорад; он самаранокии умумии табдили энергияи тамоми занҷири boost-inverter-transformer нест.

Тасдиқи HIL чӣ гуна анҷом дода шуд?

Тасдиқи вақти воқеӣ дар платформаи бар асоси NI PXIe иҷро шудааст.

Модел иборат аст аз:

• массиви PV,
• DC-DC boost converter,
• конденсатори DC-link,
• grid-connected inverter,
• grid filter,
• grid source,
• fault-generation module

.

Алгоритми идоракунӣ тавассути интерфейси DSP 180 иҷро шудааст.

Switching frequency: 10 kHz

Control sampling: 50 µs = 20 kHz

интихоб шудааст.

Оё Тести HIL Маънои Санҷиши Майдонии Нерӯгоҳи Воқеии PV-ро Дорад?

Не. Тести Hardware-in-the-Loop ҳисоббарории вақти воқеӣ, корти идоракунӣ, намунагирии сигнал ва таъхирҳои интерфейси сахтафзорро ба система дохил мекунад ва нисбат ба симулятсияи танҳо offline тасдиқи воқеӣтар аст.

Аммо он пиршавии модулҳои PV дар шароити воқеии саҳро, рафтори гармии инвертор, тағйироти импеданси шабака, носозии сенсорҳо, таъсири дарозмуддати гармоникӣ ва тамоми системаҳои муҳофизатии нерӯгоҳи воқеиро пурра ифода намекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ мекунад

• GPOA-P&O хатари дар максимуми маҳаллӣ монданро дар partial shading кам мекунад.
• LADRC дар идоракунии DC-link ва ҷараён нисбат ба baseline-ҳои асосёфта ба PI transient response-и тезтар нишон додааст.
• DSOGI-FLL метавонад дар grid voltage-и номутаносиб ҷудокунии пайдарпайии мусбат/манфӣ ва пайгирии фазаро идома диҳад.
• Дар тести 2LG HIL, DC-link тақрибан дар ҳудуди 900 ±15 V мондааст.
• Дар тести 2LG HIL current THD ≤%3 гузориш шудааст.
• Дар тести 2LG тақрибан 100 kVAR дастгирии қувваи реактивӣ таъмин шудааст.
• Натиҷаҳои симулятсия ва HIL дар ҳамон сенарияи 2LG тамоюли монанд нишон додаанд.
• Идоракунии пешниҳодшуда нисбат ба baseline-ҳои PI ва SCSO-tuned PI натиҷаҳои беҳтари fault recovery додааст.

Умумисозиҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Гуфтан мумкин нест, ки тамоми занҷири табдили PV аз %99 самараноктар аст.
• Исбот нашудааст, ки усули пешниҳодшуда дар ҳамаи хатогиҳои воқеии шабака %100 муваффақ аст.
• Иҷро дар таҳрифи шадиди гармоникӣ ё инҳирофҳои васеи басомад мустақиман санҷида нашудааст.
• Line-to-line fault дар ин таҳқиқот мустақиман таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.
• Пиршавии дарозмуддати модули PV, конденсатори DC-link ё нимноқил модел карда нашудааст.
• Гуфтан мумкин нест, ки ҳамаи ларзишҳои қувваи гармоникии дуюм дар режими K=0 пурра бартараф шудаанд.
• Арзишҳои рақамии қувва дар сенарияи SLG дар дохили манбаъ пурра мувофиқ нестанд.

Корҳои оянда

Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки система зери line-to-line faults, инҳирофҳои басомад, grid-voltage harmonics ва шароити якҷояи fault-harmonic васеътар санҷида шавад.

Ҳамчунин converter losses, sensor noise, parameter mismatch, пиршавии дарозмуддат, нерӯгоҳҳои PV бо чанд инвертор ва муқоиса бо равишҳои пешрафтаи reinforcement-learning / nonlinear disturbance-rejection ҳамчун самтҳои кори оянда зикр шудаанд.

Ёддошти Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Coordinated LADRC and GPOA-P&O MPPT for Robust Fault Ride-Through and Power Stability in Grid-Connected PV Systems.

Муаллифон: Tianhao Zhu, Zhenglu Shi, Hui Xiao, Zhihong Zeng, Chao Min, AL-Wesabi Ibrahim, Hassan M. Hussein Farh ва Abdullah M. Al-Shaalan.

Муаллифи масъул: Zhenglu Shi.

Муассисаҳо: Changsha University of Science and Technology; Hunan University; Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University; King Saud University.

Нашр: Machines, 2026, 14, 876. MDPI.

DOI: 10.3390/machines14080876

Раванди нашр: 15 июни 2026 гирифта шуда, 11 июли 2026 бозбинӣ шуда, 23 июли 2026 қабул ва 1 августи 2026 нашр шудааст.

Тақриз: Мақолаи таҳқиқотии тақризшуда мебошад.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Қувваи системаи PV: 100 kW.

DC-link: 900 V, 3000 µF.

Grid filter inductance: 3 mH.

Симулятсия: MATLAB/Simulink 2024a.

HIL: платформаи вақти воқеӣ бар асоси NI PXIe + интерфейси идоракунии DSP 180; 10 kHz inverter switching ва 20 kHz controller sampling.

Усулҳои асосӣ: GPOA-P&O–ESF global MPPT, LADRC/LESO, DSOGI-FLL/PNSC, VOC, positive/negative-sequence current control ва LVRT reactive power reference generation.

Маблағгузорӣ: Ongoing Researchers Funding Program, King Saud University, Grant ORF-2026-337.

Дастрасии додаҳо: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул равона карда шаванд.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки ихтилофи манфиатҳо надоранд.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ: Таҳқиқот асосан ба симулятсия ва HIL такя мекунад; тасдиқи дарозмуддати нерӯгоҳи PV дар миқёси саҳро анҷом дода нашудааст. Converter losses, sensor noise, номуайянии параметрҳо ва пиршавӣ муфассал модел нашудаанд. Сенарияҳои гармоникии шадид ва инҳирофи васеи басомад ба кори оянда гузошта шудаанд. Баъзе арзишҳои рақамии 1LG ва баёнҳои марбут ба ларзишҳои қувваи гармоникии дуюм дар манбаъ бо ҳам пурра мувофиқ нестанд.