دسته: مهندسی برق

پایان نامه جایابی بهینه جبران­ساز استاتیکی (STATCOM) در شبکه قدرت 30 شینه استاندارد IEEE به منظور کاهش تلفات و کنترل پروفیل ولتاژ شبکه

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد اهـر

 

 

دانشکده­ی فنی و مهندسی- گروه برق

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه­ کارشناسی ارشد «M. Sc. »

گرایش : سیستم‌های قدرت

 

 

عنوان :

جایابی بهینه جبران­ساز استاتیکی (STATCOM) در شبکه قدرت 30 شینه استاندارد IEEE به منظور کاهش تلفات و کنترل پروفیل ولتاژ شبکه

 

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

 

زمستان  1393

 
 
 

فهرست مطالب

عنوان                              صفحه
فصل اول : کلیات تحقیق
1- 1-   پیشگفتار 2
1- 2-   تاریخچه. 4
1- 3-   ادوات فکتس (FACTS) 5
1- 4-   ادوات فکتس موازی.. 8
1- 5-   جبران ساز واراستاتیک (SVC) 9
1- 6-   جبران ساز استاتیکی (STATCOM) 12
1- 7-   مقایسه STATCOM و SVC  14
1- 8-   جایابی بهینه ادوات فکتس    16
1- 9-   اهداف تحقیق.. 17
1- 10-   ساختار پایان نامه. 18
فصل دوم : مبانی نظری و پیشینه تحقیق
2- 1-   مقدمه.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2- 2-   روش های جایابی بهینه ادوات فکتس…. 20
2- 3-   ماکزیمم تعداد ادوات فکتس بکار گرفته برای جایابی بهینه ادوات فکتس    21
2- 4-   روش های بهینه سازی کلاسیک   23
2- 5-   روش های تکنیکی.. 25
2- 6- روش های هیورستیک (ابتکاری) 26
2- 6- 1-   الگوریتم ژنتیک… 27
2- 6- 2-   الگوریتم گروه ذرات (PSO) 29
2- 6- 3-   الگوریتم تکاملی (EA) 31
2- 6- 4-   الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) 33
2- 7-   روش های ترکیبی.. 35
2- 8-   نتیجه گیری.. 38
فصل سوم : مواد و روش‌ها
3- 1-  مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3- 2- مدل میانگین STATCOM    42
3- 3- توابع هدف   49
3- 3- 1- پایداری ولتاژ 50
3- 3- 2- کاهش تلفات (Ploss) 51
3- 3- 3- کاهش توان راکتیو (Q) 52
3- 4- قیود و محدودیتهای مساله  52
3- 5- الگوریتم ژنتیک…. 53
3- 5- 1- ساختار الگوریتمهای ژنتیکی   54
3- 5- 2- عملگرهای الگوریتم ژنتیک…. 55
3- 5- 3- روند کلی الگوریتم‏ ژنتیک…. 59
3- 6- نتیجه گیری……………. 61
فصل چهارم : نتایج
4- 1- مقدمه……………………… 64
 4- 2- اطلاعات شبیه سازی….
4- 3- نتیجه شبیه سازی…. 67
 
فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری
 5- 1- نتیجه گیری………….. 70
5- 2- پیشنهادات……………… 72
مراجع… ……………………………… 73
واژه نامه فارسی به انگلیسی.. 76
 
فهرست جدول‌ها
عنوان                              صفحه
جدول ‏2- 1: بررسی تاثیر افزایش تعداد ادوات فکتس در شبکه بر روی تابع هدف… 22
جدول ‏2- 2:نتایج جایابی بهینه ادوات فکتس به کمک روش های کلاسیک…. 24
جدول ‏2- 3:مقایسه نتایج جایابی PSO با EP. 29
جدول ‏2- 4:نتایج جایابی به کمک روش روش EPSO.. 30
جدول ‏2- 5:مقایسه عملکرد زمانی روش های مختلف PSO.. 31
جدول ‏2- 6:نتایج جایابی روی شبکه 118باسه IEEE با روش EA.. 32
جدول ‏2- 7:نتایج جایابی روی شبکه 58 باسه تایلند با روش EA.. 32
جدول ‏2- 8:مقایسه نتایج جایابی با روش های DE، GA و آنالیز حساسیت… 34
جدول ‏2- 9:نتایج جایابی روی شبکه 24 باسه. 34
جدول ‏2- 10:مقایسه نتایج جایابی روش های ترکیبی.. 36
جدول ‏2- 11:نتایج جایابی با روش ترکیبی PSO و SQR.. 37
 جدول 4- 1 : اطلاعات شین‌های شبکه قدرت 30 شینه IEEE (Bus Data). . . . . . .  . .. . . . . . .  65
جدول 4- 2 : اطلاعات خط شبکه قدرت 30 شینه IEEE (Line Data). . . . . . .  . . . . . . . . . . . . 66
جدول 4- 3 : نتایج جایابی بهینه Statcom در سیستم 30 شینه IEEE. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 68
 
فهرست شکل‌‌ها
عنوان                              صفحه
شکل ‏1- 1:کاربرد ادوات فکتس در یک نگاه 5
شکل ‏1- 2: مشخصه جریان- ولتاژ SVC.. 10
شکل ‏1- 3: نحوه اتصال انواع SVC به شبکه. 12
شکل ‏1- 4: مشخصه جریان- ولتاژ STATCOM… 14
شکل ‏1- 5: مقایسه مشخصه‌ های جریان- ولتاژ SVC و STATCOM… 15
شکل ‏2- 1:فلوچارت الگوریتم ژنتیک…. 28
شکل ‏2- 2:مقایسه عملکرد روشPSO با EP. 30
شکل ‏3- 1:STATCOM متصل به شبکه. 44
شکل ‏3- 2:مدل مداری میانگینSTATCOM… 46
شکل ‏3- 3: تلفات داخلی STATCOM در مدل میانگین.. 48
شکل ‏3- 4:مدل میانگین یک STATCOM متصل به سیستم قدرت به عنوان یک باس جدید. 48
شکل ‏3- 5:نمودار تابع پایداری ولتاژ برحسب ولتاژ شین.. 51
شکل ‏3- 6:الگوی کلی رشته دودویی برای کروموزومها 54
شکل ‏3- 7: نحوه ارزیابی شایستگی در چرخ رولت… 56
شکل ‏3- 8: یک نمونه تلفیق (آمیزش) 58
شکل ‏3- 9: یک کروموزوم قبل و بعد از اعمال عملگر جهش…. 59
شکل ‏3- 10:کد برنامه الگوریتم ژنتیک…. 60
شکل ‏3- 11: فلوچارت الگوریتم ژنتیک…. .. . . 62
شکل ‏4- 1: مدار شبکه قدرت 30 شینه IEEE.. .. . . 64
شکل ‏4- 2: نمودار الگوریتم ژنتیک در جایابی سیستم 30 شینه IEEE.. .. . . 67

1-1- پیشگفتار

امروزه با پیشرفت صنعت وگسترش مناطق شهری وابستگی به انرژی الکتریکی روز به روز زیاد می­ شود و باعث رشد سریع سیستم قدرت می­ شود. به همین دلیل مدیریت انرژی برق در بالاترین سطح تکنولوژی و مهندسی خود مورد توجه قرار گرفته و عملاً به عنوان یک کالای تجاری و یک سرمایه اقتصادی کلان محسوب می­ شود. این رشد سریع، قابلیت اطمینان سیستم قدرت را پایین می­آورد. عدم قابلیت اطمینان شبکه برق و خاموشی­های متوالی یکی از مشکلات مهم تاثیرگذار در اقتصاد هر کشوری است. این افزایش تقاضای بار سبب می­گردد که سیستم­های انتقال انرژی با مسائلی همچون پایداری و نیز محدودیت­های حرارتی عبور جریان روبرو شوند که برای تحویل انرژی با کیفیت مناسب، باید این مسائل را به حداقل رسانید و پایداری را در سیستم­های انتقال به حداکثر میزان ممکن افزایش داد. با تغییرات سریع تکنولوژی­ها و افزایش تقاضای انرژی این تکنولوژی­ها، سیستم قدرت برای پاسخ دادن به نیاز شبکه نزدیک حدود پایداری و دمایی عمل خواهد کرد و در نتیجه با مشکلاتی همچون افزایش تلفات به خاطر محدودیت دمایی و قطعی برق و در نهایت خاموشی­های بزرگ به خاطر مشکلات پایداری سیستم­های بزرگ که نتیجه­ای جز افزایش تلفات و پایین آوردن قابلیت اطمینان شبکه ندارد، مواجه خواهد شد. از طرفی با افزایش میزان خصوصی سازی بازار برق، توجه به مسائل صنعت برق همچون بهره­برداری، انتقال و توزیع توان با کمترین هزینه، کاهش تلفات ناشی از افزایش تقاضا، کیفیت توان تحویلی به مصرف کننده­گان و قابلیت اطمینان سیستم قدرت بیشتر شده و صاحبان شرکت­های برق در صدد حل این مشکل­ها بر آمدند. از سوی دیگر به روز کردن سیستم­های انتقال و توزیع و سیستم­های کنترلی آنها که از مسائل عمده مطرح شده است، به شکل عملی بسیار گران، مشکل و زمان بر می­باشد.
میزان توان اکتیو و راکتیو در خطوط انتقال از امپدانس خطوط، دامنه­ ولتاژ و اختلاف زاویه­ی ولتاژ طرفین خطوط تبعیت می­ کند. در نتیجه دامنه و مسیر عبور جریان ناشی از توزیع بار و ساختار شبکه می­باشد. از طرفی با توجه به محدودیت­های عبور توان در خطوط که ناشی از محدودیت­های عمده حرارتی و پایداری است، استفاده کامل از شبکه­ های بهم پیوسته عملی نیست.
هر چه شبکه گسترده­تر گردد، شکاف حدود حرارتی و پایداری بیشتر شده و انتقال و پخش توان متاثر از حدود پایداری خواهد بود که خود شامل پایداری گذرا، دینامیک، پایداری ولتاژ و حتی پایداری حالت ماندگار می­باشد.
مشکلات موجود در سیستم­های انتقال توان موجود (فاصله، پایداری و کنترل­پذیری عبور توان) که موجب بهره ­برداری نامناسب می­گردد، بهمراه تاثیر قابل ملاحظه­ی جبرانگرهای کنترل شده، منجر به ظهور جبرانگرهای کنترل شده بوسیله­ تجهیزات الکترونیک قدرت در اواخر دهه­ هفتاد میلادی گردید. موسسه EPRI پس از سالها تحقیق و مطالعه­ تجهیزات الکترونیک قدرت فشار قوی برای استفاده در خطوط انتقال HVDC و جبرانگرهای خطوط AC، در اواخر دهه­ هشتاد میلادی سیستم­های FACTS را به دنیا معرفی کرد. این ادوات در تنوع گسترده­ای قابلیت کنترل شبکه­ های بهم پیوسته را فراهم ساختند و مبتنی بر الکترونیک قدرت، تئوری­های پیشرفته کنترل و میکروکامپیوترها می­باشند.
روش­های زیادی هست که تا حدی از اثرات این مشکلات و محدودیت­ها جلوگیری کنند، یکی از این روش­ها، استفاده از سیستم­های قدرت انعطاف­پذیر[1] می­باشد. در این سیستم­ها با به کار بردن جبرانسازها، پخش بار را کنترل و پایداری سیستم را افزایش می‌دهند. انعطاف­پذیری بالا در مدیریت و کنترل سیستم قدرت یکی از ویژگی­های برجستۀ این سیستم­ها می­باشد. ادوات فکتس یک روش مفید و قابل استفاده و در عین حال با صرفه اقتصادی برای حل کردن مشکلات و محدودیت­های خطوط شبکه انتقال و جایگزینی برای ایجاد خطوط جدید در شبکه می‌باشد.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  91
قیمت :  40 هزار تومان

 
 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com
 [add_to_cart id=159200]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه مدل سازی و بررسی رفتار دینامیکی  IDVRبا بردارهای فضایی

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم تحقیقات آذربایجان غربی

       دانشکده فنی، گروه برق

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق (M.Sc)

گرایش : قدرت

 

 

عنوان:

 

مدل سازی و بررسی رفتار دینامیکی  IDVRبا بردارهای فضایی

 

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

 

تابستان 92

 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                                  صفحه
مقدمه. 2
 فصل اول : کیفیت توان
1-1 مقدمه. 4
1-2 کیفیت توان. 5
1-2-1 مسائل کیفیت توان – ولتاژ. 6
1-2-1-1 کمبود و بیشبود ولتاژ ( Voltage Swell و Voltage Sage ) 6
1-2-1-2 نوسانات ولتاژ. 7
1-2-1-3 وقفه ولتاژ. 7
1-2-1-4 اعوجاج هارمونیکی.. 7
1-2-1-5 اﻏﺘﺸﺎﺷﺎت ﮔﺬرا 8
1-2-1-6 تغییرات فرکانسی.. 8
1-2-2 ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺗﻮان – ﺟﺮﻳﺎن. 8
1-3 ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﻨﺪه ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺗﻮان. 8
1-3-1 عوامل ایجاد پدیده کمبود ولتاژ. 8
1-4 راه حل برای از بین بردن مسائل کیفیت توان (جبران سازها) 9
1-4-1 روش هایی برای کاهش کمبود ولتاژ. 9
1-4-2 جبرانسازنوسانات (فلیکر) ولتاژ. 10
1-4-3 جبران ساز های هارمونیک یا فیلترها 10
1-4-3-1 فیلترهای پسیو. 10
1-4-3-2 فیلترهای اکتیو. 10
1-4-3-3 فیلترهای هیبرید. 11
1-4-4 جبران سازهای استاتیکی از نوع ادوات Custom Power 11
1-4-4-1 عملکردجبران سازاستاتیکی توزیع شده (DSTATCOM) 12
1-4-4-2 عملکرد باز گردان ولتاژ دینامیکی (DVR) 12
1-4-4-3 عملکرد کنترل کننده یکپارچه کیفیت توان (UPQC) 13
1-5 نتیجه ‌گیری.. 14
 فصل دوم: معرفی DVR
2-1 مقدمه. 16
2-2 جبران‌ساز دینامیکی ولتاژ (DVR) 17
2-2-1 تاریخچهDVR.. 18
2-2-2 عملکرد و ساختار اجزای تشکیل دهنده  DVR.. 18
2-2-2-1 اینورتر منبع ولتاژ (VSI) 20
2-2-2-2 وسیله تولید پالس برای مبدل SPWM… 20
2-2-2-3 مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی  (SVPWM ( 21
2-2-2-3-1 حالتهای کلیدزنی.. 24
2-2-2-4 منبع انرژی.. 25
2-2-2-5 فیلتر. 26
2-2-2-6 کلید های بای پس… 27
2-2-2-7 ترانسفورماتور تزریق.. 28
2-2-2-8 قسمت کنترلی.. 28
2-3 حالت های راه اندازی.. 31
2-4 مدل دینامیکی DVR.. 32
2-5 انواع روش های جبران سازی در DVR.. 36
2-5-1 تحلیل و بررسی به روش قبل از اختلال (Pre-Sag) 36
2-5-2 تحلیل و بررسی روش هم فاز (In-Phase) 38
2-5-3 تحلیل روش کنترلی حداقل انرژی.. 42
2-6- نتیجه‌گیری.. 43
 فصل سوم: بهبود کیفیت توان با طرح نوینIDVR
3-1 مقدمه : 45
3-2 حالت ماندگار DVR.. 46
3-3 حالت ماندگار IDVR.. 49
3-4 بررسی عملکرد DVR در برابر اختلالات ولتاژ 51
3-5 عملکردIDVR  در برابر اختلالات ولتاژ. 55
3-6 شدیدترین کمبود ولتاژ قابل جبران در ساختار IDVR 57
3-7 نتیجه گیری.. 61
 فصل چهارم: نتایج شبیه سازی IDVR مبتنی بر SVPWM-FUZZY
4-1 مقدمه 63
4-2 شبکه نمونه شبیه سازی شده شامل IDVR و مشخصات 64
4-3 کنترل کننده PI تطبیقی با بهره گرفتن از منطق فازی 65
4-4 روش محاسبه ولتاژ مرجع 66
4-5 کنترل کننده PI مرسوم 67
4-6 کنترل کننده PI فازی تطبیقی 68
4-7 شبیه سازی Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) دو سطحه : 73
4-7-1 ‌ تعیینVd  و Vq، ref V و زاویه α 73
4-7-2 تعیین دوره زمانی T1  ،T2 و T0. 74
4-7-2-1 محاسبه زمان سوئیچ زنی در سکتور 1. 74
4-7-2-2 محاسبه زمان سوئیچ زنی در هر سکتور. 75
4-7-2-3 تعیین زمان سوئیچ زنی هر کلید (S1  تا6 S ) : 76
4-8 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه تک فاز به زمین در خط 2. 78
4-9 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه دو فاز به زمین در خط 2. 81
4-10 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع بیشبود ولتاژ در خط 2. 84
4-11 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه سه فاز به زمین در خط 1. 85
4-12 نتیجه گیری 89
 مراجع. 90
                                                            فهرست جداول
جدول ‏2‑1: جزئیات ولتاژ های خط و فاز برحسب ولتاژ dc  ورودی برای هشت حالت کلیدزنی.. 24
جدول ‏4‑1: مشخصات مربوط به IDVR.. 64
جدول ‏4‑2: مشخصات مربوط به شبکه. 65
جدول ‏4‑3: قوانین کنترل فازی برای KP. 71
جدول ‏4‑4: قوانین کنترل فازی برای ki 72
جدول ‏4‑5: محاسبه زمان سوئیچ زنی در هر سکتور. 77
جدول ‏4‑6: مقایسه درصد اعوجاج هارمونیکی کل (%THD) ولتاژ جبرانسازی شده بار 2. 89
 
 
                   فهرست اشکال
 
شکل ‏1‑1: نمودار کمبود و بیشبود ولتاژ طبق استاندارد  IEEE 1159-1995. 6
شکل ‏1‑2: نمایش شکل موج های افت ولتاژیا کمبود ولتاژ، اضافه و وقفه ولتاژ. 7
شکل ‏1‑3: ساختار الف) اکتیو فیلتر سری ، ب) اکتیو فیلتر شنت… 11
شکل ‏1‑4: معادل دو نمونه از فیلتر هیبرید الف) شنت (ازنوع اکتیو فیلتر) – سری (از نوع پسیو) ، ب) شنت (پسیو)-سری (اکتیو) 11
شکل ‏1‑5: ساختار و نحوه قرار گیری  DSTATCOMدر سیستم قدرت… 12
شکل ‏1‑6: ساختار و نحوه قرارگیری  DVRدر سیستم قدرت… 13
شکل ‏1‑7: ساختار و نحوه قرار گیری upqc در سیستم قدرت… 13
شکل ‏1‑8: ساختار و نحوه قرار گیری UPQC در سیستم قدرت… 13
شکل ‏2‑1: ساختار واجای تشکیل دهندهDVR.. 19
شکل ‏2‑2: نحوه تولید پالس در PWM را نشان می دهد. 21
شکل ‏2‑3 : مبدل منبع ولتاژPWM  سه فاز دو سطحی.. 22
شکل ‏2‑4: رابطه قاب مرجع سه فاز و قاب مرجع ساکن.. 23
شکل ‏2‑5: مقایسه مکان هندسی ماکزیمم ولتاژ در spwm و svpwm.. 25
شکل ‏2‑6: مدار معادل تکفاز جبران کننده به همراه یک فیلتر در خروجی.. 27
شکل ‏2‑7: سیستم کنترل مبتنی بر قاب مرج.. 29
شکل ‏2‑8 :نحوه عملکرد رله هیسترزیسی برای تولید پالس… 31
شکل ‏2‑9: بلوک دیاگرام عملکرد DVR.. 31
شکل ‏2‑10: مدل سیستم توزیع جبران شده با یک DVR.. 32
شکل ‏2‑11: مدارمعادل سیستم توزیع جبران شده با DVR بصورت حلقه باز. 33
شکل ‏2‑12:  نمودار فازوری برای روش قبل از اختلال. 37
شکل ‏2‑13: طرح کنترلی برای روش جبرانسازی قبل از اختلال. 38
شکل ‏2‑14: نمودار فازوری روش جبرانسازی روش همفاز. 39
شکل ‏2‑15: طرح کنترلی هم فاز برای جبران. 40
شکل ‏2‑16: طرح کنترلی هم فاز ساده برای جبران کننده 41
شکل ‏2‑17: نمودا فازوری همفاز به همراه محور dq. 41
شکل ‏2‑18: نمودار فازوری برای روش حداقل انرژی.. 42
شکل ‏3‑1: مدار معادل تکفاز یا پریونیتی سیستم قدرت… 46
شکل ‏3‑2: ساختار IDVR متشکل از دو فیدر. 49
شکل ‏3‑3: مدار معادل ساده سیستم قدرت شامل DVR در هنگام وقوع کمبود ولتاژ. 51
شکل ‏3‑4 الف: استراتزی کنترلی Pre-sag. 53
شکل ‏3‑4ب: استراتزی کنترلی In-Phase. 53
شکل ‏3‑4 ج: استراتزی کنترلی منیمم انرژی.. 53
شکل ‏3‑5: توان اکتیو DVR.. 54
شکل ‏3‑6: توان ظاهری تزریقی DVR.. 54
شکل ‏3‑7: مدار معادل IDVR بدون فیلترهای هارمونیکی.. 55
شکل ‏4‑1: سیستم نمونه شبیه سازی شده 64
شکل ‏4‑2: مدل SIMULINK روش SRF برای محاسبه ولتاژ مرجع. 66
شکل ‏4‑3: کنترل ولتاژ تزریقی استفاده شده در کنترل  PI سنتی.. 67
شکل ‏4‑4: شماتیک کنترل PI تطبیقی فازی (FLC) 69
شکل ‏4‑5:  ساختار پایه ای کنترل کننده فازی (FLC) 69
شکل ‏4‑6:  مدل  SIMULINKکنترل کننده فازی ارائه شده 70
شکل ‏4‑7: نمودارتابع عضویت ورودی های Δ ε, ε. 70
شکل ‏4‑8 : نمودار تابع عضویت خروجی  Kpو Ki 71
شکل ‏4‑9: نمودارارتباط ورودی های Δε, ε و KP در منظق فازی.. 72
شکل ‏4‑10: نمودار ارتباط ورودی های Δε, ε و Ki در منظق فازی.. 72
شکل ‏4‑11: بردار فضایی ولتاژ و مولفه های آن در صفحه dq. 73
شکل ‏4‑12: بردار مرجع بصورت ترکیبی از بردارهای مجاور در سکتور1. 74
شکل ‏4‑13: الگوی سوئیچ زنی PWM بردار فضایی در سکتور 1. 76
شکل ‏4‑14: الگوی سوئیچ زنی کلید های بالایی هر ساق اینورتر در هر سکتور. 77
شکل ‏4‑15: شبیه سازی SVPWM… 78
شکل ‏4‑16: ولتاژ شبکه 1 بعداز خطا………………………………….. 79
شکل ‏4‑17: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا………………………………….. 79
شکل ‏4‑18: ولتاژ بار 1      … 79       
شکل ‏4‑19: ولتاژ بار 2. 79
شکل ‏4‑20: ولتاژتزریقی DVR1,2……………………                                          80
شکل ‏4‑21: ولتاژ موثر شبکه 1 و 2……………….———————– . 80
شکل ‏4‑22: توان اکتیو و راکتیو DVR1 …………………………….. 80                                       
 شکل ‏4‑23: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 80
شکل ‏4‑24: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 81
شکل ‏4‑25: ولتاژ بار 2. 81
شکل ‏4‑26: ولتاژ شبکه 2. 81
شکل ‏4‑28: ولتاژ شبکه 2 بعد از خطا 82
شکل ‏4‑27: ولتاژشبکه 1 بعداز خطا 82
شکل ‏4‑29: ولتاژتزریقی DVR1,2. 82
شکل ‏4‑30: ولتاژ موثر شبکه 1 و 2. 82
شکل ‏4‑31: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 83
شکل ‏4‑32: توان اکتیو و راکتیو DVR2. 83
شکل ‏4‑33: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 83
شکل ‏4‑34: : ولتاژشبکه 1 بعداز خطا ی اضافه ولتاژ. 84
شکل ‏4‑35: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا ی اضافه ولتاژ. 84
شکل ‏4‑36: ولتاژ بار 1. 84
شکل ‏4‑37: ولتاژ با 2. 84
شکل ‏4‑38: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 85
شکل ‏4‑40: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا 86
شکل ‏4‑39: ولتاژشبکه 1 بعداز خطا 86
شکل ‏4‑42: ولتاژ بار 2. 86
شکل ‏4‑41: ولتاژ بار 1. 86
شکل ‏4‑44: ولتاژ موثر شبکه 1و2. 87
شکل ‏4‑43: ولتاژ تزریقی DVR1,2. 87
شکل ‏4‑45: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 87
شکل ‏4‑46: توان اکتیو و راکتیو DVR2. 87
شکل ‏4‑47: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 88
 

1     چکیده :

باز یابنده دینامیکی ولتاژ DVR یکی از ادوات CUSTOM POWER می باشد که برای جبران کمبود و بیشبود ولتاژ در بار های حساس به کار میرود . در مواقع کمبود شدید و بلند مدت ولتاژ تامین توان اکتیو مورد نیاز برای عملکرد DVR ضروری و در عین حال پر هزینه است . در شرایط تغذیه بار های صنعتی از چندین فیدر مجزا و در صورت استفاده از DVR ها در این فیدر ها با به اشتراک گذاشتن باس DC این تجهیزات ، ساختار جدیدی به نام IDVR (Inter Line Dynami Voltage Restorer) ایجاد می شود [1] . در صورت استفاده از این ساختار امکان تامین توان اکتیو بلند مدت مورد نیاز DVR فیدر معیوب از طریق باس DC و فیدر سالم به وجود می اید . دراین پایان نامه روش کنترل فازی با مدولاسیون بردار فضایی پیشنهاد شده است . روش مذکور دارای مزایایی نظیر کاهش ضریب کلی هارمونیک ها ، افزایش ولتاژ تزریقی وکاهش تلفات کلید زنی نسبت به روش های مرسوم دارد . شبیه سازی ها با بهره گرفتن از نرم افزار Matlab/Simulink انجام شده است . نتایج نشان میدهد که این ساختار میتواند کیفیت توان و قابلیت اطمینان را در بار های حساس افزایش دهد.
کلمات کلیدی : کمبود ولتاژ (Voltage sag) ، بیشبود ولتاژ (Voltage swell) ، کیفیت توان ، DVR ، IDVR ، Custom power ، Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM)

2       مقدمه:

کمبود ولتاژ کوتاه مدت یکی از پدیده های کیفیت توان است که علل مختلفی از قبیل بروزخطا در سیستم و یا وصل بارهای سنگین میتواند داشته باشد [1] . با رشد روز افزون مبدلهای الکترونیک قدرت ، کاربرد ادوات مبتنی بر این مبدلها در سیستم های توزیع با نام Custom Power به عنوان راهکاری برای بهبود مسائل کیفیت توان پیشنهاد شده اند [2]. یکی از این ادوات که برای مقابله با کمبود ولتاژهای کوتاه مدت بکار می رود بازگردان دینامیکی ولتاژ یا DVR میباشد[3] . DVR بوسیله تزریق ولتاژ سری به ولتاژ بارحساس موجب حفاظت آن در برابر تغییرات ولتاژ می شود . DVR بطور معمول و بدون عناصر بزرگ ذخیره کننده انرژی می تواند کمبود ولتاژهای مشخص را در زمان محدود جبران نماید ولی هنگامی که هدف جبران کمبود ولتاژ های شدید و طولانی باشد استفاده از منابع تولید کننده انرژی برای تامین توان اکتیو مورد نیاز DVRغیر قابل اجتناب است . در مورد منابع ذخیره کننده انرژی بهمراه نگهداری وشارژ انها هزینه  DVRرا به مراتب بیشتر میکند در برخی از محیط های صنعتی مانند پارک های صنعتی بدلیل افزایش قابلیت اطمینان تغذیه بار ها از دو یا چند فیدر متصل به پست های متفاوت صورت می گیرد . لذا تغییرات ولتاژدر یک فیدر معمولا اثر ناچیزی بر روی فیدر دیگر داشته و در نتیجه می توان مدار معادل فیدرهایی که از پست های متفاوت تغذیه می شوند را بصورت مستقل در نظر گرفت بر همین اساس [4] ساختاری بنام IDVR  پیشنهاد شده است که در آن DVR های موجود در فیدر های مختلف تغذیه شده از پست های متفاوت از طریق لینک DC بهم وصل می شوند. لذا زمان وقوع کمبود ولتاژ در یکی از فیدر ها لینک  DC توسط  DVRهای واقع در فیدر های سالم شارژ شده و توان اکتیو مورد نیاز برای جبران کمبود ولتاژدر فیدر معیوب تامین می گردد . لذا بدون نیاز به منابع ذخیره کننده انرژی وصرفه جویی در هزینه انها میتوان جبران توسط DVR را به دامنه بسیار وسیعی از کمبود ولتاژها تعمیم داد . آنچه در این پایان نامه ارائه خواهد شد سعی شده است در چهارفصل گنجانده شود.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  113
قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com[add_to_cart id=159373]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه کاربرد فناوریهای نوین در شبکه های توزیع

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات آذربایجان غربی

گروه مهندسی برق قدرت

 

پایان نامه جهت اخذ درجه  کارشناسی ارشد

 

عنوان

کاربرد فناوریهای نوین در شبکه های توزیع

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

تیر ماه 1392

 

 
 
چکیده
باتوجه به رشد و توسعه روز افزون شبکه های توزیع و وابستگی انسان به صنعت برق در تمام لایه های زندگی حفظ پایداری و و بهبود شبکه های توزیع امری ضروری است لذا جهت نیل به این هدف مطالعه مجدد وضعیت شبکه های توزیع منجمله مرور وضعیت قبلی و کنونی، نقد و بررسی آنها، ذکر نقاط ضعف و قوت ارائه مدل سازی و مدل ریاضی مناسب شبکه توزیع معادلات حاکم بر سیستم – مدل سازی سیستم پس از کاربرد تکنولوژی های نو بررسی و تحلیل نتایج شبیه سازی با بهره گرفتن از نرم افزارهای مهندسی در توزیع برق و مقایسه نتایج و ارائه پیشنهادات برای ادامه کارهای آینده بوده که در این پایان نامه هدف اصلی بررسی نتایج شبیه سازی شبکه توزیع مرسوم و کنونی با تحلیل شبکه واقعی دانشگاه پردیس نازلو به صورت پایلوت با یک شبکه مجهز به فن آوریهای نوین و تاثیر آن در بهبود بهره برداری و حفظ پایداری شبکه مطالعه شده و راهکارهایی برای ادامه بهبود روند کنونی  و پیشنهاداتی برای آینده در نحوه توسعه و بهره برداری ازشبکه های توزیع ارائه می شود .
 
 
واژه های کلیدی
شبکه های توزیع – نقاط ضعف وقوت- مدل ریاضی و معادلات حاکم- تجهیزات توزیع–فناوریهای نوین- شبکه های توزیع هوشمند
 
 
مقدمه
باتوجه به اینکه بخش توزیع صنعت برق در ارتباط مستقیم با سمت تقاضای انرژی الکتریکی قرار گرفته است لذا اهمیت آن قابل تعمق و چشمگیر است، توجه به شبکه های توزیع برق و تزریق روح مهندسی به فعالیتهای آن در دو دهه گذشته شتاب فراوانی بخود گرفته است امروزه با مطالعات و بررسی ها و در مقابله با مسائل و مشکلات متعدد بوجود آمده در بخش توزیع صنعت برق و توسعه روز افزون تجهیزات مدرن و پیشرفته با هدف ارائه خدمات عالی به مشترکین بخصوص در کشورهای پیشرفته صنعتی با تولید انواع واجسام ادوات و تجهیزات اندازه گیری، حفاظتی و کنترلی و بکارگیری آنها در شبکه های بزرگ درهم تنیده توزیع با هدف رساندن انرژی الکتریکی با ارزان ترین بهاء و بهترین کیفیت و پایدارترین وضعیت و در شرایط ایمنی مطلوب به مصرف کنندگان اقدام چشمگیری صورت پذیرفته است چراکه تحلیل و بررسی مجدد شبکه طراحی و بکارگیری تجهیزات مدرن با کیفیت و استانداردهای بین المللی و در واقع کارکرد درست سیستم شبکه توزیع برق مستلزم دقت و توجه به نکات بسیار زیاد و بانگاهی نوین و بکارگیری تجهیزات مدرن و پیشرفته در بخش های شبکه های توزیع زمینی و هوایی آن را از حوزه های دیگر متمایز می کند .
البته در دنیای امروز و بالاخص در کشورهای پیشرفته صنعتی بخش توزیع نیرو با بهره گیری از تکنولوژی های نوین الکتریکی و ارتباطی با ایجاد بسترهای خاص مخابراتی و پیاده سازی اتوماسیون شبکه ایجاد شبکه های هوشمند توزیع که خود شبکه های بهم پیوسته دو سریه ای را تشکیل داده و درآن انتقال و تحلیل اطلاعات نقش بنیادی در فرایند توزیع انرژی را ایفاد می کنند .
بطوریکه میدانیم توزیع هوشمند نیرو سامانه های مبتنی بر ترکیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با توانمندهای پردازش رایانه ها و سیستم های الکتریکی می باشند بدیهی است ارتقا سیستم های کنونی سخت افزاری غیر هوشمند به شبکه های دو سویه و چند سویه توزیع شده کار آمد و اقتصادی که در آن بهره وری سرمایه گذاری های انجام شده در صنعت توزیع برق بطور چشمگیری بالا میرود و لذا اهداف اصلی بکارگیری فناوریهای نوین و هوشمند سازی شبکه میباشد .
بالارفتن ضریب اطمینان و پایداری شبکه از اهداف دیگر بکارگیری فناوریهای نوین است، بطور خلاصه نیازمندی های زیر لزوم تغییرات بنیادی در بازنگری به وضعیت فعلی شبکه های توزیع کشور و کاربرد فناوریهای نوین موجود در دنیا و کشورهای پیشرفته صنعتی را بایستی از منظر دیگر و بانگاهی نو به شناسایی وضعیت موجود، تعیین نقاط ضعف وقوت شبکه و مقایسه آن شبکه های مجهز به فناوریهای نوین و عواید مثبت حاصله از آن در شبکه باعث گردیده است تا شبکه توزیع کشور را مورد نقد و بررسی قرار دهیم تا از قبل آن با شناسایی نقاط ضعف وقوت به یک تحلیل منطقی دست یافته و با مقایسه شبکه موجود با شبکه های مدرن پیشرفته و هوشمند و با امکان سنجی نیل به رسیدن به شبکه های هوشمند و تمامی سیستم در راستای ایجاد بستر و ساختار مناسب و کاهش فاصله از دنیای پیشرفته صنعتی بعبارتی از غافله عقب نمانیم .
 
 
 
رئوس مطالب                                                                                                                                                                                                                          صفحات
1-فصل اول : طرح کلیات مسئله بشرح ذیل……………………………………………………………… 3
1-1 باز کردن مسئله و مرور کارهای قبلی و نقد آنها  ………………………………………………………………  4
2- 1ذکر نقاط ضعف وقوت آنها……………………………………………………………… 5
3- 1ارائه راهکارهای مناسب برای حل مسئله……………………………………………………………… 6
4- 1اشکال و توضیحات آنها……………………………………………………………… 7
2-فصل دوم : ارائه مدل سازیهای ریاضی، معادلات حاکم بر سیستم-معرفی ادوات Facts  در شبکه های توزیع تحت
 عنوان Custom Power –معرفی نرم افزار شبیه ساز شبکه های توزیع(Digsilent14.0.520.2)……………………………………………………………… 11
2-1 ارائه مباحث  مدل ریاضی مناسب……………………………………………………………… 11
2-1-1 مبحث روش های تقریبی آنالیز……………………………………………………………… 11
2-2- ارائه مباحث مدل سازی شبکه های توزیع و معادلات حاکم……………………………………………………………… 12
2-2-1-مبحث امپدانس سری در خطوط هوایی و زمینی……………………………………………………………… 19
2-2-2-مبحث ادمیتانس موازی در خطوط هوایی و زمینی……………………………………………………………… 25
2-2-3-مبحث مدل های خط در شبکه های توزیع……………………………………………………………… 30
2-2-4- مبحث مدل های بار……………………………………………………………… 35
2-2-5-آنالیز فیدر های توزیع……………………………………………………………… 42
2-2-6- مبحث بکارگیری ادوات FACTS در سیستمهای توزیع  تحت مفهوم جدید CUSTOM  POWER……………………………………………………………… 54
2-2–7بررسی نقش کیفیت طراحی مهندسی در ارتقاء بهره وری سیستم شبکه توزیع……………………………………………………………… 63
2-2-8-بررسی حفاظت شبکه های توزیع درحضور منابع تولید پراکنده با در نظر گرفتن اتوماسیون توزیع……………………………………………………………… 77
2-2-9-بررسی نقش شبکه های هوشمند توزیع (Smart Grid)……………………………………………………………… 84
3- فصل سوم:
3-1-بررسی وضعیت موجود شبکه توزیع مجموعه پردیس دانشگاه نازلو……………………………………………………………… 90
3-2-بررسی نقاط ضعف و آسیب پذیر شبکه و علل عمده بروز اتصالات گذرا و پایدار……………………………………………………………… 91
3-3-طراحی مهندسی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت با بهره گرفتن از نرم افزار
 Electrical Autocad……………………………………………………………… 92
3-4-شبیه سازی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت در وضعیت فعلی با بهره گرفتن از
 نرم افزار Digsilent14……………………………………………………………… 92
3-5-شبیه سازی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت با بکارگیری تکنولوژی های
 نوین با بهره گرفتن از نرم افزار Digsilent14……………………………………………………………… 93
3-6- بررسی نتایج شبیه سازی و مقایسه نتایج……………………………………………………………… 102
3-7- تحلیل نتایج شبیه سازی و مقایسه آنها قبل و بعد از کاربرد فناوریهای نوین مانند اداوات FACTS  و غیره………………………………………………………………. 105
4- فصل چهارم : نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای ادامه کارهای آینده……………………………………………………………… 106
4-1-نتیجه گیری……………………………………………………………… 107
4-2-ارائه پیشنهادات برای بهبود وضعیت شبکه های توزیع در آینده……………………………………………………………… 108
5-فصل پنجم :مراجع……………………………………………………………… 111
6-فصل ششم :ضمائم……………………………………………………………… 114
 
 
1-فصل اول : طرح کلیات مسئله بشرح ذیل
1-1 باز کردن مسئله و مرور کارهای قبلی و نقد آنها :
بدون تردید می توان گفت که انرژی الکتریکی یکی از با ارزش ترین وپاکترین انرژی صنعت برق و یکی از مهمترین صنایع موجود است که در زندگی روزمره جامعه انسان نقش دارند . صنعت برق شامل سه بخش تولید، انتقال و توزیع بوده که بعنوان حلقه های ساختار بهم پیوسته ای که وظیفه تولید انتقال و توزیع انرژی الکتریکی را برعهده داشته از تکنولوژی پیشرفته و سرمایه بری هنگفتی برخوردار می باشند . باتوجه به اینکه 35 %درصد از سرمایه گذاری های صنعت برق به بخش توزیع مربوط است و عدم طراحی صحیح هدایت سیستم بدون برنامه ریزی و تعیین اهداف بدون کنترل پروژه ها و بهره برداری نامناسب از شبکه های موجود، نداشتن برنامه مدرن و زمانبندی شده در سرویس و نگهداری شبکه، عدم ظرفیت سازی بموقع در شبکه، تجدید و تجهیز نکردن تاسیسات فرسوده و قدیمی با تجهیزات با کیفیت و استانداردهای بالای بین المللی هم موجبات اعمال ضرر به سرمایه ملی، اتلاف انرژی و عدم رضایت و بدبینی مشترکین را بدنبال داشته است . بنابراین لزوم آموزش و انتقال دانش فنی، نوآوری، رعایت نکات فنی و استانداردها، نظارت، کنترل و ارزیابی در سیستم های توزیع شدیداً احساس می شود .
بررسی مطالعاتی مستندات شبکه های توزیع برق در زمان گذشته که تنها می توان تجهیزاتی مانند دیژنگتورهای کم روغن با مکانیزم قطع و وصل دستی موتوردار و بدون موتور و با مکانیزم محفظه قطع کنتاکتها در داخل روغن، سکسیونرهای ساده و قابل قطع زیربار بدون موتور و فرمان دستی (هندل)، رله های الکترومکانیکی، کابلهای روغنی سنگین وزن با متعلقات مربوطه مشتمل بر (مفصل های چدنی بزرگ و سرکابلهای داخلی و خارجی قطور و بزرگ)، یراق آلات و اتصالات بزرگ و سنگین وزن در خطوط هوایی، تابلوهای فشار متوسط و فشار ضعیف حجیم با تجهیزات مربوطه که سرویس و نگهداری آنها نیز بمراتب سخت هستند نشان میدهد که گرایش به طراحی و کاربرد تجهیزات دارای تکنولوژی های امروزی در دژنگتورهای کوچک فرمان پذیر از راه دور با محفظه قطع گازی و خلاء، رله های دیجیتالی، کابلهای خشک سبک مونوفاز، انواع مفصل ها و سرکابلهای بسیار سبک و بسیار راجت و سریع در اجرا، یراق آلات سبک کامپوزیتی در مقره ها، برقگیرها، فیوز کات آوتها، تابلوهای کمپکت بسیار کوچک با کارائی بسیار زیاد حفاظتی و غیره به مهندسی تر شدن سیستم از شتاب روز افزونی برخوردار بوده است و این پدیده ناشی از عوامل گسترده و پیچیده شدن شبکه های توزیع برق میل به کاهش تلفات الکتریکی، گرایش به صرفه جویی اقتصادی، ایمنی کار و حفاظت شبکه، ضرورت افزایش پایداری شبکه برق و کاهش خاموشی برق مشترکین، رعایت حقوق خصوصی افراد و حقوق عمومی جامعه، بهبود کیفیت توان و … بوده که با هدف دستیابی به بهره وری بیشتر در سیستم شبکه توزیع برق همراه بوده است
باتوجه به اینکه مرحله طراحی شبکه توزیع فاز اول پروژه های برقی را تشکیل میدهد لذا می توان گفت که بین قابلیت های شبکه توزیع برق بعد از احداث در مرحله بهره برداری و کیفیت طراحی مهندسی رابطه همبستگی معنی داری وجود دارد به عبارت دیگر می توان گفت که میزان بهره وری شبکه توزیع برق به مقدار قابل توجهی به رعایت کیفیت اصول مهندسی در طراحی آن سیستم بستگی دارد علاوه بر آن کیفیت مطلوب طراحی مهندسی شبکه های توزیع برق به تامین انتظارات اجتماعی محیط سازمانی شرکت های توزیع برق نیز کمک می نماید و اما در این میان بدلیل اینکه شرکت های توزیع در اصل وارث یک شبکه نیمه فرسوده و قدیمی می باشد لذا مطالعه و آسیب شناسی مهندسی شبکه از دید بهره برداری ضرورت به باز سازی و تجهیز تاسیسات شبکه و مدرنیزه کردن آن از ضروریات اجتناب ناپذیر می باشد بنابراین ابتدا بایستی نقاط ضعف و قوت شبکه توزیع را شناخت و نقاط ضعف را به نقاط قوت تبدیل کرد .
 
1-2 نقاط ضعف و قوت شبکه های توزیع
در چهل سال اخیر کتاب ها و مقاله های فراوانی در شبیه سازی و تحلیل کامپیوتری شبکه های قدرت نوشته شده است بسیاری از این دستاوردها برای شبکه های قدرت پیوسته و ژنراتور سنکردن می باشد، سهم شبکه های توزیع در این زمینه ناچیز بوده و تنها به اجزای مهم تر آن پرداخته شده است از جمله نقاط ضعف شبکه های توزیع در دهه های قبل نداشتن نقشه های مناسب طراحی و نبودن محاسبات مختلف پارامترهای فنی بوده است بی شک طرحها بصورت سنتی و با اصطلاح (Over Desien) با طراحی سایز بالا منظور می شد و در این رابطه نرم افزار بخصوص و شبیه سازی خاص صورت نمی گرفت بنا بر این مهندسین توزیع ابزارهای محدودی برای تحلیل شبکه در شرایط پایدار (پخش بار) و اتصال کوتاه در اختیار دارند، بدون وجود این گونه ابزارها مهندسین توزیع برای تحلیل و درک مناسب تر شبکه در تاریکی قرار می گیرد و این از ارکان نقاط ضعف در شبکه های توزیع بود قهراً کارهای فراوانی باید انجام شود تا روشنایی در این زمینه فراگیر شود .
اما در رابطه با قوت گرفتن در سال های اخیر به شبیه سازی و مدل سازی کامپیوتری شبکه های توزیع توجه بیشتری شده است برنامه های کامپیوتری موجود به مهندس توزیع امکان می دهد تا از کارکرد شبکه در شرایط گوناگون، اطلاعاتی بدست آورد با این ابزارها پخش بار برای بارهای حاضر و توسعه آینده و استفاده از تکنولوژی های نوین براحتی صورت می پذیرد، بدین ترتیب مهندس توزیع می تواند جایابی بهینه خازن را برای کمینه کردن تلفات انجام دهد، سناریوهای مختلف کلیدزنی برای شرایط عادی و اضطراری را می توان شبیه سازی نمود و مطالعات اتصال کوتاه، داده های لازم برای دست یابی بر هماهنگی حفاظتی فیوزها، ریکلوزرها و مجموعه رله، دیژنگتورها و بسیاری از تجهیزات و فناوریهای نوین را برای بکارگیری آنها در جهت بهبود وضعیت شبکه فراهم می آورد .
1-3 ارائه راهکارهای مناسب برای حل مسئله :
باتوجه به مطالب گفته شده پس مشکل در چیست ؟ مسلماً در دسترس قرار گرفتن برنامه های کامپیوتری تجاری، این امکان را نیز مهیا می کند که کاربر با داده های نادرست به نتایج غیر قابل قبولی نیز دست یابد، بدون درک مناسبی از مدل سازی و بطور کلی احساس مناسب از ویژگی های کاری شبکه های توزیع، ایرادهای جدی در طراحی و فرایندهای بهره برداری روی خواهد داد، کاربرباید بطورکامل با مدل ها و روش های شبیه سازی برنامه آشنا باشد .
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  73
قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com[add_to_cart id=159373]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه بررسی و ارزیابی تاثیرادوات فکتس نوع جبران ساز استاتیکی سری سنکرون در حفاظت دیستانس دیجیتال خطوط انتقال

دانشگاه آزاد

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحدعلوم وتحقیقات آذربایجان شرقی

 

 

دانشکده­ی فنی مهندسی

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه­ کارشناسی ارشد  «M.Sc.»

گرایش: مهندسی برق قدرت

 

عنوان:

بررسی و ارزیابی تاثیرادوات فکتس نوع جبران ساز استاتیکی سری سنکرون در حفاظت دیستانس دیجیتال خطوط انتقال

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

پاییز1394

 
فهرست مطالب
فهرست                                                                                                                                                                   صفحه
چکیده. 1
فصل اول:کلیات تحقیق.. 2
1-1-مقدمه. 3
1-2-بیان مسأله. 4
1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق.. 5
1-4-ادوات FACTS. 6
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق.. 10
2-1-مقدمه. 11
2-2- بررسی تأثیر ادوات FACTS سری در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 11
2-3- بررسی تأثیر ادوات FACTS موازی در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 16
2-4- بررسی تأثیر ادوات FACTS سری – موازی در عملکرد رله دیستانس خط انتقال.. 18
فصل سوم: بررسی حفاظت دیستانس…. 21
3-1- مقدمه. 22
3-2- بخش های اصلی رله دیجیتال.. 23
3-3- نمونه برداری… 25
3-4- روش های تخمین فازور. 27
3-5- الگوریتم های بر اساس پنجره اطلاعات کوچک (من-موریسون و پرودا) 28
3-6- روش فوریه تمام موج.. 30
3-7-  روش فوریه نیم موج.. 32
3-7-1- فیلتر میمیک….. 34
3-7-2- ترکیب فیلتر میمیک با روش فوریه تمام موج.. 37
3-7-3- ترکیب فیلتر میمیک با روش فوریه نیم موج.. 37
3-7-4- الگوریتم رله دیستانس دیجیتال.. 39
3-7-5- نتایج شبیه سازی الگوریتم.. 44
فصل چهارم: مدلسازیssscوبررسی تاثیر آن در حفاظت دیستانس…. 49
4-1- مقدمه. 49
4-2- کنترل کننده SSSC. 54
4-3-  نتایج شبیه سازی SSSC.. 57
4-4- تأثیر SSSC در عملکرد رله دیستانس…. 58
4-4-1- خطای تک فاز به زمین.. 62
4-4-2- خطای دو فاز به هم.. 63
4-4-3- خطای دو فاز به زمین.. 64
4-5- نتایج شبیه سازی… 65
4-5-1- خطای تک فاز به زمین.. 65
4-5-2- خطای دو فاز به زمین.. 71
4-5-3- خطای دو فاز به هم.. 75
فصل پنجم:  نتیجه گیری… 77
5-1-نتیجه گیری… 78
منابع و مآخذ.. 80
 
فهرست اشکال
فهرست                                                                                                                                                                   صفحه
شکل (2-3): سیستم قدرت مورد مطالعه. 12
شکل (2-4): مدل TCSC. 12
شکل (2-5): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [3]. 15
شکل (2-6): مدل کلی SSSC. 15
شکل (2-7): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [6]. 16
شکل (2-8): مدار معادل STATCOM. 17
شکل (2-9): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [8]. 17
شکل (2-10): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [9] 17
شکل (2-11): سیستم قدرت مورد مطالعه در مقاله [11]. 19
شکل (3-1): بخش های اصلی یک رله دیجیتال.. 23
شکل (3-2) : یک مؤلفه ولتاژ متناوب با فرکانس 660 هرتز و نمونه برداری از آن با 600 نمونه در ثانیه. 25
شکل (3-4): (الف) یک موج سینوسی 60 هرتز به همراه موج سیسنوسی 300 هرتز و(3-5) (ب) ترکیب آنها 26
شکل( 3-6 ) (الف): موج بازیابی شده با نرخ (الف)960 نمونه در ثانیه و(3-7) (ب) با نرخ 480 نمونه در ثانیه. 27
شکل (3-6): (الف) پاسخ زمانی روش من-موریسون و (3-7):(ب) پاسخ زمانی روش من-موریسون به ورودی هارمونیک دار. 29
شکل (3-8): (الف) پاسخ زمانی روش پرودا و (3-9)(ب) پاسخ زمانی پرودا به ورودی هارمونیک دار. 29
شکل (3-10): بلوک دیاگرام تخمین دامنه و زاویه فاز. 31
شکل 3-8: (الف) پاسخ دامنه فیلترهای کسینوسی و سینوسی تمام موج، (ب) پاسخ زمانی الگوریتم فوریه تمام موج و (ج) پاسخ زمانی فوریه تمام موج به ورودی هارمونیک دار. 33
شکل 3-9: (الف) پاسخ دامنه فیلترهای کسینوسی و سینوسیی نیم موج، (ب) پاسخ زمانی الگوریتم فوریه نیم موج و (ج) پاسخ زمانی فوریه نیم موج به ورودی های هارمونیک دار. 33
شکل 3-12: (الف) پاسخ فرکانسی فیلتر میمیک برای ثابت زمانی 2 سیکل، (ب) برای ثابت زمانی های مختلف و (ج) برای تعداد سمپل در هر سیکل مختلف…. 36
شکل 3-13: (الف) پاسخ فرکانسی ترکیب فیلتر میمیک با فوریه تمام موج، (ب) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی های مختلف(ب) و (ج) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی هارمونیک دار. 38
شکل 3-14: (الف) پاسخ فرکانسی ترکیب فیلتر میمیک با فوریه نیم موج، (ب) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودی های مختلف و (ج) پاسخ زمانی این ترکیب برای ورودیهای هارمونیک دار. 39
شکل 3-15: (الف)مدار تک خطی سیستم مورد مطالعه، (ب) شبکه توالی مثبت، (ج) شبکه توالی منفی  و (د) شبکه توالی صفر. 40
شکل 3-16: مدل سیستم مورد مطالعه در محیط MATLAB/Simulink. 45
شکل 3-17: (الف) جریان فاز a برای خطای تک فاز به زمین a-g در فاصله 100 کیلومتری از R1 ، (ب) دیاگرام Bode فیلتر ضد تشابهی و (ج) جریان فاز a بعد از اعمال فیلتر میمیک….. 45
شکل 3-18: (الف)دامنه فازور جریان فاز a بدست آمده توسط دو روش فوریه تمام موج و نیم موج، (ب) با وجود فیلتر میمیک و (ج) دامنه فازور ولتاژ فاز a  بدست آمده توسط دو روش فوریه نیم موج و تمام موج.. 47
شکل 3-19: (الف) امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g واقع در 100 کیلومتری R1 ، (ب) در 160 کیلومتری R1 و (ج) 165 کیلومتری R1. 47
شکل 4-1: دیاگرام تک خطی سیستم انتقال دو ماشینه به همراه دیاگرام فازوری.. 52
شکل 4-2: دیاگرام تک خطی سیستم انتقال دو ماشینه به همراه منبع ولتاژ سنکرون با دیاگرام فازوری.. 53
شکل 4-3: توان انتقال یافته Pq و Pk برحسب زاویه انتقال  : (الف) برای جبران سازی با SSSC و (ب) با خازن سری.. 53
شکل 4-4:  سیستم انتقال به همراه SSSC، شبیه سازی شده در محیط MATLAB/Simulink. 55
شکل 4-5: کنترل کننده SSSC. 55
شکل 4-6: محاسبه کننده اندازه و زاویه ولتاژ تزریقی.. 56
شکل 4-7: نتایج شبیه سازی برای حالات کاری مختلف SSSC. 57
شکل 4-8: (الف)خروجی کنورتر 48 پالسه به همراه جریان خط برای فاز a ، (ب) اندازه ولتاژ خروجی SSSC به همراه سیگنال VRef و (ج) مقدار .. 58
شکل 4-9: (الف) مدار تک خطی سیستم مورد مطالعه به همراه (ب) شبکه توالی مثبت، (ج) شبکه توالی منفی و (د) شبکه توالی صفر. 60
شکل 4-10: امپدانس محاسبه شده توسط رله R1 برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله از R1. 68
شکل 4-11: ولتاژ سه فاز خروجی SSSC به همراه جریان فاز a سیستم برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت خازنی). 69
شکل 4-12: ولتاژ سه فاز خروجی SSSC به همراه جریان فاز a سیستم برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت سلفی). 69
شکل 4-13: خروجی محاسبه کننده اندازه و زاویه ولتاژ خروجی برای خطای a-g در فاصله 150 کیلومتری از رله (SSSC در حالت جبران سازی راکتانس بصورت خازنی). 69
شکل 4-14: مقاومت امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g برای SSSC در اول(RP) و وسط خط(MP) و برای تنظیمات مختلف برحسب فاصله محل خطا از R1. 70
شکل 4-15: راکتانس امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g برای SSSC در اول(RP) و وسط(MP) خط و برای تنظیمات مختلف برحسب فاصله محل خطا از R1. 70
شکل 4-16: تأثیر ولتاژ توالی صفر SSSC در امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-g : (الف) در فاصله 110کیلومتری و 1/0 VRef=، (ب) در فاصله 110 کیلومتری از رله و 05/0-VRef=، (ج) در فاصله 190کیلومتری و 1/0 VRef= و (د) در فاصله 190کیلومتری و 05/0- VRef=. 71
شکل 4-17: مقدار مؤلفه صفر ولتاژ تزریقی SSSC برای خطای a-g و 1/0 VRef=. 71
شکل 4-18: امپدانس موهومی محاسبه شده توسط عامل A-G رله برای دو خطای a-g  و a-b-g در فاصله 110 کیلومتری از رله. 73
شکل 4-19: بخش  رابطه (4-19) برای( الف): خطای a-g و (ب): خطای a-b-g.. 73
شکل 4-20: تأثیر ولتاژ توالی صفر SSSC در امپدانس محاسبه شده توسط R1 برای خطای a-b-g  در فاصله 110 کیلومتری رله: (الف) 1/0 VRef= و (ب)  05/0- VRef=. 73
شکل 4-21: امپدانس محاسبه شده توسط عوامل مختلف R1 برای خطای a-b-g در فاصله (الف) 67 کیلومتری از R1  و (ب) 97 کیلومتری ازR1. 74
شکل 4-22: فاصله های تحت پوشش توسط عوامل مختلف رله برای خطای دوفاز به زمین a-b-g و SSSC در محل رله. 75
شکل 4-23: امپدانس محاسبه شده توسط عامل A-B رله برای خطای a-b در فاصله 155 کیلومتری از R1 برای حالت مختلف کاری SSSC. 75
شکل 4-24: مؤلفه مثبت، منفی و صفر ولتاژ تزریقی توسط SSSC برای خطای a-b و حالات کاری مختلف SSSC. 76
شکل 4-25: بخش  رابطه (3-23) برای خطای a-b. 76
شکل 4-26: امپدانس موهومی محاسبه شده توسط عوامل مختلف رله برای خطای a-b در 102 کیلومتری رله. 76
 
 

چکیده

 
سیستم­های انتقال جریان متناوب، با ترکیب کنترل کننده­ های مبتنی بر الکترونیک قدرت و کنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان، سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC یا FACTS نامیده می­شوند. فن­آوری FACTS، فرصت­های جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته، فراهم می کند.   SSSCیکی از ادوات FACTS است که به طور سری نصب می شود و خروجی آن رد و بدل کردن جریانهای خازنی و سلفی به منطور حفظ و کنترل متغییرهای معینی از سیستم های قدرت مانند ولتاژ باس SSSC تنظیم شده است. سیستم شبیه سازی شده در محیط MATLAB/Simulink، نشان داده شده است.
 
کلمات کلیدی: FACTS، SSSC، رله دیستانس، کنترل توان، انتقال توان، ولتاژ باس
 
فصل اول:کلیات تحقیق

-مقدمه

 
     از دهه شصت قرن بیستم به بعد نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین وقتی که سیستم های قدرت بزرگ توسط خطوط اتصالی نسبتا ضعیف به هم متصل شده اند، بیشترمشاهده شده است. این نوسانات ممکن است توسط سیستم تحمل شوند و یا ممکن است رشد کنند و اگر هیچگونه میراشدگی مناسب انجام نشود منجر به جدایی سیستم خواهد شد. سیستم های قدرت الکتریکی سیستم های بسیار پیچیده ای هستند که شامل المان های متغیر با زمان و غیر خطی هستند. بنابراین پارامترهای کنترلر ممکن است برای شرایط عملکرد متفاوت یا نقاط کار گوناگون کاملا بهینه نباشد .پیشرفتهای اخیر در الکترونیک قدرت به استفاده از ادوات FACTS[1] در سیستم های قدرت منجر شده است. این تجهیزات قادر به کنترل سریع شبکه در شرایط مختلف بوده و این خصوصیت امکان استفاده از آنها برای بهبود پایداری سیستم قدرت را ممکن می سازد.
[2]SSSC یکی از ادوات FACTS است که به طور سری نصب می شود و خروجی آن رد و بدل کردن جریانهای خازنی و سلفی به منطور حفظ و کنترل متغییرهای معینی از سیستم های قدرت مانند ولتاژ باس SSSC تنظیم شده است.
     نقش و سهم سیستم های حفاظتی در جلوگیری از بروزخسارات سنگین و تداوم سرویس درشبکه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی برای تمامی مهندسان برق آشکار است . با بهره گرفتن از سیستمهای حفاظتی کارا و با صرف هزینه های اندک می توان از بروز حوادثی که ضایعات جبران ناپذیری به همراه دارندجلوگیری نمود. به این ترتیب ارائه راهکارهای جدید در توسعه طرح های حفاظتی برای خطوط انتقال جبران شده، از موارد مطرح در مطالعات اخیر می باشد. در این میان بیشتر مطالعات برای تاثیرجبرانسازها برروی حفاظت دیستانس صورت گرفته است و حفاظت دیفرانسیل خط انتقال بسیار کمتر مورد توجه بوده است.در حالیکه حفاطت دیستانس با مقایسه کمیات الکتریکی دو سر خط انتقال، حفاظتی واحد با قابلیت اطمینان و انتخابگری فوق العاده تشکیل می دهد.

1-2-بیان مسأله

 
     صنعت برق در دنیا به سرعت در حال تغییر و تحول است که عواملی چون بازار، کمبود منابع طبیعی و تقاضای رو به رشد الکتریسیته موارد مهمی در ایجاد این تغییرات پیش بینی نشده است. با وجود نیاز رو به رشد، خیلی از برنامه های توسعه، توسط فشارهای ناشی از گروه های حامی مسائل زیست محیطی در رابطه با عدم مجوز ساخت خطوط جدید و نیروگاه ها محدود شده، بنابر این جهت حداکثر کردن ظرفیت انتقال خطوط موجود به همراه بالا بردن پایداری و قابلیت اطمینان سیستم های قدرت، استفاده از ادوات الکترونیک قدرت اجتناب ناپذیر است.
برای حفاظت خطوط انتقال بیشتر از حفاظت دیستانس استفاده می شود. این رله برای تشخیص خطا از سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال نمونه برداری می کند. از طرفی با افزایش بار مصرف در شبکه قدرت، استفاده از ادوات FACTS در خطوط انتقال روز به روز افزایش می یابد. این ادوات با تغییر سیگنال های ولتاژ و جریان خط انتقال، باعث افزایش توان انتقالی خطوط انتقال می شوند. ولی با توجه به اینکه سیگنال های ولتاژ و جریان را تغییر می دهند، لذا در عملکرد رله هایی که با این سیگنال ها کار می کنند، تأثیر می گذارند. بنابراین نیاز است که در حفاظت سیستم های قدرتی که دارای ادوات FACTS می باشند بازنگری شود. در این پروژه به بررسی تأثیر SSSC در حفاظت دیستانس خط انتقال پرداخته می شود. در این پروژه در مرحله اول با بدست آوردن مدل ریاضی مربوط به SSSC و ترکیب آن با معادله امپدانس مربوط به رله دیستانس، تأثیر آن در امپدانس محاسبه شده توسط رله دیستانس دیجیتال به صورت تحلیلی بدست آورده می شود. در مرحله بعد SSSC و رله دیستانس دیجیتال، در محیط نرم افزار مربوطه مدلسازی می شوند. و در نهایت با قرار دادن رله دیستانس و SSSC مدل شده در یک سیستم قدرت نمونه، تأثیر آن در رله دیستانس نشان داده می شود که در آخر باید بین نتایج شبیه سازی های صورت گرفته و روابط تحلیلی بدست آمده، هماهنگی باشد.

1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

 
     بازنگری در سیستم های شامل ادوات فکتس، دینامیک های جدیدی در سیستم قدرت نشان می­دهد که باید توسط مهندسین حفاظت مورد آنالیز قرار بگیرد که به طور جمع بندی شده شامل موارد زیر می باشند :
الف) تغییرات سریع در پارامترهای سیستم از قبیل امپدانس خط ، زاویه قدرت و جریان های خط .
ب) حالت­های گذرای ایجاد شده توسط عملکرد کنترل ها
ج) هارمونیک­های تزریق شده به سیستم قدرت AC
بخاطر چنین ملاحظات نیازمندی­های رله­های حفاظتی به طور آشکار تا زمانیکه یک استراتژی خاص برای ادوات فکتس در سیستم­های قدرت مدلسازی و آنالیز نشود، نمی­توانند تعریف شوند. بعضی از این نیازمندی­های حفاظتی بصورت زیر می باشند :

  • نیاز به مشخصات رله تطبیق یافته برای سیستمی که شکل بندی و پارامترهایش تغییرات سریع دارند.
  • یک اطمینان خاطر که یک تطبیق بین رله های مختلف با مشخصات مختلف سیستم های قدرت و روش­های کنترل ادوات فکتس بوجود آید .
  • تعیین کردن زمان عمل و مشخصات تریپ برای رله های حفاظتی.

رله دیستانس بطور گسترده برای حفاظت خطوط انتقال استفاده می­ شود که بر اساس محاسبه امپدانس خط از محل نصب رله تا محل خطا توسط اندازه­گیرهای رله می­باشد و چنانچه اشاره شد ادوات  FACTS دارای امپدانس متغیر می­باشند و از آنجایی­که برای خطاهای متفاوت رفتار متفاوتی از خود نشان می­ دهند بنابراین با حضور خود در حلقه خطا در امپدانس محاسبه شده توسط رله نیز تأثیر خواهند گذاشت. لذا ضروری می باشد که حفاظت دیستانس با حضور ادوات FACTS بازنگری شود تا از عملکرد اشتباه آن جلوگیری شود.

1-4-ادوات FACTS

 
     سیستم­های انتقال جریان متناوب، با ترکیب کنترل کننده­ های مبتنی بر الکترونیک قدرت و کنترل کننده های استاتیکی دیگر برای افزایش قابلیت کنترل و افزایش قابلیت انتقال توان، سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC یا FACTS نامیده می­شوند. فن­آوری FACTS، فرصت­های جدیدی را برای کنترل توان و افزایش ظرفیت قابل بهره برداری خطوط موجود و همچنین خطوط جدید و ارتقاء یافته، فراهم می کند. این فرصت ها از قابلیت کنترل کننده­ های FACTS در کنترل پارامترهایی ناشی می شود که در ارتباط با یکدیگر عملکرد سیستم انتقال را هدایت می کنند؛ پارامترهایی از قبیل امپدانس سری، امپدانس موازی، جریان، ولتاژ، زاویه فاز و میرا شدن نواسانات در فرکانس های مختلف زیر فرکانس نامی سیستم.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  93
قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com[add_to_cart id=159373]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه بررسی مزایا و معایب نظریه نیروگاه­های سلول خورشیدی

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده مهندسی برق

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی برق قدرت -گرایش الکترونیک قدرت

عنوان

بررسی مزایا و معایب نظریه نیروگاه­های سلول خورشیدی

 

 

 

فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 1
1-2- مفهوم حالت شارژ ……………………………………………………………………………………………………… 3
1-3- برسی روش های تخمین حالت شارژ باتری………………………………………………………………………. 4
1-3-1- اندازه‌گیری حالت شارژ از طریق ویژگیهای فیزیکی الکترولیت………………………………… 4
1-3-2- ولتاژ مدار باز…………………………………………………………………………………………………… 5
1-3-3- شمارش آمپر ساعت………………………………………………………………………………………… 6
1-3-4- تخمین با بهره گرفتن از منطق فازی…………………………………………………………………………… 7
1-3-5- شبکه های عصبی مصنوعی………………………………………………………………………………… 8
1-3-6- تخمین با بهره گرفتن از فیلتر کالمن …………………………………………………………………………. 9
1-4 –کنترل حالت شارژ………………………………………………………………………………………………….. 9
فصل دوم: منابع تولید پراکنده……………………………………………………………………………….. 11
2-1- بحران انرژی در جهان……………………. ……………………………………………………………………….. 11
2-2- منابع تولید پراکنده…………………… ………………………………………………………………………………. 12
2-3- فناوریهای تولید پراکنده………………….. ………………………………………………………………………… 13
2-4- انرژی باد و نیروگاه بادی- سلول های خورشیدی و بررسی سیستم های فتوولتائیک(PV) ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14
2-4-1- انرژی باد و نیروگاه بادی………. ………………………………………………………………………. 14
2-4-2- تار یخچه استفاده از انرژی باد….. ……………………………………………………………………… 15
2-4-3- مزایای نیروگاه های بادی………….. ……………………………………………………………………. 16
2-5- توربین بادی…………………… ……………………………………………………………………………………… 19
2-5-1- کاربرد توربینهای بادی………………. ………………………………………………………………….. 19
الف- کاربردهای غیرنیروگاهی …………………….. ……………………………………………………………… 19
ب – کاربردهای نیروگاهی…………………. ………………………………………………………………………… 19
2-5-2- انواع توربینهای بادی………………………………………………………………………………………. 20
2-5-2-1- تقسیم بندی از حیث اندازه…………………………………………………………………………… 20

  1. توربین های کوچک (small)………………….. ……………………………………………………………. 20
  2. توربین های متوسط (medium)……….. ………………………………………………………………….. 20
  3. توربین های بزرگ (large) ……. ………………………………………………………………………………20

2-5-3- بادها و توربینهای بادی………. …………………………………………………………………………. 21
2-5-4 – انرژی دریافتی از توربین…………… …………………………………………………………………… 23
2-2-5- توان پتانسیل توربین………………… …………………………………………………………………….. 23
2-5-6- ضریب یکپارچگی……………………….. ………………………………………………………………. 25
2-5-7- برآورد پتانسیل باد……………………… …………………………………………………………………. 26
2-5-8 – ارزیابی آماری داده های باد.. …………………………………………………………………………… 27
2-5-9- محاسبه انرژی سالانه خروجی یک توربین بادی…………………………………………………. 29
2-6- ژنراتور سنکرون  (Synchronous Generator)………………………………………………… 32
2-6-1 رتور در ژنراتور سنکرون……………………………………………………………………………………. 33
2-6-2 ساختمان و اساس کار………………………………………………………………………………………… 34
2-7- ژنراتورهای القایی یا آسنکرون……………………………………………………………………………. 35
2-7-1 مشخصه‌ های الکتریکی……………………………………………………………………………………….. 36
2-7-2 مزایای ژنراتور القایی…………………………………………………………………………………………. 37
2-7-3 معایب ژنراتور القایی…………………………………………………………………………………………. 38
2-7-4 جریان هجومی در بهره‌برداری موازی…………………………………………………………………… 39
2-7-4 اتصال کوتاه سه‌فاز ناگهانی…………………………………………………………………………………. 40
2-7-5 اتصال کوتاه تک‌فاز……………………………………………………………………………………………. 40
2-7-6 پدیده خود تحریکی…………………………………………………………………………………………… 40
2-7-7 سیستم بهره‌برداری و کنترل………………………………………………………………………………… 41
2-7-8 راه‌اندازی………………………………………………………………………………………………………….. 41
2-7-9 بهره‌برداری موازی……………………………………………………………………………………………… 42
2-7-10 بارگذاری……………………………………………………………………………………………………….. 42
2-7-11 توقف آهسته…………………………………………………………………………………………………… 42
2-7-12 از کار افتادن (SHUT DOWN) ………………………………………………………………….. 42
2-7-13 توان اکتیو……………………………………………………………………………………………………….. 43
2-7-14 نیاز به بانک خازنی………………………………………………………………………………………….. 44
2-7-15 اتصال به شبکه و یا منفرد…………………………………………………………………………………. 44
2-8- سلول های خورشیدی و بررسی سیستم های فتوولتائیک(PV)…. ……………………………. 46
2-9- سلول خورشیدی……………………… …………………………………………………………………………….. 48
2-9-1- انواع سلول­های خورشیدی………………. ……………………………………………………………. 48
2-9-2- ساختار فیزیکی سلول های خورشیدی……………………………………………………………… 49
2-10- پنل خورشیدی ……………………………………………………………………………………………………… 54
2-11- نحوه ساخت پنل خورشیدی211 واتی………………………………………………………………………. 55
2-12- روش­های تولید انرژی خورشیدی …………….. …………………………………………………………… 56
2-13- سیستم فتوولتائیک (Photovoltaic)………………………………………………………………………. 57
2-13-1- مزایای نظریه نیروگاه های سلول خورشیدی………… ………………………………………….. 65
2-13-2- معایب نظریه نیروگاه های سلول خورشیدی…… ……………………………………………….. 65
فصل سوم: باتری شارژرها…………………….. …………………………………………………………………. 66

3-1- مبانی سیستم باتری……………. ……………………………………………………………………………………. 66

3-1-1- سیستم های باتری………………… ………………………………………………………………………. 66

3-1-2- سلول سرب- اسیدی………. ……………………………………………………………………………. 66

3-1-3- مشخصه ی تخلیه………………. ………………………………………………………………………… 67

3-1-4- ملزومات شارژر………………. …………………………………………………………………………… 68

3-2- باتری شارژرها…………. ……………………………………………………………………………………………… 69

3-2-1- حالت زیرشارژ…………………….. ……………………………………………………………………….. 71

3-2-2- حالت فوق شارژ………. …………………………………………………………………………………… 72

3-2-3- شارژ سریع…………. ……………………………………………………………………………………….. 72

3-3- ایمنی……………………………… ……………………………………………………………………………………… 73

3-3-1- روش زمین کردن باتریهای 110 ولتی…………. ……………………………………………………. 73

3-3-2- زمین کردن سیستم باتری 48ولت………………. ……………………………………………………. 74

3-3-3- سیستم نشان دهنده آلارم باتری…… …………………………………………………………………… 74

3-4- سلولهای ترکیب مجدد……………………… ……………………………………………………………………… 75

3-5- راه اندازی باتریها ……………………. …………………………………………………………………………..…. 77

3-5-1- راه اندازی باتریهای پلانته (سرب- اسیدی)….. …………………………………………………… 77

3-5-1-1- آزمایشهای باتری شارژر…………….. ……………………………………………………………… 77

3-5-1-2- آزمایش های تخلیه (دشارژ) باتری.. ……………………………………………………………… 79

3-5-1-3- رله اتصال زمین…………… ……………………………………………………………………………. 79

3-5-2- راه اندازی باتریهای آب بندی شده……….. ………………………………………………………….. 80

3-6- نقش شارژرها در پست­های برق…………………………………………………………………………………. 80

3-7- اصول کار شارژر………….. …………………………………………………………………………………………. 82

3-7-1- حالت شارژ نگهداری ……… ……………………………………………………….……………………. 85
3-7-2- حالت شارژ سریع……………. ………………………………………………………….………………… 85
3-7-3- حالت شارژ اولیه…….……………………………………………………………..……………………….. 86
فصل چهارم: مدل­سازی دینامیکی سلول خورشیدی و توربین بادی…………………… 88
4-1 – سلول فتوولتاییک …….. ……………………………………………………………………………………………. 88
4-2 – مدل توربین بادی …….. ……………………………………………………………………………………………. 93
4-3 مدل باد و مدل شبکه مصرفی…………………………………………………………………………….. 101
فصل پنجم: نتایج شبیه سازی شارژر کنترلر سیستم دوگانه خورشیدی و بادی متصل به باتری ……………………………………………………………………………………………………………………………. 108
نتیجه گیری و پیشنهادات ………………………………………………………………………………………….. 129
مراجع …………………………………………………………………………………………………………………….133
فهرست جدول ها
جدول 2-1 میزان تغییرت دانسیته انرژی دریافتی با تغییر ارتفاع………………………………………………..22
جدول 2-2 نسبت انرژی تولیدی به سرعت باد در شرایط استاندارد. …………………………………………23
جدول 2-3 منحنی توان توربین مدل NORDEX N-62…. ………………………………………………. 31
جدول 3-1 آماری هزینه تولید 1 کیلووات ساعت از انواع انرژی در سال 2008 در آمریکا……………53
جدول 5-1 ویژگی­های الکتریکی سلول خورشیدی مدل BP340… ………………………………………..80
فهرست شکل ها
شکل1-1 تفسیر تصویری از ظرفیت و حالت شارژ باتری….. ……………………………………………………. 4
شکل 2-1 عامل بوجود آمدن باد…………………………………………………………………………………………. 16
شکل2-2 مقایسه قیمت تمام شده تولید انرژی توسط تکنولوژی های مختلف …………………………… 17
شکل 2-3 توربین بادی……. ……………………………………………………………………………………………….. 20
شکل 2-4 تاثیر ارتفاع در سرعت و انرژی دریافتی از باد.. ………………………………………………………. 22
شکل 2-5 نمایی از نمودار گلباد……………. …………………………………………………………………………… 29
شکل 2-6 جدول منحنی سرعت- تناوب بعد اعمال ضرایب ویبول.. ……………………………………… 30
شکل2-7 مدار معادل یک ژنراتور القایی……………………………………………………………………………….. 36
شکل 2-9 سلول­های الف) پولی­کریستال، ب) مونوکریستال ج) پنل حاوی سلول های Amorphous………………………………………………………………………………………………………………….. 49
شکل 2-10 ساختار اساسی سلول PV………………………………………………………………………………….. 51
شکل 2-11 یک نمونه مدل سلول خورشیدی………………………………………………………………………… 51 شکل 2-12 مشخصه­ی الکتریکی ولتاژ جریان یک سلول خورشیدی………………………………………. 52 شکل 2-13 مدل الکترونیکی سلول خورشیدی…………………………………………………………………….. 52 شکل 2-14 تاثیر تغییرات روشنایی بر روی نمودار ولتاژ-جریان در سلول خورشیدی………………… 53 شکل 2-15 یک نمونه مدل پنل خورشیدی………………………………………………………………………….. 55 شکل 2-16 مشخصه ولتاژ-جریان یک باتری خورشیدی در یک سطح تابش نور خورشید و در تاریکی………………………………………………………………………………………………………………………………..61
شکل 2-17 جریان الکتریکی تولید شده در سلول خورشیدی….. …………………………………………… 62 شکل 3-1 مقدار ولتاژ باتری شارژرهای مورد استفاده برای شارژ باتری های پلانته در پست فشار قوی……………………………………………………………………………………………………………………………………70
شکل3-2 نمونه از یک شارژر مورد استفاده در پست برق…. …………………………………………….. 80 شکل 4-1 مدل مداری سلول خورشیدی……………. ……………………………………………………………….. 88
شکل 4-2 دیاگرام I-V ویژگی الکتریکی ماژول PV در شرایط نامی…….. ……………………………….. 91
شکل 4-3 دیاگرام P-V ویژگی الکتریکی ماژول PV در شرایط نامی…. …………………………………. 92
شکل 4-4 زاویه چرخش تیغه………………………………………………………………………………………… 94
 
شکل 4-5 ضرایب توان در برابر زاویه چرخش تیغه…… …………………………………………………………. 94
شکل 4-6- شکل موج توان توربین بادی برحسب سرعت آن…………………………………………………. 95
شکل 4-7- مدل سیمولینکی توان تولیدی توربین بادی…………………………………………………………… 97
شکل 4-8- بلوک دیاگرام کنترل توان توربین و کنترل زاویه گام……………………………………………… 98
شکل 4-9- صفحه اصلی مدل سازی سیستم……………………………………………………………………….. 100
شکل 4-10- مدل باد به کار گرفته شده در شبیه سازی………………………………………………………… 102
شکل 4-11- مدل شبکه برق مصرفی برای اتصال به واحد تولیدی………………………………………… 102
شکل 4-12- نتایج مدل سازی به روش اول (π)………………………………………………………………… 104
شکل 4-13 ترکیب تولیدکننده انرژی بادی و سلول خورشیدی…….. ……………………………………… 106
شکل 5-1 بلوک دیاگرام مدل شبیه سازی شده…………………………………………………………………….. 109
شکل 5-2 بلوک جریان خروجی فتولتائیک………………………………………………………………………….. 110
شکل 5-3 مدل شبیه سازی شده پنل خورشیدی 67 آرایه ای…………………………………………………. 111
شکل 5-4 مدل شبیه سازی شده باتری……………………………………………………………………………….. 112
شکل 5-5 مدل شبیه سازی شده اینورتر………………………………………………………………………………..113
شکل 5-6 مدل شبیه سازی منبع سه فاز ac……………………………………………………………………….. 114
شکل5-7 نمودار توان تولیدی سلول خورشیدی، توربین بادی و توان عبوری از خط انتقال سیستم…………………………………………………………………………………………………………………………….. 115
شکل 5-8 نمودار duty cycle مبدل boost به کار رفته در سیستم.. ………………………………….. 115
شکل 5-9 ولتاژ خروجی اینورتر متصل شده به خروجی سیستم فتوولتائیک…………………………….. 116
شکل 5-10 نمودار فرکانس کاری سیستم……. ……………………………………………………………………. 116
شکل 5-11 نمودار سرعت روتور ژنراتور بر حسب پریونیت…………………………………………………. 117
شکل 5-12 نمودارهای توان (الکتریکی و مکانیکی)مربوط به توربین بادی، سلول خورشیدی و کل سیستم تولید انرژی به همراه نمودار زاویه پره توربین بادی (بر حسب درجه)…………………………… 117
شکل 5-13 نمودار aprespont ولتاژ دو سر یکسوساز پل دیودی متصل شده به شده به منبع ولتاژ AC باتری شارژر…………………………………………………………………………………………… 118
شکل 5-14 نمودارهای توان خروجی باتری شارژر……………………………………………………………… 119
شکل 5-15 نمودارهای ولتاژ reelle باتری شارژر………………………………………………………………. 119
شکل 5-16 نمودار secteur ولتاژ ورودی دوسر منبع AC تامین کننده توان و ولتاژ اولیه باتری شارژر…… …………………………………………………………………………………………………………………….. 120
شکل 5-71 نمودار ولتاژ ورودی باتری شارژر……….. …………………………………………………………. 120
شکل 5-18 نمودار جریان خروجی سیستم فتوولتاییک……… ……………………………………………….. 121
شکل 5-19 نمودار توان اکتیو خروجی سیستم فتوولتاییک…… ………………………………………………. 122
شکل5-20 نمودار خطای توان اکتیو تولیدی سیستم توربین بادی………………………………………….. 123
شکل 5-21 نمودار انحراف توان مکانیکی بین شفت توربین بادی و روتور ژنراتور القایی………… 124
شکل 5-22 نمودار تغییرات جریان سیم پیچی استاتور ژنراتور القایی…………………………………….. 125
شکل 5-23 نمودار ولتاژ سیم پیچی تحریک ژنراتور القایی…. ……………………………………………….. 126
شکل 5-24 نمودار توان اکتیو خروجی سیستم سه فاز………. ……………………………………………….. 127
شکل 5-25 نمودار توان اکتیو بار متصل شده به خروجی سیستم سه فاز………………………………… 128
چکیده:
در این پایان نامه، در فایل شبیه سازی از مدل­های واقعی سیستم فتوولتاییک، توربین بادی و ژنراتور سنکرون که از طریق یک خط انتقال 63 کیلو ولت و یک ترانسفورماتور کاهنده 20/63 کیلو ولت و یک بریکیر سه فاز به بار متصل شده استفاده شد. و به منظور ذخیره بخشی از انرژی الکتریکی تولید شده در سیستم فتوولتاییک از یک باتری شارژر نیز استفاده شد. این باتری شارژر در شرایطی که تولید توان الکتریکی از طریق سایر منابع تولید توان الکتریکی با کاهش مواجه شود می تواند با تزریق توان ذخیره شده به شبکه انرژی الکتریکی مورد نیاز بار سیستم را تامین نماید. سلول فتوولتاییک استفاده شده سیستمی غیرخطی می­باشد که بصورت یک منبع جریان موازی با دیود مدل می­ شود. با توجه به پایین بودن ولتاژ خروجی سیستم فتوولتاییک، جهت کاربرد در سیستم توزیع الکتریکی لازم است از یک مبدل boost (افزاینده ولتاژ) در خروجی این سیستم استفاده شود تا ولتاژ خروجی به مقدار مطلوب برسد. الگوریتم استفاده شده در سیستم سلول خورشیدی الگوریتم P&Oمی باشد.
در این پروژه سرعت ثابت توربین بادی بر روی ژنراتور القایی مورد بررسی قرار گرفته است. سرعت توربین بادی پس از عبور از یک بهره تناسبی وارد تابع محاسبه کننده سرعت توربین بادی می شود. این تابع یک تابع غیر خطی است که سیگنال خروجی این تابع، به عنوان توان خروجی توربین بادی در نظر گرفته می شود. در ضمن توان مکانیکی ورودی توربین بادی پس از مقایسه با مقدار مرجع سیگنال کنترل تیغه پره توربین را تولید می کند که وارد کنترل کننده PI می شود. سیگنال خروجی کنترل کننده وارد بلوک محاسبه گر ضریب قدرت شده و پس از ضرب شدن در سیگنال توان مکانیکی، سیگنال توان خروجی توربین بادی را تولید می کند که به همراه توان خروجی سیستم فتوولتاییک جهت تامین بار سیستم توزیع تولید می شود.
کلمات کلیدی: سیستم فتوولتاییک، باتری شارژر، توربین بادی، کنترل کننده
فصل اول
مقدمه
کنترل شارژر دستگاهی است که مابین پنل خورشیدی و باتری قرار می گیرد. وظیفه آن در سیستم های خورشیدی بسیار حیاتی و مهم است زیرا طول عمر باتری سیستم که تقریبا 30 درصد از کل هزینه را به خود اختصاص می دهد، بطور مستقیم به آن وابسته می باشد. چنانچه باتری بیش از حد شارژ گردد و یا اینکه بیشتر از حد ممکن تخلیه شود، آسیب جدی خواهد دید از این جهت دستگاه کنترل شارژر در مدار قرار داده می شود که در صورت شارژ یا دشارژ بیش از حد، باتری را محافظت نماید. شارژ کنترلرها بر مبنای این‌که تحمل چند آمپر جریان را دارند دسته بندی می‌شوند. استانداردهای بین‌المللی شارژ کنترلرها را ملزم به تحمل ۲۵% جریان اضافی در زمان محدود می نمایند. این موضوع باعث می-شود که در زمان افزایش بیش از حد تابش به کنترلر آسیبی نرسد. جریان بیش از حد می تواند به کنترلر آسیب برساند. انتخاب کنترلر شارژر با جریان بزرگ تر از حد مورد نیاز، امکان توسعه سیستم را در آینده فراهم می آورد بدون اینکه هزینه زیادی را تحمیل نماید. کنترلر همچنین از جریان معکوس در هنگام شب جلوگیری می نماید. جریان معکوس، مقدار جریانی است که هنگام شب در جهت معکوس از پانل می گذرد و باتری را تخلیه می کند.
همچنین امروزه نیاز به بهینه‌سازی مصرف انرژی بدون به‌وجود آوردن مشکلات جدید برای مصرف کنندگان امریست ضروری، که در عین حال باید قابلیت اطمینان بالایی هم داشته باشد. بنابراین امروزه استفاده از سیستم هیبرید گریزناپذیر است، که منجر به استفاده از مصرف کننده های الکتریکی بیشتر و قوی‌تر می‌گردد و در نتیجه انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده افزایش می‌یابد.
ازاین روی، صنایع باتری‌سازی در صدد عرضه باتری‌های نو هستند، که همگام با تغییر تدریجی ساختار الکتریکی منابع تجدیدپذیر باشد. این درحالی است که نقش باتری به عنوان یک وسیله محوری برای حفظ عملکرد مطلوب و افزایش قابلیت اطمینان منابع تجدیدپذیر و مصرف کنندگان، که قابل نظارت و مدیریت نیز باشد، ارتقا یافته است[1].
از طرفی اغلب باتری‌ها نسبت به فراشارژ (overcharge) و فرودشارژ (over discharge) شدن حساسیت دارند و موجب تخریب باتری و صدمه زدن به آن می‌گردد. علاوه بر آن در فرایندهای شارژ سریع، مطلوب است که باتری با بهره گرفتن از روش های شارژ معمول که عمدتاً با بهره گرفتن از جریانهای بالا انجام می‌گیرد، در کوتاهترین زمان ممکن به حالت شارژ کامل برسد در عین حال که از ورود به ناحیه فراشارژ، جلوگیری گردد[3,2].
بنابراین عملکرد مطلوب باتری به تخمین حالت شارژ(‌‌SOC) و کنترل مناسب آن بستگی دارد. لذا ضروری است که با اندازه‌گیری و تخمین آن، شرایط را برای عملکرد مناسب باتری و نیز دستگاه‌های الکتریکی، از طریق مدیریت باتری در فراهم آورد. نظارت بر باتری سبب می‌‌‌گردد که بتوان از تمام توانایی باتری به بهترین شکل برای تأمین انرژی وسایلی که وابستگی بالایی به انرژی الکتریکی دارند استفاده کرد‌[3,1]. از آنجا که موضوع اصلی پایان‌نامه درباره شارژ باتری و کنترل آن در سطح مشخصی است، در ادامه به ارائه تعریفی از حالت شارژ می‌پردازیم.
1-2 مفهوم حالت شارژ
حال که ضرورت آگاهی از حالت شارژ (SOC[1]) باتری بیان گردید باید تعریف دقیقی از آن بیان نمود. در نظر نخست می‌توان گفت که حالت شارژ به‌طور ساده، درصد بار الکتریکی ذخیره شده حقیقی به کل باری است که می توان در باتری ذخیره نمود. فرض کنید یک باتری در اختیار داریم که از قبل دارای مقداری انرژی  است و اکنون آن را با جریان شارژ(وارد به باتری)  ، شارژ می‌کنیم. در این صورت مقدار بار تحویل داده شده به باتری برابر است با  و از طرفی اگر باتری کاملاً خالی از انرژی باشد در نتیجه  برابر کل باری است که می توان در باتری ذخیره نمود.  در روابط فوق، راندمان باتری را نشان می‌دهد که وابسته به جریان باتری است، زیرا در هنگام شارژ مقداری از توان الکتریکی در باتری تلف می‌شود. برای جریان شارژ  و برای جریان دشارژ  است. با بهره گرفتن از تعریف بالا، حالت شارژ با رابطه زیر تعریف می گردد:
(1-1 ) 
که در آن  حالت شارژ اولیه باتری،  بار الکتریکی در لحظه  و  کل بار الکتریکی است که می‌توان در باتری ذخیره نمود. اما نکته قابل توجه، در دسترس نبودن حالت شارژ اولیه باتری در اغلب کاربردهایی است که به‌طور پیوسته از آن بهره می‌گیرند. لازم به ذکر است که رابطه(1-1) یکی از روش های مستقیم اندازه‌گیری حالت شارژ باتری در آزمایشگاه است که در ادامه بررسی روش های تخمین حالت شارژ به‌طور اجمالی معرفی خواهد شد. شکل1-1 تفسیر تصویری از حالت شارژ باتری را به‌عنوان یک تابع حالت یکنواخت، با چشم‌پوشی از اثر دما، دشارژ درونی و انتشار جریان الکتریکی، ارائه می‌دهد. همان‌گونه که در ادامه بیان می‌گردد، روش های بسیاری برای بدست آوردن حالت شارژ باتری، چه با بهره گرفتن از حسگرهای ویژه و چه با بهره گرفتن از الگوریتمهای کلاسیک و هوشمند، بکار رفته است، که هرکدام دارای مزایا و معایبی است که به آن اشاره خواهد شد[1,2,3,4].
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  75
قیمت :  40 هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

[add_to_cart id=159343]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه طراحی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گراننده روتور

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد اصفهان

دانشکده فنی و مهندسی

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق

گرایش قدرت

عنوان پایان‌نامه:

طراحی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گراننده روتور

 
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه 2
1-2- پیشینه و سوابق 3
1-3- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون 4
1-4- اهداف این پایان نامه 9
1-5- جنبه‌های نوآوری این پایان نامه 10
فصل دوم: مقدمه‌ای بر مبدل باک
2-1- مبدل باک step-down(buck) converter 12
2-2- حالت هدایت پیوسته مبدل باک 15
2-3- ریپل ولتاژ خروجی مبدل باک 17
2-4- مزایا مبدل باک 19
2-5- معایب مبدل باک 19
2-6- مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ 19
2-7- معایب منابع تغذیه سوئیچینگ 20
2-8- کنترل مبدل DC-DC باک 20
2-9- بهبود پاسخ حالت دائمی با طراحی کنترل کننده مد لغزشی 21
2-10- توصیف مبدل 21
2-11- مدل سازی مبدل باک 22
2-12- مدل فضای حالت مبدل باک 22
2-13- کنترل مد لغزشی مبدل باک(sliding mode control) 25
2-14- تئوری کنترل لغزشی 25
2-15- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC) 26
2-16- تعیین سطح لغزش 27
2-17- اعمال شرط لغزش 28
2-18- کنترل لغزشی مبدل باک 28
2-19- تعیین قانون کنترل 30
2-20- مزایای کنترل مد لغزشی 31
2-21- معایب کنترل مد لغزشی 32
2-22- نکات 32
فصل سوم: مقدمه‌ای بر ژنراتورها
3-1- ژنراتور قدرت 35
3-2- دسته‌بندی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گردنده روتور 35
3-2-1- ژنراتورهای dc 35
3-2-2- ژنراتور القایی 35
3-2-3- ژنراتور سنکرون 36
3-3- ساختمان ژنراتور سنکرون و انواع آن 38
3-4- ساختار ژنراتور سنکرون و مدار سیم‌پیچی 39
3-4-1- معادلات پایه متناسب با dq0 41
3-4-2- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون 43
3-5- نظریه سیستم تحریک 44
3-5-1- سیستم تحریک چیست؟ 44
3-5-2- اجزای تشکیل دهنده سیستم تحریک 45
3-5-2-1. تولید جریان روتور 45
3-5-2-2. منبع تغذیه 45
3-5-2-3. سیستم تنظیم کننده خودکار ولتاژ (میکروکنترلر) 45
3-5-2-4. مدار دنبال کننده خودکار 46
3-5-2-5. کنترل تحریک 46
3-5-2-6. محدود کننده جریان روتور 46
3-5-2-7. محدود کننده مگاوار 47
3-5-2-8. محدود کننده شار اضافی 47
3-5-2-9. تثبیت‌کننده سیستم قدرت 47
وظایف سیستم تحریک 47
3-6- مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه 48
3-6-1- تریستورو مشخصه استاتیکی آن 48
3-6-2- یکسو ساز شش تریستوری 52
فصل‌چهارم: نتایج حاصل از شبیه‌سازی
4-1- مقدمه 56
4-2- شبیه سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری 56
4-3- شبیه سازی مبدل باک و خواص آن 58
4-3-1- نحوه طراحی مبدل باک 58
4-4- بررسی THD و FFT در ولتاژ ورودی به تحریک ژنراتور 64
4-5- شبیه‌سازی ژنراتور سنکرون 67
4-5-1- معادلات دینامیکی ژنراتور سنکرون 68
4-5-2- بلاک s-function 77
4-5-2-1- مراحل شبیه‌سازی بلاک s-function 77
4-5-2-2- Flagها در s-function 79
4-6- متغیرهای مورد استفاده در سیمولینک 80
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهاد برای آینده
5-1- نتیجه‌گیری 88
5-2- پیشنهادات برای آینده 89
منابع و مأخذ 90
پیوست‌ها 92
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (1-1) فهرست علایم و اختصارات شکل (1-1) 6
جدول(4-1) مقادیر پارامترهای مربوط به مبدل باک 61
جدول(4-2): flagهای محیط متنی 79
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل(1-1) اجزای کنترل اتوماتیک 5
شکل(1-2) بلوک دیاگرام سیستم کنترل دیجیتال 7
شکل (1-3) دیاگرام شماتیک سیستم تحریک استاتیک 8
شکل (1-4) سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون به همراه مبدل باک –بوست 8
شکل (2-1-a) نمایی از یک مبدل 12
شکل (2-1-b) ولتاژ خروجی متوسط 12
شکل (2-2-a) شمایی از تقویت کننده خطی 14
شکل (2-2-b) شکل موج ورودی Voi به فیلتر پایین گذر 14
شکل(2-2-c) مشخصات فیلتر پایین گذر یا میرایی ایجاد شده توسط مقاومت بار R 14
شکل (2-3-a) شکل موج های حالت کار هدایت پیوسته 15
شکل (2- 4) ولتاژهای خروجی برای حالت هدایت پیوسته 18
شکل (2-5) نمای شماتیک مبدل باک 21
شکل (2-6) مدلسازی مبدل در فضای حالت 22
شکل(2-7) مسیرهای سیستم و خط لغزش یک مبدل باک در فضای صفحه فاز 23
شکل 2-8) کنترل مبدل توسط مد لغزشی 24
شکل (2-9) نواحی موجود برای کنترل لغزشی در حالتی که  30
شکل (2-10) نواحی محدود برای کنترل لغزشی در حالتی که  30
شکل (2-11) رسم همزمان مسیرهای فازمعادلات حالت باک 31
شکل (2-12) مسیرفازدرمحدوده خط لغزش 31
شکل (2-13) نمایش گرافیکی کنترل مد لغزشی نشان می‌دهد که سطح لغزش S=0 که داریم =خطای ولتاژ متغیر
و =ولتاژ خطای دینامیکی نسبی 32
شکل(3-1) شمایی از ژنراتور dc 36
شکل(3-2) شمایی از ژنراتور القایی 37
شکل(3-3) شمایی از ژنراتور سنکرون 37
شکل(3-4) شمایی از ژنراتور سنکرون a)ساختار ژنراتور سنکرون b) دیاگرام سیم‌پیچی مدار 43
شکل(3-5) نمایی از نظریه سیستم تحریک ژنراتور سنکرون 44
شکل(3-6) شمایی از سیستم تحریک 44
شکل(3-7) جایگاه سیستم تحریک در تولید انرژی الکتریکی 49
شکل‏(3-8) سیستم تحریک در نیروگاه 49
شکل(3-9) ساختمان تریستور 49
شکل(3-10) علامت اختصاری تریستور 50
شکل(3-11) مشخصه تریستور در غیاب جریان گیت 51
شکل (3-12) توزیع بار a) بدون اعمال ولتاژ b) با اعمال ولتاژ 53
شکل (3-13) توزیع بار با اعمال ولتاژ مثبت 54
شکل(4-1): یکسو ساز شش پالسه تریستوری 56
شکل(4-2) ولتاژ خروجی یکسو ساز شش پالسه تریستوری 57
شکل(4-3) ولتاژ خروجی مبدل باک 57
شکل(4-4) ساختار مبدل باک 58
شکل(4-5) رگولاتور مبدل باک 59
شکل(4-6) مدار مبدل باک 59
شکل (4-7) مدار شبیه‌سازی شده مبدل باک 60
شکل(4-8) شبیه‌سازی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی 62
شکل(4-9) ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی 63
شکل(4-10) حالت زوم شده ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی 63
شکل(4-11) ولتاژ خروجی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی 64
شکل(4-12) ولتاژ خروجی مبدل باک بعد از اعمال مد لغزشی 65
شکل(4-13) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود نداشته باشد 65
شکل(4-14) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود داشته باشد 66
شکل(4-15) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتوربا اعمال مبدل باک 66
شکل(4-16) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتور بدون اعمال مبدل باک 67
شکل(4-17) شبیه سازی مربوط به ژنراتور سنکرون 69
شکل(4-18) ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون 70
شکل(4-19) حالت زوم شده ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون 70
شکل(4-20) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a 71
شکل(4-21) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازa 71
شکل(4-22) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b 71
شکل(4-23) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازb 72
شکل(4-24) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c 72
شکل(4-25) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c 73
شکل(4-26) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای d از محور dq 73
شکل(4-27) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای q از محور dq 74
شکل(4-28) گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون 74
شکل(4-29) حالت زوم شده گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون 75
شکل(4-30) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a 75
شکل(4-31) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b 76
شکل(4-32) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c 76
شکل (4-33) نمایی از بلاک s-function در سیمولینک 77
شکل (4-34) نمایی کلی از کار در بلاک سیمولینک 77
شکل (4-35) نمایی کلی از چرخه شبیه‌سازی s-function 78
شکل(4-36) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط a (ولتاژ منبع) 80
شکل(4-37) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط b (ولتاژ منبع) 80
شکل(4-38) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط c (ولتاژ منبع) 81
شکل(4-39) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به تولیدکننده 6 پالسه 81
شکل(4-40) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مبدل تریستوری 82
شکل(4-41) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به ماسفت موجود در مبدل باک 82
شکل(4-42) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به دیود موجود در مبدل باک 83
شکل(4-43) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RL در مبدل باک 83
شکل(4-44) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RC در مبدل باک 84
شکل(4-45) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مقاومت R در مبدل باک 84
شکل(4-46) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک 85
شکل(4-47) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم کنترل‌کننده مد لغزشی در مبدل باک 85
شکل(4-48) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به سوئیچینگ در زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک 86
شکل(4-49) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به بلاک s-function 86
چکیده
روش کنترل مد لغزشی یکی از مهمترین روش های کنترل غیرخطی می‌باشد که از مشخصه‌ های بارز آن عدم حساسیت به تغییر پارامترها و دفع کامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعیت است. این کنترل‌کننده ابتدا سیستم را از حالت اولیه با بهره گرفتن از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با بهره گرفتن از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند. تاکنون در تحقیقات انجام شده به روش تغذیه استاتیک سیستم تحریک استفاده از مبدل‌های DC/DC کاهنده توجه ویژه‌ای نشده است.
در این پایان‌نامه، بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با بهره گرفتن از یک مبدل باک (Buck converter) کنترل‌شده با مد لغزشی برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک کاربرد دارد، استفاده کنیم.
ما در این پایان‌نامه با روش کنترل لغزشی سعی در کاهش اثرات اغتشاشات (شامل تغییر ولتاژ وردی و تغییر بار) و تنظیم ولتاژ خروجی با دینامیک بسیار سریع و حداکثر کاهش هارمونیک‌ها خواهیم بود. همچنین با بهره گرفتن از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.
فصل اول:
مقدمه

1-1- مقدمه:

ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکۀ قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفا می‌کنند. و برای ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سراسر جهان به کار می‌رود .
در یک ژنراتور سنکرون یک جریان dc به سیم‌پیچ رتور اعمال می‌گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخانده می‌شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید. این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ‌های استاتور ژنراتور القاء می کند. در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود. چون رتور می‌چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ‌های میدانش دارد. برای انجام این کار 2 روش موجود است:
1- از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ‌های لغزان و جاروبک .
2- فراهم نمودن توان DCاز یک منبع توان DC، که مستقیماً روی شفت ژنراتورسنکرون نصب می‌شود.
یک سیستم تحریک استاتیک به لحظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده اتوماتیک ولتاژ میدان رفتار می‌کند بطوریکه اگر ولتاژ ژنراتور کاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عکس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را کاهش می‌دهد. در واقع سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند در حالیکه تنظیم کننده ولتاژ، توان میدان تحریک کننده را برآورده می‌سازد. در سیستم تحریک استاتیک 3 مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند.
جریان DC تزریق شده به سیم‌پیچ تحریک باید کیفیت بسیار بالایی داشته باشد در غیر این صورت اثرات هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک در شفت ژنراتور سنکرون نیز قابل مشاهده است. این عمل علاوه بر کاهش کیفیت توان تزریقی به شبکه باعث افزایش تلفات در سیستم و در نتیجه افزایش هزینه‌های بهره‌برداری می‌شود.
در این پایان نامه می‌خواهیم بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با بهره گرفتن از یک مبدل باک(Buck converter) کنترل شده با مد لغزشی برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک کاربرد دارد، استفاده کنیم.
روش کنترل مد لغزشی یکی از مهمترین روش های کنترل غیرخطی می‌باشد که از مشخصه‌ های بارز آن عدم حساسیت به تغییر پارامترها و دفع کامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعیت است. این کنترل‌کننده ابتدا سیستم را از حالت اولیه با بهره گرفتن از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با بهره گرفتن از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند.
مطالعات نشان می‌دهد ریپل ولتاژ DC ورودی به سیم‌پیچ تحریک می‌تواند اثرات نامطلوبی بر خروجی و شفت ژنراتور سنکرون برجای گذارد. از طرفی روش‌های کنترل غیرخطی مثل روش کنترل لغزشی توانایی بالایی در تثبت و تنظیم ولتاژهای خروجی مبدل‌های DC/DC دارند ولی با این وجود باز هم ولتاژ خروجی دارای اعوجاجاتی است. فرضیه تحقیق این است با بهره گرفتن از مد لغزشی در مبدل باک، هارمونیک‌های ولتاژ خروجی مبدل را به حداقل برسانیم. در انتها با بهره گرفتن از نرم‌افزار قدرتمند MATLAB/ SIMULINK کار شبیه‌سازی کل و قسمت مربوط به فیلترینگ صورت خواهد گرفت.

1-2- پیشینه و سوابق:

وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون است به علاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد.]1[ برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده است به فکر تغییر سیستم و اصلاح وارتقاء آن‌ ها بیفتیم]2[ سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم‌پیچ تحریک واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل می‌کند تغییر بار نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خرجی تنظیم می‌شود بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل می‌شود. مرجع]3[ درمورد انواع روش‌های تحریک من جمله روش تحریک استاتیک که در این مقاله مورد بررسی قرار خواهد گرفت صحبت شده است. در طراحی صورت گرفته در این پایان نامه می‌خواهیم از یک مبدل DC/DC باک برای تغذیه سیم‌پیچ تحریک استفاده کنیم. مبدلDC/D ‏ مبدلی است که جریان DC hc یک منبع را به سطح ولتاژی دیگر تبدیل می‌کند و ولتاژ خروجی می‌تواند از ولتاژ ورودی بیشتر یا کمتر باشد. مبدل باک (Buck converter) نوعی مبدل DC-DC کاهنده است. روش کنترلی مورد استفاده در این پایان‌نامه برای مبدل باک روش کنترل لغزشی می‌باشد.
در مرجع ]4[ از روش کنترل PID استفاده شده که سیستم در این حالت دارای سرعت پاسخ بالا هستند و می‌توانند اضافه جهش را نیز کاهش دهند. اما بعد از معرفی کنترل لغزشی در سال 1977 توسط یوتکین، استفاده از این نوع کنترلرها به خاطر خصوصیات زیادی که داشتن در الکترونیک قدرت روز به روز بیشتر می‌شد به طوری که در سال 1991 برای اولین‌بار از این نوع کنترلرها در مبدل‌های باک (Buck converter) توسط اسلوتین استفاده شد. ]5[
اما یکی از کارهای مهمی که می‌خواهیم در این پایان‌نامه انجام دهیم، استفاده از فیلترهای حذف هارمونیک در مبدل باک کنترل شده با مد لغزشی است تا بتوانیم حداکثر کاهش هارمونیک را داشته باشیم. در مرجع ]6[ از یک فیلتر RL بدون مبدل DC/DC برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک استفاده شده است.
در مراجع]7[ و ]8[ یک طراحی ساده برای استفاده از الکترونیک قدرت برای سیستم‌های تحریک مورد بررسی قرار گرفت که این طرح به خاطر هارمونی بودن ولتاژ ورودی به سیم‌پیچ تحریک منطقی به نظر نمی‌رسد. در مرجع ]9[ برای مبدل از یک کنترلر PI استفاده شده است ولی باز هم هارمونیک‌هایی در سیستم وجود دارند. در مراجع ]10[ و ]11[ از مبدل‌های Buck-Boost در سیستم تحریک استفاده شده است که همه این طرح‌ها بدون استفاده از فیلتر بوده و به طبع ولتاژ خروجی THD بالای دارد. ما در این پایان‌نامه علاوه بر استفاده از مبدل باک کنترل شده با مد لغزشی، با بهره گرفتن از فیلتری‌های حذف هارمونیک ولتاژ با هارمونیک بسیار کم را به سیم پیچ تحریک تزریق می‌کنیم.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات : 80
قیمت :  40 هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

[add_to_cart id=159206]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم

 
استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم
 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                    صفحه
چکیده
فصل اول مقدمه
1-1- پیشگفتار………………………………………… 4
1-2- رئوس مطالب ………………………………………… 7
1-3- تاریخچه ………………………………………… 9
فصل دوم : پایداری دینامیکی سیستم های قدرت
2-1- پایداری دینامیکی سیستم های قدرت………………………………………… 16
2-2- نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت ………………………………………… 17
2-3- مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه ………………………………………… 18
2-4- طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) ………………………………………… 23
2-5- مدلسازی سیستم قدرت چند ماشینه………………………………………… 27
فصل سوم: کنترل مقاوم
3-1-کنترل مقاوم ………………………………………… 30
3-2- مسئله کنترل مقاوم………………………………………… 31
3-2-1- مدل سیستم………………………………………… 31
3-2-2- عدم قطعیت در مدلسازی………………………………………… 32
3-3- تاریخچه کنترل مقاوم………………………………………… 37
3-3-1- سیر پیشرفت تئوری………………………………………… 37
3-3-2- معرفی شاخه های کنترل مقاوم………………………………………… 39
3-4- طراحی کنترل کننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال ……………………………………………. 45
3-4-1- بیان مسئله………………………………………… 45
3-4-2- تعاریف و مقدمات………………………………………… 46
3-4-4-‌‌‌تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم به‌یک مسئله Nevanlinna–Pick ………………………………………… 50
3-4-5- طراحی کنترل کننده………………………………………… 53
3-5- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای ………………………………………… 55
3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم……………………………………………. 55
2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای………………………………………… 59
3-5-3- طراحی پایدار کننده های مقاوم مرتبه بالا………………………………………… 64
فصل چهارم  : طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
4-1- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت                       67
4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick             69
برای سیستم های قدرت تک ماشینه               69
4-2-1- مدل سیستم                      69
4-2-2- طرح یک مثال………………………………………… 71
4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick……………………………………….. 73
4-2-2- بررسی نتایج……………………………………….. 77
4-2-5- نقدی بر مقاله……………………………………….. 78
4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه                                      83
4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه………………………………………… 83
4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه………………………………………… 86
4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت………………………………………… 90
4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله………………………………………… 93
4-4- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه ………………………………………… 95
4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی………………………………………… 95
4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای………………………………………… 101
 4-4-3-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی……………………………………………. 105
4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم………………………………………… 106
4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم………………………………………… 110
4-5- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (2)………………………………………… 110
4-5-1- جمع بندی مطالب………………………………………… 110
4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار………………………………………… 111
4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید………………………………………… 113
4-5-4- نتیجه گیری………………………………………… 115
فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله
5-1- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله ………………………………………… 121
5-2- طراحی PSS‌های مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS  ها ………………………………………… 122
 5-2-1- تداخل PSS‌ها ………………………………………… 122
5-2-2- بررسی مسئله تداخل PSS‌ها در یک سیستم قدرت سه ماشینه ………………………………………… 124
5-2-3- استفاده از روش طراحی بر اساس چند نقطه کار در هماهنگ ………………………………………………………. 126
انتخاب مجموعه مدلهای طراحی ………………………………………… 127
5-2-4-‌مقایسه‌عملکرد دو نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری………………………………………… 130
5-3- طراحی کنترل کننده های بهینه (  فیدبک حالت ) قابل اطمینان برای سیستم قدرت ………………………….. 132
 5-3-1) طراحی کننده فیدبک حالت بهینه ………………………………………… 132
تنظیم کننده  های خطی ………………………………………… 133
 5-3-2-کاربرد کنترل بهینه در پایدار سازی سیستم های قدرت چند ماشینه………………………………………… 134
5-3-3-طراحی کنترل بهینه بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم ………………………………………… 136
 5-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله ………………………………………… 140
فصل ششم : بیان نتایج
6-1- بیان نتایج ………………………………………… 144
6-2- پیشنهاد برای تحقیقات بیشتر………………………………………… 147
مراجع………………………………………… 148
ضمیمه الف – معادلات دینامیکی ماشین سنکرون………………………………………… 154
ضمیمه ب – ضرایب K1 تا K6 ………………………………………… 156
ضمیمه پ – برنامه ریزی غیر خطی………………………………………… 158
 
چکیده :
توسعه شبکه های قدرت نوسانات خود به خودی با فرکانس کم را، در سیستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هایی نسبتاً کوچک و ناگهانی در شبکه باعث بوجود آمدن چنین نوساناتی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه کار و مقادیر پارامترهای سیستم ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، در اغلب شبکه های قدرت پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) به کار گرفته می شود.
این پایدار کننده ها بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایتِ سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند. بنابراین ممکن است با تغییر پارامترها و یا تغیر نقطه کار شبکه، پایداری سیستم در نقطه کار جدید تهدید شود.
موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترهای بر پایداری
سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پایدار کردن
مجموعه ای از مدلهای سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با بهره گرفتن از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.
 
1-1- پیشگفتار:
افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی، توسعه سیستم های قدرت را بدنبال داشته است بطوریکه امروزه برخی از سیستم های قدرت در جغرافیایی به وسعت یک قاره گسترده شده اند. به موازات این توسعه که با مزایای متعددی همراه است، در شاخه دینامیک سیستم های قدرت نیز مانند سایر شاخه ها مسائل جدیدی مطرح شده است. از جمله این مسائل می توان به پدیده نوسانات با فرکانس کم، تشدید زیر سنکرون (SSR)، و سقوط ولتاژ اشاره کرد.
پدیده نوسانات با فرکانس کم در این میان از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در بحث پایداری دینامیکی سیستم های قدرت مورد توجه قرار می گیرد. بروز
اغتشاش های مختلف در شبکه، انحراف سیستم از نقطه تعادل پایدار را به دنبال دارد، در چنین وضعیتی به شرط اینکه سنکرونیزم شبکه از دست نرود، سیستم با نوسانات فرکانس کم به نقطه تعادل جدید نزدیک می شود. هنگامی که یک ژنراتور به تنهایی کار می کند، نوسانات با فرکانس کم به دلیل میرایی ذاتی به شکل نسبتاً قابل قبولی میرا می شوند. اما کاربرد برخی از المان ها مانند تحریک کننده های سریع، با اثر دینامیک قسمت های مختلف شبکه ممکن است باعث تزریق میرایی منفی به شبکه شود، به طوریکه نوسانات فرکانس کم شبکه به شکل مطلوبی میرا نشده و یا حتی از میرایی منفی برخوردار شوند. بدیهی است افزایش میرایی مودهای الکترومکانیکی سیستم در چنین وضعیتی می تواند به عنوان یک راه حل مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایت طراحی شده و در محدوده وسیعی به کار گرفته می شوند. از دید تئوری کنترل، پایدار کننده های فوق در واقع یک کنترل کننده کلاسیک با تقدیم فاز[1] می باشد که بر اساس مدل خطی سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات : 98
قیمت :  40 هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

[add_to_cart id=159350]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه طراحی دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل در شبکه سراسری

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شیراز

دانشکده فنی

پایان نامه برای دریافت درجه ارشد رشته برق

گرایش: قدرت

عنوان:

طراحی دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل در شبکه سراسری

 

 
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-1-سیستم‌های فتوولتائیک 1
1-2-مزایاومعایب سیستم‌های فتوولتائیک 6
1-3تکنولوژزائیک 6
1-4-اجزای سیستم‌های فتوولتائیک 7
1-5- سلول خورشیدی 9
1-5-1ماژول‌ها 10
1-5-2-آرایه‌ها 10
1-6-طراحی آرایه‌ها 12
1-7-تنظیم ولتاژ و کنترل سیستم 13
1-8-ذخیره سازی انرژی الکتریکی در باتری‌ها 14
1-9-انواع کاربردهای سیستم‌های فتوولتائیک 15
1-9-1-سیستم‌های مستقل ازشبکه سراسری برق (Stand Alone) 15
1-9-2-سیستم‌های متصل به شبکه سراسری برق (Grid Connected) 16
2-1- اتصال مبدل pv به بار اهمی 19
2-2- مبدل DC/DC 20
2-2-1- کانورتر step-down (Buck Converter) 21
2-2-2-کانورتر step-up (مبدل Boost) 23
2-2-3-کانورتر Buck/Boost یا مبدل معکوس 24
2-3-مروری بر تحقیقات انجام شده در خصوص مبدلهای DC-DC ایزوله متصل به صفحات خورشیدی 27
2-4-طبقه بندی توپولوژیهای افزایندهی بالا 28
2-5- بهینه سازی مبدل 35
2-5-1-انتخاب مقدار V DC,mid 35
2-5-2-پروسه بهینه سازی مرحله بوست 36
2-5-3- روش بهینه سازی (SRC ) 37
2-5-4-نتایج بهینه سازی 39
2-6-نمونه اولیه و نتایج تجربی 40
2-6-1- بهبود بهره وری بار جزئی 41
3-1- رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورمر ایزوله کننده 43
3-2- رگولاتور فلای بک ( Fly Back ) 43
3-3- رگولاتور پوش پول ( Push Pull ): 45
3-4-رگولاتور نیم پل ( Half Bridge ): 48
3-5-رگولاتور تمام پل ( Full Bridge ): 49
4-1-مدارات مجتمع ( IC های ) کنترل کننده منابع تغذیه 52
4-2-کنترل شبه رزونانسی 54
4-3-حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ: 55
4-4- کنترل جریان 57
4-5-معرفی خانواده IC های UC3842/3/4/5 با کنترل جریان 58
معرفی تراشه TC170 با کنترل جریان: 64
معرفی تراشه های LM5020 – 1/2 با کنترل جریان: 68
معرفی تراشه های L5991 و L5991A با کنترل جریان: 71
5-1-چگونگی ساخت مبدل 77
5-2-نتیجه گیری و پیشنهادات 83
مراجع 84
فهرست جدول ها
عنوان صفحه

جدول 2-1- مشخصات مبدل بوست افزاینده بالاپنل فتوولتائیک………………..34
نمودار5-1 –خروجی DC…………………………………………………………………………..82
فهرست نمودار ها
عنوان صفحه

نمودار 5-2-خروجی سوییچ الف…………………………………………………………………….83
نمودار5-3-خروجی سوییچ ب……………………………………………………………………….83
نمودار5-4- خروجی ترانسفورمر……………………………………………………………………..83
نمودار5-5 – خروجی AC……………………………………………………………………………..84
شکل1-1 نحوه عملکرد یک سلول فتوولتائیک………………………………………………….2
فهرست شکل ها
عنوان صفحه

شکل1-2 سلول،ماژول و آرایه فتوولتائیک………………………………………………………3
شکل1-3 ساختار داخلی سلول فتوولتائیک……………………………………………………..3
شکل 1-4 اتصال الکتریکی سلول‌هابصورت سری و موازی……………………………….4
شکل1-5 نحوه تشکیل الکترون آزاد و حفره در ترکیب فسفر و بور با سیلیسیم……..5
شکل1-6 سلول‌های سیلیکانی و ورق نازک…………………………………………………….7
شکل1-7 سلول،ماژول و آرایه و نحوه قرارگیری آنها کنارهم……………………………10
شکل1-8 پایه‌های مختلف برای استقرارآرایه‌ها……………………………………………….12
شکل1-9 نمایی نزدیک از یک آرایه ردیاب اشعه خورشید……………………………….12
شکل1-10 نحوه اتصال آرایه‌ها به مصرف کننده و بانک باتری………………………….13
شکل1-11 دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه سراسری…………………………15
شکل1-12 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC……………………………….16
شکل 1-13 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC,DC ………………………17
فصل دوم
شکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضی………………………………………………………18
شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمی………………………………………………….19
شکل2-3 نقطه‌های کار مختلف در اثر تابش‌های متفاوت………………………………19
شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بین منبع و بار……………………………..20
شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck………………………………………………………21
شکل2-6 کانورتر باک در حالت on……………………………………………………….21
شکل2-7 کانورتر باک در حالت off………………………………………………………22
شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک………………………………………………………22
شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost……………………………………………………..23
شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on………………………………………………..23
شکل2-11 کانورترBoost در حالت off………………………………………………..24
شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost…………………………………………………24
شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost…………………………………………….25
شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on………………………………..25
شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off…………………………………26
شکل2-16 انتقال نقطه ی کار……………………………………………………………….26
شکل 2-17- سیستم فتوولتائیک ساده متشکل از دو پنل فتوولتائیک………………………28
شکل 2-18- توپولوژی های مبدل افزاینده بالا………………………………………………29
شکل2-19 توپولوژی تبدیل رزونانس سری ومدار برابری که رفتارفرکانس…………….30
شکل2-20: توپولوژی مبدل پیشنهادی………………………………………………………..34
شکل2-21: نتایج بهینه سازی برای یک نقطه کار……………………………………………39
شکل2-22: نمونه اولیه از مبدل بوست افزاینده……………………………………………….39
شکل2-23: اندازه گیری شکل موجی نمونه اولیه مبدل…………………………………….40
شکل2-24: اندازه گیری بهره وری نمونه اولیه برای سطوح مختلف ولتاژ ورودی………41
شکل 2-26- اصلول عملیاتی (HCS).در مقایسه با عملیات نرمال …………………………42
شکل 2-27- مقایسه ی بین بازده اندازه گیری شده ی نمونه اولیه ………………………….42
فصل سوم
شکل ( 3-1 ) رگولاتور فلای بک……………………………………………………………………..44
شکل ( 3-2 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..45
شکل ( 3-3 ) رگولاتور پوش پول……………………………………………………………………..46
شکل ( 3-4 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..47
شکل ( 3-5 ) رگولاتور نیم پل…………………………………………………………………………48
شکل ( 3-6 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان……………………………………………………….49
شکل ( 3-7 ) رگولاتور تمام پل………………………………………………………………………50
شکل ( 3-8) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..51
فصل چهارم
شکل ( 4-1 ) دیاگرام ساده شده MC34066 به نقل از شرکت موتورولا…………………54
شکل ( 4-2 ) طرح پایه حالت کنترل ولتاژ…………………………………………………………..55
شکل ( 4-3 ) طرح پایه حالت کنترل جریان…………………………………………………………57
شکل ( 4-4 ) دیاگرام داخلی تراشه های UC3842/3/4/5…………………………………….59
شکل ( 4-6 ) نمودار هیسترزیس…………………………………………………………………………60
شکل ( 4-7 ) نمودار زمان مرده بر حسب Ct………………………………………………………..60
شکل ( 4-8 ) حالت کنترل جریان…………………………………………………………………………61
شکل ( 4-9 ) جبرانسازی…………………………………………………………………………………….62
شکل ( 4-10 ) نحوه استفاده از نوسان ساز خارجی………………………………………………….63
شکل ( 4-11 ) دیاگرام داخلی تراشه TC170………………………………………………………..64
شکل ( 4-12 ) دیاگرام نوسان ساز داخلی TC170…………………………………………………65
شکل ( 4-13 ) نمودار فرکانس بر حسب Rt و Ct………………………………………………….66
شکل ( 4-15 ) حالت کنترل جریان………………………………………………………………………68
شکل ( 4-16 ) دیاگرام داخلی تراشه LM5020 – ½…………………………………………….69
شکل ( 4-17 ) دیاگرام داخلی تراشه L5991/1A………………………………………………..72
شکل ( 4-18 ) نحوه اتصال قطعات نوسان ساز………………………………………………………73
شکل ( 4-19 ) نمودار زمانی عملکرد HICCUP…………………………………………………..75
شکل ( 4-20 ) شمای داخلی قسمت حس جریان……………………………………………………76
شکل ( 4-21 ) دیاگرام حالت STANDBY در تراشه……………………………………………77
شکل5-1 مدار قدرت مبدل DC/DC……………………………………………………………………80
شکل 5-2-مدار پردازنده……………………………………………………………………………………..81
شکل 5-3 درایو فرمان ترانزیستور قدرت………………………………………………………………..81
شکل 5-4 مدار تغذیه………………………………………………………………………………………….81
شکل 5-5 مدارکنترل(ولوم)…………………………………………………………………………………82
چکیده:
پایان نامه زیر به نحوه طراحی و ساخت مبدل DC-DC ایزوله شده با یک سطح ولتاژثابت dc ناشی از انرژی خورشیدی به یک سطح ولتاژکنترل شده خروجی با کیفیت مطلوب طراحی و ساخته شده است.
وجود ترانسفورمر ایزوله علاوه بر جداسازی الکتریکی خروجی از ورودی امکان خروجی های چند گانه و معکوس کننده جهت جریان را فراهم می سازد .ولتاژ ورودی این مبدل v dc 24و خروجی آن ولتاژ متغیر از 0 تا dc 220 با توان w 500 که تقریبا از توپولوژی push pull طبعیت شده و از 4 قسمت اساسی الف:منبع pv شامل 2 صفحه 12 ولتی ب : مبدل DC-AC ج : ترانسفورمر ایزوله د: مبدل AC-DC
واژگان کلیدی:مبدل DC-DC –کانورتر-اینورتر
فصل اول
صفحات خورشیدی
کاربرد انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی برای مصارف بزرگ از امیدهای آینده است.اشکال بزرگ در کاربرد انرژی خورشیدی،متمرکز نبودن،تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار تشعشع خورشید می‌باشد.اگر وسیله‌ایجهت متمرکز نمودن آن تهیه گردد،به طوری که نوسانات آنتأثیر زیادی بررویآن نگذارد،خورشید به یک منبع انرژی بزرگ مبدل می‌گردد که تا قرن‌هامی‌تواندتأمین کننده نیاز انرژی بشر باشد.با توجه به وضع انرژی در جهان و رشد جمعیت و مصرف انرژی،اگر به طور هوشمندانه رفتار شود ملاحظهمی‌گردد خورشید تنها منبع انرژی است که به وفور و بصورت رایگان و در همه ادوار در اختیار بشر می‌باشد.
در این فصل با سیستم‌های فتوولتائیک یا پنل های خورشیدی آشنا می‌شویم.این پنل ها با قرارگیری مناسب در معرض اشعه‌ی خورشید انرژیآن را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند در واقع پنل های خورشیدی از سلول‌های سیلیکونی ساخته می‌شوند و هنگامی که در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند در اثر فعل و انفعالاتی در داخل آن حرکت الکترون‌ها را موجب شده و بدین طریق جریانDC را در خروجی این سلول و در کل آرایه‌ی فتوولتائیک خواهیم داشت.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات : 76
قیمت :  40 هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

[add_to_cart id=159309]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 9

>
[54] W. W. P. a. J. J. S.-G. N. W. Miller, “Dynamic Modeling of GE 1.5 and 3.6Wind Turbine-Generators,” GE—Power System Energy Consulting, 2003. [55] E. D. A. Spera, Wind Turbine Technology, NewYork: ASME, 1994.. [56] V. Akhmatov, “Analysis of dynamic behaviour of electric power systems with large amount of wind power,” Ph.D. dissertation Tech. Univ. Denmark,, 2003. [57] M. L. Chan, “Dynamic Equivalents for Average System Frequency Behavior Following Major Disturbances,” IEEE Trans Power App Syst, pp. 1637-42, 1971. [58] M. Datta, “A Frequency-Control Approach by Photovoltaic Generator in a PV–Diesel Hybrid Power System,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 26, no. 2, pp. 559-7, 2011. [59] E. Cate, K. Hemmaplardh, J. Manke and a. D. Gelopulos, “Time frame notion and time response of themodels in transient, mid-term and longterm stability programs,” IEEE Trans. Power App. Syst , vol. 103, no. 1, p. 143–151, 1984. [60] P. Li, B. François, P. Degobert and B. Robyns, “Power control strategy of a photovoltaic power plant for microgrid applications,” in ISES World Congr, 1611–1616. [61] Y. Liu, K. Ying, Z. Lu, H. Xin and D. Gan, “A Newton quqdratic interpolation based control strategy for photovoltaic system,” in Int. Conf. Sustainable Power Gener. Supply, 2012 . [62] E. Cate, K. Hemmaplardh, J. Manke and D. Gelopulos, “Time frame notion and time response of themodels in transient, mid-term and longterm stability programs,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. 103, no. 1, p. 143–151, 1984. [63] S. Tarbouriech and M. Turner, “Anti-windup design: An overview of some recent advances and open problems,” IET Control Theory Appl, vol. 3, no. 1, p. 1–19, 2009. [64] D. Kottick, M. Blau and D. Edelstein, “Battery Energy Storage for Frequency Regulation,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 8, no. 3, September 1993. [65] S. Aditya and D. Das, “Battery energy storage for load frequency control of an interconnected power system,” Electric Power Systems Research, vol. 58 , p. 179–185, 2001. [66] H. Kunisch, K. Kramer and H. Dominik, “Battery energy storage, another option for load frequency control and instantaneous reserve,,” IEEE Trans. Energy Conversions, p. 41–46, 1986. [67] W. V. KleinSmid, “Chino battery, an operations and maintenance update,,” in Third International Conference on Batteries for Utility Energy Storage, Kobe, Japan, 1991. [68] K. J and E. RC, “Particle swarm optimization,” in Proceedings of IEEE international conference on neural networks, Perth, Australia, 1995. [69] K. Ogatta, Modern control engineering, New York: USA: Prentice Hall.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Abstract
The main task of any power system is to generate high quality power to supply demand’s load. Any frequency deviation more than permissible value causes damage to components, overloading tie lines, deficits and deficiencies of relays and in worst case may lead power system to collapse. The important goal of Load Frequency Control (LFC) is to eliminate frequency deviations as quick as possible. Meanwhile reducing tie line’s power deviations and returning tie line’s power to scheduled values is important too. These two are the main tasks of Automatic Generation Control (AGC).
Today power system is experiencing structural changes. Not because of deregulating Environment and competitive policies but also because of new power generating units with new frameworks, technologies and increasing penetration levels of Renewable Energy Resources (RERs). Increasing growth of demand’s load beside of ceasing reserves of oil and global warming issues are made RERs a desirable option. By integrations of RERs into power system, aside economical point of view, load frequency control of power system will play more important role in maintaining the quality of such a system.
Hence, in other to increase petrification of RERs in frequency support, new control strategies are needed. In this thesis at first, the impacts of integration of RERs in power system are studied. And then new strategies has been proposed to participate RERs in load frequency control and to improve frequency regulation’s capability of power system in presence of RERs.
 
Keywords: Automatic Generation Control (AGC), Renewable Energy Resources (RERs), Photovoltaic Generation, Wind Generation, Energy Storage Systems (ESS).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Mazandaran University of Science and Technology
Faculty of Electrical Engineering
 
Thesis for master’s degree in power engineering
 
 
Automatic generation control of power system in presence of Renewable Energy Resources (RERs)
 
 
By:
Behzad Moradi
 
Supervisor:
Dr. Abdolreza Sheikholeslami
 
Advisor:
Roya Ahmadi
 
 
2014
[1] Maximum Power Point Tracking
[2] Robustness
[3] Torque Set-point
[4] Superconductive Magnetic Energy Storage
[5] Inertia
[6] Modal
[7] Anti-Windup
[8] State of Charge
[9] State of Charge
 
 

استثنائا” این فایل

متن کامل موجود نداریم

پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر- قسمت 8

فرکانسی، حفظ کمترین مقدار فراجهش و فروجهش و در عین حال داشتن کوتاه ترین زمان ممکن برای رساندن انحرافات ماندگار به مقدار 0، مبنای بهینه سازی قرار گرفته است. پس از چند بار سعی و خطا مقادیر مطلوبی برای داشتن پاسخی مطلوب تر بدست آمد. در معادله (4-1) مقدار  برابر با 20 ،  برابر با 0.01 و  برابر با 0.001 در نظر گرفته شده است. معیار تعیین زمان نشست حاشیه 0.02% فرض می شود. با توجه به نکات بیان شده بهینه سازی صورت گرفت و نتایج حاصله در شکل های 4-25 الی4-29 نشان داده می شود. در این نمودارها دو سناریو مطرح شد. در سناریو ی اول بهره انتگرال گیر ها به همراه حجم ذخیره ساز در هر ناحیه بهینه شد. در سناریوی دوم که در واقع همان مدل پایه شبکه می باشد از هیچیک از منابع انرژی تجدیدپذیر و ذخیره سازی در شبکه استفاده نشده و بهره ها همان میزان 0.2 سابق را دارند. جدول 4-2 مقادیر بهینه شده شاخص های انتخابی را نشان می دهد.

پارامتر
مقدار 0.358572 0.390833 0.167477 0.1747 0.0418608 0.0581392

جدول 4- 2 مقادیر بهینه شده توسط الگوریتم PSO
 
 
 
شکل 4- 25 مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 1 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثات انتگرال گیر ناحیه
شکل 4- 26  مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 2 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثابت انتگرال گیر ناحیه
 
شکل 4- 27  مقایسه تغییرات توان انتقالی خط واسط در حضور مقادیر بهینه در دو ناحیه
شکل 4- 28 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1
 
شکل 4- 29 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2

4-7- جمع بندی

با توجه به نتایج نشان داده شده در این فصل، می توان با اطمینان خاطر بیان کرد که با اعمال برنامه های کنترلی مناسب بر تولیدات انرژی تجدیدپذیر خورشیدی و بادی، حضور آنها در شبکه لزوماً به معنای کاهش توانایی کنترل فرکانس سیستم نبوده و حتی می توان با بهره گرفتن از سیستم های ذخیره ساز انرژی ثبات و محدوده پایداری فرکانسی سیستم را تقویت بخشید.
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادهای ممکن

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5-1- نتیجه گیری

در پایان‌نامه حاضر، تاثیرات استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر تولیدات بادی و خورشیدی در شبکه قدرت مورد بررسی قرار گرفت. همانطور که ذکر شد، شبکه قدرت مشمول تغییراتی کلی در بدنه و ساختار خود است. این تغییرات را می توان منبعث از ظهور انواع جدید ادوات تولید توان، تکنولوژی‌های جدید، حجم رو به افزایش منابع انرژی تجدیدپذیر دانست. نیاز روزافزون به انرژی الکتریکی در کنار ذخیره محدود سوخت فسیلی و نگرانی روبه گسترش مشکلات زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت فسیلی، ضرورت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر باد و خورشید و ورود آنها را به شبکه قدرت بیش از پیش پررنگ تر می کند. با ظهور منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر انرژی باد و خورشید، بررسی تاثیرات استفاده از این منابع در بهره‌برداری و کنترل شبکه قدرت از اهمیت زیادی برخوردار می‌گردد.
 از اینرو، تاثیرات ژنراتور دو سوء تغذیه به عنوان مدلی متداول از تولید بادی در کنترل فرکانس سیستم قدرت مورد بررسی قرار گرفت. قابلیّت پشتیبانی توان اکتیو کوتاه مدّت از طریق جذب انرژی جنبشی پره‌های توربین، به عنوان ظرفیتی جهت شرکت تولید بادی DFIG در کنترل اولیّه فرکانس دیده شد. کنترلر جدیدی برای مشارکت توربین بادی در کنترل یار فرکانس پیشنهاد شد. تابع پشتیبانی فرکانسی تولید بادی در قبال تغییرات فرکانس سیستم، توانی متناسب با تغییرات فرکانس و نرخ تغییرات فرکانس برای تزریق به شبکه فراهم کرده و لختی پنهان توربین‌های بادی را به صورت موقّت  آشکار می سازد. بدین طریق توربین های بادی DFIG در کنترل اولیّه فرکانس شرکت داده شدند.
همچنین استراتژی جدیدی برای مشارکت مزرعه خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم دو ناحیه ای قدرت، از طریق حبس تولید تشریح شد. سیستم‌های خورشیدی بوسیله برنامه کنترلی پیشنهادی توانستند در حالت کنترل دروپ فعّالیت کرده و مشابه ژنراتورهای سنکرون پشتیبانی اولیّه فرکانس را برای سیستم قدرت تأمین نمایند.
نتایج شبیه سازی نشان داد که علاوه بر حضور موفق تولید بادی DFIG و تولید خورشیدی در کنترل فرکانس، تنش مکانیکی وارده بر توربین ژنراتورهای سنکرون در تولید متداول نیز کاهش می‌یابد.
جهت افزایش قابلیت پشتیبانی فرکانس تامین ظرفیت رزرو برای جبران کسری تولید، از ذخیره ساز باتری استفاده شد. با ترکیب همزمان استراتژی‌های کنترلی مزرعه خورشیدی و بادی در کنار استفاده از ذخیره‌ساز باتری، پاسخ دینامیکی شبکه به اغتشاش بار در دو ناحیه سیستم قدرت، مورد بهینه‌سازی قرار گرفته و با داشتن پارامتر های بهینه در شبکه، نتایج شبیه سازی تاثیر مثبت و سازنده طرح‌های کنترلی به کار رفته در کنترل فرکانس را در قیاس با پاسخ پایه شبکه، به خوبی نشان داد.

5-2- پیشنهادات

در ادامه کار حاضر و با نگاهی به سابقه تحقیق مذکور می توان پیشنهاداتی را ارائه داد:

  • اطلّاعات واقعی بادی و خورشیدی جهت استفاده در محاسبات وارد شوند. الگوی بار واقعی به عنوان اغتشاشات وارده به شبکه، مبنای کار قرار گیرند.
  • با توجه به این اطلاعات و هم چنین عنایت به این واقعیت که بهره برداری از سیستم خورشیدی می بایست توجیه اقتصادی به همراه داشته باشد، می‌بایست نقطه کاری مناسب برای بهره برداری اقتصادی از سیستم خورشیدی پیشنهاد شود.
  • باید توجّه داشت که با به اشباع رفتن تولید خورشیدی قابلیت تنظیم فرکانس آن نیز از بین خواهد رفت. در امتداد این مسیر می توان در مواقعی که تغییرات شدیدی در تابش خورشید ایجاد می شود و یا فرکانس شبکه شدیداً افت می کند طرح های کنترلی را به طرح هایی نظیر آنتی وایندآپ[7] مجهز نمود.
  • در کنار این واقع نگری ها توجه به میزان شارژ باقیمانده[8] در ذخیره‌ساز به عنوان حالت شارژ[9] نیز می تواند در محاسبات وارد نمود.

 
 
 
 

 

ضمائم

 
جدول  1مشخصات نامی سیستم قدرت مورد مطالعه

ناحیه2 ناحیه1 مقادیر نامی
60 60 فرکانس نامی (هرتز)
500 500 توان نامی (مگاوات)
5 5
1 1
0.2 0.2 ثابت زمانی گاورنر (ثانیه)
0.3 0.3 ثابت زمانی توربین(ثانیه)
7 7 ثابت زمانی بازگرمکن(ثانیه)
0.3 0.3
0.05 0.05 مشخصه تنظیم گاورنر
10 10 ضریب بایاس ناحیه
0.0856 0.0856 ضریب همگام ساز خط انتقالی
-1 _ نسبت توان نامی دو ناحیه

 
جدول 2 پارامترهای به کار رفته در الگوریتم PSO

پارامتر مقدار
   
تعداد متغیّر مسأله 6
تعداد ذرّات 10
بیشینه تکرار 50
وزن لختی .1
2
2

 
 

منابع و مراجع

[1] کراری, دینامیک و کنترل سیستم های قدرت, تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر, 1389.
[2] p. kundor, power system stability and control, new york: McGraw-Hill, 2006.
[3] H. Outhred, “Meeting the challenges of integrating renewable energy into competitive electricity industries,” 2007. [Online]. Available: http://www.reilproject.org/documents/GridIntegrationFINAL.pdf.
[4] D. o. T. a. Industry, “The energy challenge energy review report,” Department of Trade and Industry, 2006.
[5] EWIS., “Towards a successful integration of wind power into European electricity grids,” 2007. [Online]. Available: http://www.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/rpt/122302.pdf.
[6] A. Resources, “AWEA Resources,” 2008. [Online]. Available: http://www.awea.org.
[7] H. Xin, Z. Qu, J. Seuss and A. Maknouninejad, “A self-organizing strategy for power flow control of photovoltaic generators in a distributionnetwork,” IEEE Trans. Power Syst , vol. 26, no. 3, p. 1462–1473, 2011.
[8] G. Masson, M. Latour and D. Biancardi, “European Photovoltaic Industry Association,” May 2012. [Online]. Available: http://www.epia.org/.
[9] S. Ahmed and M.Mohsin, “Analytical determination of the control parameters for a large photovoltaic generator embedded in a grid system,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 2, no. 2, p. 122–130, Apr. 2011.
[10] 2008. [Online]. Available: http://www.iea-pvps.org/.
[11] M. Yamamoto, “National survey report of PV power applications in Japan 2009,” 2010. [Online]. Available: http://www.iea-pvps.org/countries/download/nsr09/NSR_2009_Japan_100620.pdf.
[12] Samsung, “Samsung C&T, Korea Electric Power Company to Build World’s Largest Wind, Solar Panel Cluster in Ontario,” jan 2010. [Online]. Available: http://www.samsung.com/ca/news/newsRead.do?news_seq=17081&page=1.
[13] “The Global Wind Energy Council,” 2008. [Online]. Available: http://www.gwec.net/.
[14] T. Esram and P. Chapman, “Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques,” IEEE Trans. Energy Convers, p. 439–449, 2007.
[15] Y. Tan and D. Kirschen, “Impact on the power system of a large penetration of photovoltaic generation,” Proc. IEEE Power Eng. Soc. Gen. Meeting, p. 1–8, 2007.
[16] Y. T. Tan, “A model of PV generation suitable for stability analysis,” IEEE Trans. Energy Convers, vol. 19, no. 4, p. 748–755, 2004.
[17] W. A. Omran, “Investigation of Methods for Reduction of Power Fluctuations Generated From Large Grid-Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 26, no. 1, 2011.
[18] N. Kakimoto, “Power Modulation of Photovoltaic Generator for Frequency Control of Power System,” IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 24, no. 4, 2009.
[19] C. A. Hill, “Battery Energy Storage for Enabling Integration of Distributed Solar Power Generation,” IEEE Transactions On Smart Grid, vol. 3, no. 2, 2012.
[20] R. Tonkoski, “Active power curtailment of PV inverters in diesel hybrid mini-grids,” in Proc. IEEE Electr. Power Energy Conf, 2009.
[21] M. Datta, “A frequency- control approach by photovoltaic generator in a PV-Diesel hybrid power system,” IEEE Trans. Energy Convers, vol. 26, no. 2, p. 559–571, 2011.
[22] J.-S. Park, “Operation control of photovoltaic/diesel hybrid generating system considering fluctuation of solar radiation,” Solar Energy Mater. Solar Cells, vol. 67, no. 1-4, p. 535–542, 2001.
[23] A. Jossen, “Operation conditions of batteries in PV applications,” Solar Energy, vol. 76, no. 6, p. 759–769, 2004.
[24] J. N. Ross, “Modelling battery charge regulation for a stand-alone photovoltaic system,” Solar Energy, vol. 69, no. 3, p. 181–190, 2000.
[25] S. M. Shaahid, “Economic analysis of hybrid photovoltaic-diesel-battery power systems for residential loads in hot regions: A step to clean future,” Renewable Sustainable Energy, vol. 12, p. 488–503, 2008.
[26] M. Bayoumy, “New techniques for battery charger and SOC estimation in photovoltaic hybrid power systems,” Solar Energy Mater. Solar Cells, vol. 35, no. 11, p. 509– 514, 1994.
[27] B. K. Bala, “Optimal design of a PV-diesel hybrid system for electrification of an isolated island: Sandwip in Bangladesh using genetic algorithm,” Energy Sustainable , vol. 13, p. 137–142, 2009.
[28] X. Li, “Battery Energy Storage Station (BESS)-Based Smoothing Control of Photovoltaic (PV) and Wind Power Generation Fluctuations,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 4, no. 2, pp. 464-73, April 2013.
[29] H. Xin, “A New Frequency Regulation Strategy for Photovoltaic Systems Without Energy Storage,” IEEE Transactions On Sustainable Energy, vol. 4, no. 4, 2013.
[30] S. Aditya and D. Das, “Battery energy storage for load frequency control of an interconnected power system,” Electric Power Systems Research, vol. 58, p. 179–185, 2001.
[31] J. Jenkins, “Comparison of the response of doubly fed and fixedspeed induction generator wind turbines to changes in network frequency,” IEEE Trans Energy Convers, 2004.
[32] A. O’Malley, “The inertial response of induction machine based wind turbines,” IEEE Trans Power system, 2005.
[33] O. Hughes, “Contribution of DFIG-based wind farms to power system short-term frequency regulation,” Strbac GProc Inst Elect Eng، Gen Transm، Distrib., vol. 135, no. 2, 2006.
[34] J. d. H. SWH, “Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans Power Syst, vol. 21, no. 1, 2006.
[35] N. R. Ullah, “Temporary primary frequency control support by variable speed wind turbines: Potential and applications,” IEEE Trans. Power Syst, vol. 23, no. 2, p. 601–12, 2008.
[36] P. Bhatt, “Dynamic participation of doubly fed induction generator in automatic generation control,” Renewable Energy, vol. 36, 2011.
[37] H. Bevrani, Robust power system frequency control, New York: Springer, 2009.
[38] H. Banakar, “Impacts of wind power minute to minute variation on power system,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 23, no. 1, p. 150–60, 2008.
[39] G. Lalor, “Frequency control and wind turbine technology,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 20, no. 4, p. 1905–13, 2005.
[40] J. Morren, S. W. H. d. Haan and W. L. Kling, “Wind turbine emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans. Power Syst, p. 433–34, 2006.
[41] C. Luo, H. G. Far and H. Banakar, “Estimation of wind penetration as limited by frequency deviation,” IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 22, no. 2, p. 783–91, 2007.
[42] P. Rosas, “Dynamic influences of wind power on the power system.,” Technical University of Denmark. PhD dissertation، , 2003.
[43] P. R. Daneshmand, “Power system frequency control in the presence of wind turbines,” Department of Computer and Electrical Engineering، University of Kurdistan. , Master’s thesis, 2010.
[44] J. L. R. Amenedo, S. Arnalte and J. C. Burgos, “Automatic generation control of a wind farm with variable speed wind turbines.,” IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 17, no. 2, p. 279–84, 2002.
[45] R. Doherty, H. Outhred and M. O’Malley, “Establishing the role that wind generation may have in future generation portfolios,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, p. 1415–22, 2006.
[46] H. Holttinen, “Impact of hourly wind power variation on the system operation in the Nordic countries,” Wind Energy, vol. 8, no. 2, p. 197–218, 2005.
[47] A. Mullane and M.O’Malley, “The inertial response of induction machine based wind turbines,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 1496–1503, 2005.
[48] J. Ekanayake and N. Jenkins, “Comparison of the response of doubly fed and fixed-speed induction generator wind turbines to changes in network frequency,” IEEE Trans. Energy Convers., p. 800–802, 2004.
[49] G. Lalor, A. Mullane and a. M. O’Malley, “Frequency control and wind turbine technologies,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 1905–1913, 2005.
[50] F. M. H. N. J. a. G. S. O. Anaya-Lara, “Contribution of DFIG-based wind farms to power system short-term frequency regulation,” Proc. Inst. Elect. Eng., Gen., Transm., Distrib, p. 164–170, 2006.
[51] S. W. H. d. H. W. L. K. a. J. A. F. J. Morren, “Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control,” IEEE Trans. Power. Syst., p. 433–434, 2006.
[52] F. V. Hulle, “Large Scale Integration of Wind Energy in the European Power Supply: Analysis, Issues and Recommendations, European Wind Energy Association (EWEA),” Tech. Rep, 2005.
[53] J. J. S.-G. W. W. P. a. R. W. D. N. W. Miller, “Dynamic modeling of GE1.5 and 3.6M Wwind turbine-generators for stability simulations,” IEEE Power Eng. Soc. General Meeting,