پایان نامه عملکرد کنترل و توربین بادی

شکل5-8) تغییر بار در زمان t=150s از 50 kW به مقدار 75 kW : الف ) با استفاده از الکترولایزر ب) بدون استفاده از الکترولایزر
همانطور که مشاهده می‌شود در حالت استفاده از الکترولایزر دامنه تغییرات فرکانس کمتر از حالت بدون الکترولایزر است. کمتر شدن دامنه تغییرات فرکانس با حضور الکترولایزر به این دلیل است که با افزایش بار، الکترولایزر سریعاً مصرف خود را کاهش داده تا اضافه بار روی میکروشبکه کمتر شده و کم کم بعد از چند ثانیه از افزایش بار، واحدهای تولیدی میکروشبکه (در اینجا میکروتوربین گازی) تولید خود را به اندازه اضافه بار افزایش می‌دهند تا فرکانس دوباره به حالت نرمال خود برگردد. (در واقع سیستم الکترولایزر خلاء میکروتوربین را تا زمان تولید توان جبران می‌کند). در شکل (5-9) منحنی توان میکروشبکه زمان رخداد اضافه بار نشان داده شده است.

شکل5-9) منحنی توان میکروشبکه زمان رخداد اضافه بار
5 -4) بررسی عملکرد کنترلکننده فازی در مواقع حذف بخشی از تولید
در این قسمت به منظور نشان دادن عملکرد مقاوم کنترل کننده فازی و همچنین نحوه مشارکت واحدهای کنترل‌پذیر (الکترولایزر، پیل سوختی) در افزایش یا کاهش تولید یا بار، سناریوی دیگری شبیه‌سازی شده است. روند کار بدین شکل است که واحد فتوولتاییک (PV) در t=150s از مقدارPPV=10 kW به PPV=8 kW کاهش می‌یابد. در شکل‌های (5-9) تا (5-12) نحوه پاسخ واحد‌های مختلف قابل کنترل شامل : میکروتوربین گازی قابل کنترل با کنترل کننده فازی، پیل سوختی، سیستم الکترولایزر (بار کنترل‌پذیر) آورده شده است:

شکل5-10). توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از توان 10 kW به 8 kW تغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10KW برمی‌گردد.


Widget not in any sidebars

شکل5-11). تغییرات توان الکترولایزر وقتی که توان فتولتاییک در لحظه t=150s از توان 10kW به 8kW تغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10kWبرمی‌گردد.
همانطور که مشاهده می‌شود وقتی توان فوتوولتاییک کاهش می‌یابد برای حفظ تعادل بین تولید و مصرف حتما باید الکترولایزر توان مصرفی خود را کاهش دهد تا از یک انحراف توان زیاد در سیستم میکروشبکه جلوگیری بعمل آید. همچنین در t=550s زمانی که فوتوولتاییک به توان قبل از اغتشاش خود برمی‌گردد، برای آن لحظه توان تولیدی بیشتر از توان مصرفی می‌شود. سیستم الکترولایزر برای حفظ تعادل سیستم این مرتبه عکس حالت قبلی عمل می‌کند و بطور آنی توان اضافی را مصرف کرده و مجدداً سیستم را از یک انحراف توان نجات می‌دهد. در هر دو وضعیتی که تشریح شد سیستم میکروتوربین گازی بسرعت توان خود را برای کاهش توان فتوولتاییک و افزایش آن بترتیب افزایش و کاهش می‌دهد. برای حالت اول در t=150s که بخشی از تولید از دست رفته است به سرعت میکروتوربین تولیدش را افزایش می‌دهد و چند ثانیه بعد میکروتوربین، میکروشبکه را در یک نقطه کار متعادل جدید، قرار می‌دهد. اما در t=550s بصورت عکس عمل می‌کند که در منحنی تغییرات توان میکروتوربین آورده شده است:

شکل5-12). تغییرات توان میکروتوربین وقتی که توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از 10kWبه 8kWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10kW برمی‌گردد.

شکل5-13). تغییرات فرکانس میکروشبکه وقتی که توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از 10kW به 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10kW برمی‌گردد.
همانطور در شکل(5-13) نشان داده شده است منحنی تغییرات فرکانس به صورتی است که در لحظه t=150s بدلیل کاهش تولید فتوولتاییک فرکانس افت شدید پیدا می‌کند اما با عملکرد مناسب کنترل فازی و رفتار کنترل‌پذیر الکترولایزر فرکانس دوباره بهبود یافته و روی صفر برمی‌گردد. اما در t=550 چون توان فتوولتاییک افزایش می‌یابد فرکانس افزایش می‌یابد. ملاحظه می‌شود با پاسخ مناسب کنترل کننده فازی و الکترولایزر فرکانس روی صفر تنظیم می‌شود.
نتیجه‌گیری و پیشنهادات
در این پروژه، فاکتورهای مختلفی در سیستم میکروشبکه که موجب نامتوازنی توان میکروشبکه می‌شود مورد بررسی قرار گرفت این عوامل بترتیب شامل نوسانات توان تولیدی توربین بادی ،ناشی از متغیر بودن سرعت باد، نوسانات توان تولیدی فوتوولتاییک ناشی از تغییر تابش خورشید و رفتار دینامیکی بار مصرفی می‌باشد. که تمام این رفتارهای تصادفی بر اساس تابع نویز سفید مدل شد و بقیه اجزا میکروشبکه براساس توابع مرتبه یک مدل گردیدند. نویز سفید یکی از توابع نرم افزار مطلب می باشدکه در آخر فصل چهار به تفصیل توضیح داده شده است.
آنگاه کنترل کننده فازی طراحی شد که از آن برای میراسازی نوسانات فرکانسی و بهبود کنترل فرکانس بار استفاده گردید. در این پایان نامه، کنترل فرکانس در حالت ایزوله میکروشبکه از شبکه اصلی انجام شد و برای نشان دادن قابلیت بالای کنترل کننده پیش‌بین، نتایج شبیه‌سازی کنترل کننده PI فازی با نتایج بدست آمده از اعمال کنترل کننده PI سنتی مقایسه شد. البته برای آنکه مقایسه عادلانه باشد ضرایب کنترل کننده PI سنتی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات بصورت بهینه تنظیم گردیدند.
نتایج مقایسه نشان داد:
الف) که کنترل کننده PI فازی بسیار کارا و سودمندتر از کنترل کننده PI سنتی است. مهمترین علت، آن است که کنترل کننده فازی براساس فیدبک از مقدار مجموع توان‌های میکروشبکه، (که این مقدار نامتوازنی مثبت یا منفی است) قوانین فازی را بصورت مستقیم روی این ورودی‌ها اثر داده و مقدار ضرایب کنترل‌کننده PI را به نحوی مدوله می‌کند که همیشه در جهت کمینه کردن نامتوازنی نوسانات توان باشد. اما در حالت استفاده از کنترل‌کننده PI سنتی ضرایب ثابت است و بصورت موازی با تغییرات اصلاح نمی‌شود.