پایان نامه مدل سازی دینامیکی و طراحی سیستم کنترل

عنوان صفحه
Widget not in any sidebars

شکل(5-12). 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. 79
شکل(5-13). 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. 80

فصل اول

مقدمه
پیشگفتار
امروزه عمده توان الکتریکی تولید شده در شبکه های قدرت، از مراکز توان متمرکز است که معمولأ ترکیبی از توربینهای آبی مقیاس بزرگ، نیروگاه های مبتنی بر سوخت فسیلی و یا راکتورهای هسته ای میباشد. در چنین سیستم هایی پاره ای مشکلات اساسی وجود دارند، که شاید مهم ترین آن، قابلیت اطمینان پایین و عدم دسترسی به منابع توان به دلیل کهنگی زیر ساخت های موجود است. علاوه بر این انتقال توان به مسافت های طولانی، تلفات اقتصادی زیادی را به بار میآورد. از طرفی تقاضای بار در حال افزایش است و عدم تطابق بین تولید و مصرف آن، روز به روز جدی تر میشود. در این وضعیت، حتی اگر یک نیروگاه جدید در نظر گرفته شود، انتخاب محل و تدارکات و رفع نیازهای موجود، به وجود آورنده چالشی جدی است. به منظور حل این مساله اجتناب ناپذیر در سیستم های الکتریکی متمرکز، یک انتخاب موثر و عملی استفاده از تولید پراکنده به شکل میکروشبکه است.یک میکروشبکه، شامل ترکیبی از منابع پراکنده انرژی، واسط های الکترونیک-قدرت و بار میباشد. در تحلیل میکروشبکه، مسائلی چون بررسی پروفیل فرکانس سیستم، مشخصات پخش بار منابع توان و عملکرد میکروشبکه در شرایط کاری متعدد، مورد بررسی قرار میگیرد. به طور کلی نوسانات مصرف برق چه تجاری، خانگی، کشاورزی وصنعتی در شبکه به صورت لحظه ای اتفاق میافتد. وظیفه مراکز کنترل، ایجاد تعادل بین تولید و مصرف به صورت لحظه ای و تنظیم فرکانس است. این تنظیم باید با برنامه ریزی صحیح و پیش بینی نوسانات مصرف، به صورت بهینه و اقتصادی انجام پذیرد.چه عدم تنظیم تعادل تولید و مصرف موجب تغییرات فرکانس گردیده که از یک طرف خسارات فراوانی را برای مشترکین و از طرف دیگر صدمات زیادی برای مولدهای نیرو و تجهیزات وابسته آن در بر دارد. عدم مقابله صحیح و آنی در برخورد با اغتشاشات و اتفاقات شبکه که ممکن است علاوه بر نوسانات مصرف، در شبکه به وجود آید میتواند منجر به از دست رفتن کل شبکه و صدمات جبران ناپدیری گردد که عوارض سیاسی، اجتماعی، انسانی و اقتصادی آن غیر قابل اجتناب است. در این پایان نامه مسائل مربوط به کنترل فرکانس در میکروشبکه را بررسی میکنیم. در این پایان نامه، یک میکروشبکه مبتنی بر پیل سوختی که شامل میکروتوربین ، پیل سوختی ، سیستم فتوولتائیک ، توربین بادی ، الکترولایزر ، تانک هیدروژن و بار است، معرفی شده و یک سیستم کنترل فازی جهت کنترل فرکانس در آن طراحی میشود. عملکرد سیستم کنترلی مزبور در خلال خطاهای مختلف در شبکه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا ساختار میکروشبکه، تعریف میشود. سپس سیستم کنترل فازی مورد نظر برای کنترل فرکانس میکروشبکه طراحی خواهد شد. مباحث قابل بحث، در قالب پنج فصل ساماندهی شده است.در فصل اول، ابتدا مفاهیم تولید پراکنده و میکروشبکه بررسی میشود. سپس مدهای عملکرد وساختار میکروشبکه و اجزای تشکیل دهنده ی آن در حالت کلی بررسی خواهد شد. در فصل دوم به مرورر برخی مقالات در خصوص میکروشبکه، مدل سازی دینامیکی و کنترل فرکانس خواهیم پرداخت.
در فصل سوم تعریف و تاریخچه ای از تئوری و سیستم کنترل فازی پرداخته میشود و همچنین برای درک بهتر سیستم کنترل فازی چند مثال نیز ذکر می شود. هدف این فصل معرفی سیستم کنترل فازی به عنوان یک روش نسبتأ جدید و کارا در گرایش های مختلف صنعت میباشد.در انتهای این فصل به بررسی الگوریتم PSO خواهیم پرداخت.
نوسان فرکانس در میکروشبکه عمدتأ از نوسان توان حقیقی ناشی می شود، لذا مشکلات کیفیت توان ،پایداری فرکانس را تهدید می کند که می تواند با برقراری توازن بین تولید و تقاضا رفع شود.
در فصل چهارم پس از معرفی ساختار میکروشبکه مورد بررسی و بیان معادلات ریاضی اجزای آن، طراحی سیستم کنترل جهت کنترل فرکانس انجام میشود. در این فصل کنترلر PI فازی برای اعمال به میکروتوربین،به منظور کنترل فرکانس معرفی میشود.
در ادامه فصل چهارم الگوریتم PSO مرور می شود و ضرایب کنترل کننده PI با استفاده از الگوریتم PSO به دست آورده میشود .در ادامه فصل کنترل کننده PI فازی بر اساس روابط فازی طراحی می شود.
در فصل پنجم نتایج اعمال هر دو کنترل کننده بر روی میکروشبکه پس از شبیه سازی آورده شده است. همچنین در چند سناریو میزان توان مندی کنترل کننده فازی بررسی خواهد شد.
در ادامه به بیان نتیجه گیری و ارائه پیشنهاداتی جهت مطالعات آتی برای علاقه مندان به موضوع کنترل فرکانس پرداخته میشود که امید است مورد توجه قرار گیرد.
در پیوست (الف)، (ب) و (پ) ، به ترتیب و به طور خاص به مطالعه پیل سوختی، الکترولایزر و میکروتوریبن پرداخته میشود و تاریخچه و انواع آن مورد بررسی قرار می گیرد.
مفاهیم اولیّه میکروشبکه و کاربردهای آن