این بسته شامل 15 پایان نامه در زمینه STATCOM می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

بهبود پاسخ دینامیکی جبران‌کننده‌ استاتیکی سنکرون (STATCOM) با بهره‌گیری از کنترل‌کننده فازی

چکیده

این پایان نامه به مطالعه یک جبران کننده سنکرون استاتیکی (STATCOM) می پردازد که برای بهبود پاسخ دینامیکی آن از کنترل کننده فازی بهره می گیرد. یک جبران کننده سنکرون استاتیکی شامل یک اینورتر 48 پالسه به منظور تولید ولتاژ متناوب و یک سیستم کنترلی با یک استراتژی کنترلی مناسب است. این سیستم کنترلی شامل کنترل کننده های تناسبی-انتگرالی خطی (PI) بوده است و بخش نوآورانه این پایان نامه نسبت به مقالات و تحقیقات انجام شده، طراحی کنترل کننده فازی غیرخطی در قسمت تنظیم کننده جریان می باشد. قبل از طراحی کنترل کننده فازی مختصری به بهینه سازی ضرایب PI با استفاده از الگوریتم ژنتیک پرداخته می شود. در این پایان نامه با بهره گیری از جعبه ابزار ژنتیک در نرم افزار متلب بهینه سازی در نقاط کاری مختلف و برای توابع خطای مختلف انجام شد تا مقایسه نتایج حاصل از PI و فازی برای هر دو کنترل کننده در شرایط بهینه باشد. شبیه سازی های مقاله مربوط به یک STATCOM با ظرفیت MVAR 100± در یک شبکه قدرت KV 500 می باشد و در نرم افزار MATLAB/SIMULINK انجام شده است. نتایج شبیه سازی‌ها نشان می دهد که جبران کننده فازی، در برابر تغییرات، ولتاژ خط انتقال را با پاسخ دینامیکی خوب کنترل می کند و ضمن مقایسه کنترل کننده PI و فازی و اثبات نتایج بهتر کنترل کننده فازی، خواهیم دید با فاصله گرفتن از نقطه کار تنظیم شده PI، کنترل کننده فازی برتری خود را بیشتر نشان می دهد.

فهرست مطالب
فصل اول
مقدمه 1
۱-۱ روشهاي كنترل ولتاژ 2
۱-۲ مروری بر کارهای گذشته 3
۱-۳ ساختار پایان نامه 5

فصل دوم
مقدمه 7
۲-۱ معرفي انواع ادوات FACTS 8
۲-۱-۱ جبرانساز VAR استاتيكی (SVC) 9
۲-۱-۲ خازن سري كنترل تريستوري(TCSC) 11
۲-۱-۳ جبرانساز سنکرون استاتيکی(STATCOM) 12
۲-۱-۳-۱ مقايسه STATCOM و SVC 13
۲-۱-۴ ترانسفورماتور شيفت دهنده فاز (PST/PAR) 15
۲-۱-۵ جبرانسازي سري سنكرون استاتيك (SSSC) 17
۲-۱-۶ كنترلكننده يكپارچه توان (UPFC) 18
۲-۱-۷ كنترلكننده توان بين خطوط (IPFC) 19
۲-۲ مزاياي FACTS 20
۲-۳ كاربردهاي ادوات FACTS 24
۲-۴ دورنمايي از آينده ادوات FACTS 25

فصل سوم
مقدمه 28
۳-۱ مدلسازی نصب STATCOM در نقطه میانی خط انتقال 29
۳-۲ اصول عملکرد STATCOM 31
۳-۳ بررسی مختصر STATCOM سه فاز شش پالسه 35
۳-3-1 شکل موج جریان AC 38
۳-3-2 جریان ولتاژ DC خازن 40
۳-4 اینورترهای ۴۸ پالسه 43
۳-۴-۱ بررسی هارمونیکی اینورترهای ۴۸ پالسه 44
۳-۵ ساختار های کنترلی مختلف STATCOM در شبکه های توزیع و انتقال 55
۳-۵-۱ STATCOM در شبکه های توزیع 56
۳-۵-۱-۱ تئوری توانهای اکتیو و راکتیو لحظهای 57
۳-۵-۱-۲ تئوری توانهای اکتیو و راکتیو لحظهای بهبود یافته 60
۳-۵-۱-۳ تئوری قاب مرجع سنکرون 62
۳-۵-۲ STATCOM در شبکه های انتقال 66
۳-۵-۲-۱ ساختار کلاسیک دو حلقه ای 67
۳-۵-۲-۲ ساختار کنترلی STATCOM جهت کنترل زاویه فاز 68

فصل چهارم
مقدمه 70
۴-۱ ساختار و اصول عملکرد STATCOM 71
۴-۲ ساختار سیستم کنترل و استراتژی کنترلی STATCOM 72
۴-۳ طراحی کنترل کنندهها 74
۴-۳-۱ بهینه سازی ضرایب کنترل کننده PI 75
۴-۳-۲ طراحی کنترل کننده فازی 76
۴-۳-۲-۲ قوانین استنتاج فازی 81
۴-۳-۲-۳ جزئیات سیستم استنتاج فازی 82
۴-۴ بررسی شبکه قدرت و نتایج شبیه سازی 82

فصل پنجم
مقدمه 92
۵-۱: نتایج 93
۵-۲: پیشنهادات 94

فهرست منابع 95

بهبود کیفیت توان در سیستم‌های قدرت با استفاده از STATCOM

چکیده

امروزه اکثر انرژی الکتریکی مورد نیاز در دنیا را سوخت های فسیلی تولید می‌کنند اثرات مخرب زیست محیطی نیروگاه های سوخت فسیلی ، کاهش منابع سوختی و در نتیجه افزایش بی رویه سوخت و هزینه انرژی تولید شده ، تولید کنندگان را به سمت استفاده از منابع تجدید پذیر سوق داده است توربین های بادی از جمله پر کاربردترین منابع تجدید پذیر هستند تزریق توان بادی به شبکه الکتریکی با توجه به نوسانات طبیعی باد و نوع های نسبتا جدید ژنراتورها کیفیت توان را تحت تاثیر قرار می‌دهددر این پایان نامه، از یک تجهیز FACTS به نام جبران کننده استاتیکی(STATCOM) برای بهبود کیفیت توان شبکه متصل شده به سیستم انرژی بادی استفاده شده است همچنین استفاده از STATCOM باعث کاهش هارمونیک ایجاد شده ناشی از بار غیر خطی موجود در شبکه می شود در این پایان نامه از کنترل کننده هسترزیس که جریان مرجع آن با استفاده از الگوریتم قاب مرجع سنکرون تولید می شود برای کنترل کردن STATCOM استفاده شده است و در نهایت STATCOM با استفاده از فیلتر LCL به شبکه متصل شده است

فهرست شکل¬ها ر
چکیده فارسی ش
چکیده انگلیسی ص

فصل اول- مقدمه 1
1-1- مقدمه 2
1-2- کیفیت توان چیست؟ 2
1-3- مروری بر کارهای انجام شده 3
1-4- طرح مسئله 8
1-5- ساختار پایان نامه 8

فصل دوم- عوامل موثر بر کیفیت توان 9
2-1- مقدمه 10
2-2- اغتشاشات کیفیت توان، علل و اثرات آنها 10
2-2-1- تغییرات ولتاژ 10
2-2-1-1- تغییرات بلند مدت ولتاژ 10
2-2-1-1-1- علت ایجاد تغییرات بلند مدت ولتاژ 11
2-2-1-2- تغییرات کوتاه مدت ولتاژ 11
2-2-2- فلیکر: 14
2-2-2-1- علل ایجاد فلیکر ولتاژ 14
2-2-2-2- اثرات ناشی از فلیکر ولتاژ 15
2-2-3- پدیده های گذرا 15
2-2-3-1- گذرای ضربه‌ای 15
2-2-3-1-1- علت ایجاد گذرای ضربهای 15
2-2-3-1-2- اثرات ناشی از گذرای ضربهای 15
2-2-3-2- گذرای نوسانی 16
2-2-3-2- 1- علل ایجاد گذرای نوسانی 16
2-2-3-2- 2- اثرات ناشی از گذرای نوسانی 17
2-2-4- هارمونیک ها 17
2-2-4-1- اغتشاش هارمونیکی: 19
2-2-4-2- ولتاژ ناشی از اغتشاش جریان 19
2-2-4-3- مجموع اغتشاش هارمونیکی و مقدار موثر 21
2-2-4-4- منابع تولید هارمونیک 21
2-2-4-5- اثرات اعوعاج هارمونیکی: 22
2-2-4-5-1- اثر هارمونیک روی ترانسفورماتور 22
2-2-4-5-2- اثر هارمونیک روی موتورها 23
2-2-5- شکاف 24
2-2-5-1- علل ایجاد شکاف 24
2-2-5-2- اثرات ناشی از شکاف 24
2-3- راهکارهای بهبود کیفیت توان 24
2-3-1- راهکارهای مربوط به شرکتهای برق و توزیع 25
2-3-2- راهکارهای مربوط به مصرف کنندگان 25
2-4- جمع بندی 25

فصل سوم- انرژی بادی 26
3-1- مقدمه 27
3-2- توربین های بادی 28
3-3- قسمت های اصلی نیروگاه بادی 29
3-3-1- پره ها 29
3-3-2- ناسل 30
3-3-3- روتور 30
3-3-4- محورهای سرعت بالا و پایین 30
3-3-5- جعبه دنده 30
3-3-6- ژنراتور 31
3-3-6-1- عملکرد ژنراتور القایی در سرعت ثابت 32
3-3-6-2- عملکرد ژنراتور القائی در سرعت متغییر 32
3-3-7- حسگرهای اندازه گیری 32
3-3-8- سیستم کنترل و ایمنی 32
3-3-9- درایو انحراف 33
3-3-10- سیستم ترمز 33
3-3-11- دکل ها 33
3-4- توان پتانسیل توربین 34
3-5- نیروگاه برق بادی 34
3-6- مشکلات کیفیت توان شبکه های برق دارای منابع تولید پراکنده 35
3-6-1- تغییرات آرام یا سریع ولتاژ 35
3-6-2- هارمونیک ها و میان هارمونیک ها 35
3-7- جمع بندی 36

فصل چهارم- ادوات FACTS37

4-1- مقدمه 38
4-2- مبدل‌ 40
4-3- معرفی انواع ادوات FACTS 42
4-3-1- جبرانساز Var استاتیک (SVC) 42
4-3-2- خازن سری کنترل تریستوری(TCSC) 45
4-3-3- جبرانساز استاتیک(STATCOM) 46
4-3-4- ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز (PST/PAR) 48
4-3-5- جبرانسازی سری سنکرون استاتیک (SSSC) 49
4-3-6- کنترل کننده یکپارچه توان (UPFC) 50
4-3-7- کنترل کننده توان بین خطوط (IPFC) 50
4-4- جمع بندی 51

فصل پنجم-کنترل کننده ها و فیلتر LCL 52
5-1- مقدمه 53
5-2- الگوریتم اول برای تولید سیگنال مرجع 53
5-3- الگوریتم دوم(پیشنهادی) برای تولید سیگنال مرجع 53
5-4- تکنیک های کنترل جریان STATCOM 56
5-4-1- کنترل جریان هیسترزیس 56
5-4-2- کنترل جریان به روش PWM حامل 57
5-5- طراحی فیلترLCL 59
5-5-1- محاسبه سلف کوپلینگ ( و ) 62
5-5-2- محاسبه خازن فیلتر ( ) 63
5-6- جمع بندی 64

فصل ششم-شبیه سازی 65
6-1- مقدمه 66
6-2- شبیه سازی 66
6-2-1- روش کنترلی اول 68
6-2-2- روش کنترلی دوم 74
الف)تولید سیگنال مرجع 74
ب) کنترل جریان هیسترزیس 76
6-2-3- فیلتر LCL 78
6-2-3-1-محاسبه مقادیر فیلتر LCL ¬¬78
6-3- جمع بندی 81

فصل هفتم-نتیجه گیری و پیشنهادها 82
7-1- نتیجه گیری 83
7-2- پیشنهادها 83

مراجع84

 

پیاده‌سازی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین STATCOM بر روی پردازنده TMS320F2812

چکیده

هدف از این پایان‌نامه، پیاده‌سازی عملی کنترلر فاز مبتنی بر مدل متوسط STATCOM با استفاده از پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) می‌باشد پردازنده سیگنال دیجیتال استفاده شده در این پروژه مدل TMS320F2812 از شرکت تگزاس اینسترومنت می‌باشد یکی از روش‌های کنترل STATCOM، کنترل بر مبنی مدل متوسط STATCOM است ورودی‌های مدل متوسط، ولتاژهای سیستم قدرت و توابع سیکل وظیفه می‌باشند در کارهای قبلی توابع سیکل وظیفه برای STATCOM با مدولاتور SPWM و SVM بر حسب زاویه بین ولتاژهای سیستم قدرت و ولتاژهای خروجی مبدل STATCOM محاسبه و در کنترل STATCOM استفاده شده‌اند در این پایان‌نامه بر اساس یک طرح کنترلی پیشنهادی با استفاده از یک کنترلر PI مقدار زاویه α جهت اعمال به مدل متوسط STATCOM تولید می‌شود ورودی کنترلر PI، اختلاف ولتاژ نقطه اتصال STATCOM به شبکه و ولتاژ باس ژنراتور می‌باشد مدل متوسط STATCOM بر اساس زاویه کنترلی α و ولتاژهای سیستم قدرت، ولتاژ مرجع را جهت اعمال به مدولاتور تولید کرده و مدولاتور SVM بر اساس این ولتاژ، سیگنال‌های سوئیچینگ را تولید می‌کند به منظور یافتن tω شبکه در هر لحظه، یک الگوریتم برای حلقه قفل فاز (PLL) پیشنهاد می‌شود کنترلر فاز پیشنهادی به همراه مدل متوسط STATCOM مبتنی بر مدولاسیون SVM و همچنین الگوریتم PLL بر روی تراشه TMS320F2812 پیاده‌سازی می‌شود اعتبار کنترلر فاز پیشنهادی از طریق مقایسه نتایج شبیه‌سازی با نتایج عملی حاصل از ساخت یک نمونه STATCOM آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد

عنوان صفحه
فهرست جدول‌ها ‌ه
فهرست شکل‌‌ها ‌و
فهرست علایم و نشانه‌ها ‌ک
فصل 1- مقدمه 1
1-1- ضرورت توجه به کیفیت توان در صنعت برق 1
1-2- مروری بر کنترل کننده¬های FACTS 2
1-3- تمرکز موضوعی و ساختار پایان¬نامه 4
فصل 2- پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) 7
2-1- مقدمه 7
2-2- سریهای مختلف DSPهای شرکت تگزاس اینسترومنت 7
2-3- معرفی سخت افزار TMS320F2812 و دیاگرام شماتیکی آن 9
2-3-1- پردازنده ومعماری آن 10
2-3-2- انواع حافظه و نقشه حافظه در C28x 11
2-3-3- مالتی¬پلکس ورودی- خروجی همه¬منظوره 13
2-3-4- مدیرهای رویداد 14
2-3-4-1- تایمرهای همه¬منظوره 15
2-3-4-2- واحدهای مقایسه 16
2-3-4-3- واحدهای تولیدکننده ناحیه مرده 16
2-3-5- مبدل آنالوگ به دیجیتال 17
2-4- وقفه ها در F281x 18
2-4-1- معرفی وقفه¬ها 18
2-4-2- سلسله مراتب وقفه 19
2-5- برنامه‌نویسی DSP 21
2-5-1- نرم افزار Code Composer Studio 21
2-5-2- ساختار برنامه و انواع فایل¬ها در Code Composer Studio 22
2-6- کتابخانهIQmath 22
2-7- جمع بندی 23
فصل 3- جبران¬ساز استاتیکی سنکرون (STATCOM) و روش¬های کنترلی آن 24
3-1- مقدمه 24
3-2- جبران¬ساز استاتیکی سنکرون (STATCOM) 25
3-3- بررسی روش¬های کنترل STATCOM 27
3-3-1- طرح¬های کنترلی جبران¬ساز استاتیکی سنکرون 30
3-3-1-1- کنترل با ولتاژ dc ثابت 31
3-3-1-2- کنترل به¬وسیله¬ی زاویه فاز 33
3-3-2- روش¬های کنترل STATCOM مبتنی بر مدل 34
3-3-2-1- مدل DQ 35
3-3-2-2- مدل متوسط 45
3-3-3- روش¬های کنترل STATCOM مستقل از مدل 50
3-4- جمع بندی 50
فصل 4- مدولاسیون فضای برداری SVM برای مدل متوسط STATCOM 52
4-1- مقدمه 52
4-2- استخراج ولتاژهای لحظه¬ای خروجی برحسب الگوی کلیدزنی 54
4-3- مدولاسیون فضای برداری (SVM) 55
4-3-1- مدولاسیون فضای برداری SVM و مبنای VSI سه ساق 56
4-4- طرح¬های مختلف مدولاسیون فضای برداری (SVM) 61
4-4-1- توالی راستگرد(SVM1) 62
4-4-2- توالی متقارن (SVM2) 63
4-4-3- توالی بردار صفر متغیر (SVM3) 63
4-4-4- توالی بیشترین جریان بدون سوئیچینگ (SVM4) 64
4-5- مدولاتور SVM برای مدل متوسط STATCOM 65
4-6- جمع بندی 67
فصل 5- کنترل حلقه بسته ولتاژ STATCOM بوسیله کنترلر فاز مبتنی بر مدل متوسط 68
5-1- مقدمه 68
5-2- استخراج مرجع سیگنال ولتاژی از مدل متوسط STATCOM مبتنی بر SVM 69
5-2-1- نتایج شبیه‌سازی 71
5-3- طرح کنترل STATCOM با مدولاتور SVM بر مبنای مدل متوسط 80
5-3-1- نتایج شبیه‌سازی 82
5-4- جمع بندی 86
فصل 6- پیاده¬سازی عملی کنترلر فاز پیشنهاد شده مبتنی بر مدل متوسط با استفاده از پردازنده TMS320F2812 87
6-1- مقدمه 87
6-2- شرح قسمتهای سخت افزاری سیستم پیاده¬سازی شده 88
6-2-1- مدار اینورتر 88
6-2-2- مدار واسط بین کنترلر و سوئیچ¬های الکترونیک قدرت (گیت درایو) 92
6-2-3- خازن¬های لینک DC و سلف استفاده شده در مدار 95
6-2-4- مدار رله و مقاومت¬های رابط 96
6-2-5- مدار نمونه¬گیر ولتاژ 97
6-3- شرح برنامه کنترلر فاز پیاده¬سازی شده 99
6-3-1- سرویس وقفه (حلقه اصلی کنترل) 100
6-3-2- مرحله نخست: خواندن اطلاعات ورودی 101
6-3-3- مرحله دوم: اجرای برنامه PLL و یافتن ωt 101
6-3-4- مرحله سوم: مقایسه ولتاژ مرجع با ولتاژ نمونه¬گیری شده و اجرای برنامه کنترلی PI جهت یافتن زاویه کنترلی α 106
6-3-5- مرحله چهارم: اجرای برنامه مدل میانگین STATCOM مبتنی بر SVM و یافتن ولتاژهای مرجع هر فاز 106
6-3-6- مرحله پنجم: ارسال ولتاژهای مرجع به واحد SVM جهت تولید سیگنال¬های دیجیتال کلیدزنی و ارسال به پورت خروجی از طریق خروجی¬های PWM 106
6-4- نتایج عملی حاصل از عملکرد کنترلر فاز پیاده¬سازی شده 106
6-5- جمع¬بندی 112
فصل 7- نتیجه¬گیری و پیشنهادات 113
7-1- جمع¬بندی و نتیجه¬گیری 113
7-2- پیشنهادات 114
فهرست مراجع 115
واژه نامه فارسی به انگلیسی 117
واژه نامه انگلیسی به فارسی 119

 

بهبود پایداری گذرای سیستم‌های قدرت شامل STATCOM با استفاده از روش تابع انرژی و شبکه‌های عصبی

چکیده

پایداری گذرا یکی از مهم‌ترین عواملی است که حداکثر توان قابل انتقال در خطوط انتقال انرژی بلند را محدود می‌نماید هزینه بالای احداث خطوط انتقال انرژی جدید به همراه مشکلات زیست محیطی، مهندسین قدرت را مجبور کرده است که از خطوط انتقال موجود، بیشترین بهره برداری را بنمایند در سال‌های اخیر تحقیقات قابل ملاحظه‌ای در زمینه استفاده از ادوات FACTS سری و موازی به منظور کنترل پارامترهای یک سیستم قدرت، مانند امپدانس خط انتقال، زاویه و اندازه ولتاژ شین ها صورت گرفته است یکی از این ادوات FACTS، جبران کننده استاتیکی سنکرون STATCOM است که از ادوات موازی FACTS به حساب می‌آید هدف اولیه استفاده از یک STATCOM، تنظیم ولتاژ شین با تزریق و یا مصرف توان راکتیو سیستم است اما از آنجایی که سرعت پاسخ این عنصر FACTS بالا است، از آن می‌توان برای بهبود پایداری گذرای سیستم‌های قدرت و میرا نمودن نوسانات زاویه رتور ژنراتورها، نیز استفاده کرد در این پایان‌نامه با استفاده از روش تابع انرژی گذرا (TEF) یک روش کنترلی برای STATCOM استخراج شده است که قادر است حداکثر میرایی را در هنگام وقوع خطاهای شدید (اتصال کوتاه سه فاز متقارن) در سیستم، ایجاد نماید روش کنترلی STATCOM طوری بدست آمده است که کاملاً منطبق با معیار روش مستقیم لیاپانف است، طوری که انرژی گذرای سیستم به سرعت از بین می‌رود همین روش کنترلی برای سیستم‌های قدرت چند‌ماشینه نیز به کار گرفته شده است علاوه بر این، برای آنکه بتوان ضریب بهره مورد نیاز STATCOM را متناسب با تغییرات شرایط کاری سیستم به سرعت بدست آورد، از یک شبکه عصبی (NN) پرسپترون چند لایه (MLP) استفاده شده است شرایط کاری قبل از وقوع خطای سیستم به عنوان ورودی و ضریب بهره STATCOM به عنوان خروجی شبکه عصبی پرسپترون چند لایه به کار می‌رود روش طرح شده بر روی سیستم 9 شینه WSCC و 39 شینه New England اجرا شده و نتایج بدست آمده درستی این روش را تایید می‌نماید

فهرست شکل¬ها چ
فهرست جدول¬ها د
چکیده فارسی ذ
چکیده انگلیسی ر
فصل اول : مقدمه 1
1-1- مقدمه 2
1-2- مروری بر تحقیقات گذشته 3
1-3- ساختار پایان نامه 5
فصل دوم: محاسبات پایداری گذرا در سیستم‌های قدرت 7
2-1- مقدمه 8
2-2- پایداری زاویه‌ی رتور 8
2-3- معادلات نوسان 9
2-4- روش‌های بررسی پایداری گذرا 16
2-5- روش‌های شبیه¬سازی دیجیتال در بررسی پایداری گذرا 17
2-5-1- شبیه سازی حوزه زمان 17
2-5-2- روش مستقیم 18
2-5-2-1- روش تابع انرژی 18
2-5-3- روش ترکیبی 21
2-6- روش مرز سطح انرژی پتانسیل (PEBS) 21
2-6-1- پیاده¬سازی روش PEBS در سیستم SMIB 23
فصل سوم: معرفی ادوات FACTS 28
3-1- مقدمه 29
3-2- طبقه بندی ادوات FACTS 29
3-3-کاربرد ادوات FACTS 37
3-4- هزینه‌های سرمایه¬گذاری ادوات FACTS 38
3-4-1- هزینه‌های تجهیزات ادوات FACTS 38
3-4-2- هزینه‌های زیر بنایی ادوات FACTS 38
3-5- مزایای مالی استفاده از ادوات FACTS 40
فصل چهارم: کنترل STATCOM برای بهبود پایداری گذرا 42
4-1- مقدمه 43
4-2- سیستم تک¬ماشینه متصل به شین بینهایت (SMIB) با حضور STATCOM 43
4-2-1- قانون کنترل برای جریان معادل STATCOM 46
4-2-2- میرایی اضافی ایجاد شده به وسیله‌ی STATCOM 47
4-2-3- شبیه¬سازی موردی سیستم SMIB با حضور STATCOM 47
4-2-4- پیاده¬سازی روش PEBS در سیستم SMIB با حضور STATCOM 53
4-3- شبیه¬سازی سیستم چند¬ماشینه با حضور STATCOM 54
4-3-1- سیستم 9 شینه WSCC 54
4-3-1-1- شبیه¬سازی با زمان رفع خطا،،tcl17/ ثانیه 55
4-3-1-2- شبیه¬سازی با زمان رفع خطا،،tcl22/ ثانیه 56
4-3-2- سیستم 39 شینه New England 57
4-3-2-1- شبیه¬سازی به ازای نقطه کار ثابت با زمان رفع خطا،،tcl09/0 ثانیه 58
4-3-2-2- شبیه¬سازی به ازای نقطه کار ثابت با زمان رفع خطا،،tcl13/ ثانیه 60
4-3-2-3- شبیه¬سازی به ازای نقاط کار متفاوت 62
فصل پنجم:تخمین مقدار ضریب گین مناسب STATCOM با استفاده از شبکه عصبی66
5-1- مقدمه 67
5-2- مروری کوتاه بر شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) 67
5-2-1- شبکه‌های عصبی چند لایه 68
5-2-2- الگوریتم پس انتشار خطا (BP) 69
5-3- استفاده از شبکه¬های عصبی در تخمین ضریب بهره STATCOM 72
5-3-1- نتایج شبیه¬سازی شبکه عصبی آموزش دیده 73

فصل ششم: نتیجه¬گیری و پیشنهادها 77
مراجع 79
ضمایم85

 

بکار گیری روش‌های تخمینی در جایابی جبران‌ساز استاتیکی (STATCOM) به منظور کاهش تلفات و تنظیم ولتاژ

چکیده

در سیستم های امروزی وجود سیستم‌های انعطاف‌پذیر قدرت به خاطر ویژگی‌های منحصر بفرد این سیستم‌ها باعث عملکرد بهینه سیستم قدرت می‌شود اما قیمت این سیستم‌ها و هزینه نصب آن‌ها خیلی زیاد است و به این خاطر بهینه‌ترین بهره‌برداری ممکن از نصب این سیستم‌ها انتظار می رود عملکرد بهینه سیستم‌های انعطاف‌پذیر قدرت و تأثیرات آن‌ها روی سیستم‌های قدرت امروزی وابسته به تعداد، محل و ظرفیت این سیستم‌ها است روش‌های موجود به دلیل مشکلاتی همچون میزان سرعت همگرایی و مهم‌تر از آن پیدا نکردن بهینه سراسری کارایی مطلوب را برای حل مسئله جایابی بهینه سیستم‌های انعطاف‌پذیر قدرت را ندارند علت اصلی این مشکل عملکرد خطی و یا اتفاقی (غیر هوشمند) این روش‌ها در یافتن جواب بهینه سراسری استروش‌های تخمینی (الگوریتم‌های ژنتیک احتمالاتی) به خاطر ماهیت احتمالاتی، استفاده از شاخص بردار احتمالاتی برای کنترل و محدود‌سازی فضای نمونه و همچنین ارائه مدل‌ چند متغیره از فضای جستجو و جمعیت جواب‌ها نسبت به الگوریتم ژنتیک و روش‌های کلاسیک عملکرد دقیق‌تر و سریع‌تر دارند در این پایان‌نامه دو روش تخمینی الگوریتم یادگیری افزایشی مبتنی بر جمعیت جواب‌ها (مدل تک متغیره) و الگوریتم توزیع نرمال چند متغیره (مدل چند متغیره) برای جایابی بهینه جبران ساز استاتیکی در سیستم‌های اصلاح‌شده 14 و 30 شینه IEEE بکار گرفته‌شده‌اند و نتایج حاصل با نتایج حاصل از جایابی با الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است نتایج جایابی بهینه جبران ساز استاتیکی روی شبکه‌های 14 و 30 شینه IEEE نشان می‌دهند که مدل‌سازی چند متغیره فضای جستجو تأثیر بسزایی در یافتن جواب سراسری و سرعت همگرایی الگوریتم جایابی دارد و هوشمند کردن و کنترل فضای جستجوی نسل بعدی با کمک بردار احتمالاتی‌ای که از نسل حاضر جواب‌ها استخراج شده است، تأثیر بسزایی در بالا بردن سرعت همگرایی الگوریتم جایابی دارد بنابراین عملکرد روش‌های تخمینی (الگوریتم ژنتیک احتمالاتی) در مقایسه با روش‌های پیشین دقیق‌تر و سریع‌تر است

فهرست جدول‌ها ‌د
فهرست شکل‌‌ها ‌ه
فصل 1- مقدمه 1
1-1- پيشگفتار 1
1-2- جایابی بهینه سیستمهای انعطافپذیر قدرت 3
1-3- هدف تحقیق 4
1-4- تحقیق انجام شده در این پایاننامه 4
1-5- ساختار پایان‌نامه 6
فصل 2- مروری بر کارهای گذشته 7
2-1- مقدمه 7
2-2- روشهای جایابی بهینه سیستمهای انعطاف پذیر قدرت 7
2-3- ماکزیمم تعداد دستگاههای کافی برای جایابی بهینه سیستمهای انعطافپذیر قدرت 8
2-4- روشهای بهینهسازی کلاسیک 9
2-5- روشهای تکنیکی 10
2-6- روشهای ابتکاری(هیورستیک) 11
2-7- روشهای ترکیبی 13
2-8- جمع بندی 15
فصل 3- مدلسازی و شبیهسازی جبرانساز استاتیکی 16
3-1- مقدمه 16
3-2- مدل میانگین STATCOM 17
3-3- شناسایی مدل میانگین STATCOM با استفاده از شبکه عصبی 23
3-4- جمع بندی 23
فصل 4- تشریح روشهای الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ژنتیک احتمالاتی 24
4-1- مقدمه 24
4-2- توابع هدف 24
4-2-1- پایداری ولتاژ 25
4-2-2- کاهش تلفات(Ploss) 26
4-2-3- کاهش توان راکتیو (Q) 26
4-3- قیود و محدودیتهای مسئله 26
4-4- الگوریتم ژنتیک 27
4-4-1- ساختار الگوریتمهای ژنتیکی 27
4-4-2- عملگرهای الگوریتم ژنتیک 28
4-4-3- روند كلي الگوريتم‏ ژنتيك 28
4-5- الگوریتمهای ژنتیکی احتمالاتی(PMBGA) 31
4-5-1- نمونه‌گیری از مدل احتمالاتی 33
4-6- روش توزیع نرمال تک بعدی 35
4-7- روش توزیع نرمال چند متغیره 36
4-8- الگوریتم یادگیری افزایشی مبتنی بر جمعیت (PBIL) 38
4-8-1- عملگر جهش و نخبه گرایی در الگوریتم PBIL 39
4-9- جمع بندی 40
فصل 5- مطالعه عددی و شبیهسازی(case study) 42
5-1- مقدمه 42
5-2- معیارهای توقف الگوریتمهای جایابی بهینه STATCOM 42
5-3- سیستم اصلاح‌شده 14 شینه IEEE 42
5-3-1- روند برنامه جایابی بهینه STATCOM 44
5-3-2- تعیین ماکزیمم تعداد STATCOM های مورد نیاز برای جایابی سیستم 14 شینه IEEE 44
5-3-3- جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح شده 14 شینه IEEE با روش الگوریتم ژنتیک 45
5-4- جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح‌شده 14 شینه IEEE با روش الگوریتم توزیع نرمال چند متغیره 47
5-5- جایابی بهینه STATCOM در سیستم 14 شینه IEEE با روش الگوریتم PBIL 49
5-6- مقایسه نتایج جایابی بهینه STATCOM روی شبکه اصلاح‌شده 14 شینه IEEE 50
5-7- سیستم اصلاح شده 30 شینه IEEE 52
5-7-1- تعیین ماکزیمم تعداد STATCOM های مورد نیاز برای جایابی سیستم 30 شینه IEEE 53
5-7-2-نتایج جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح‌شده 30 شینه IEEE با روش الگوریتم ژنتیک 54
5-8- نتایج جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح‌شده 30 شینه IEEE با روش الگوریتم توزیع نرمال چند متغیره 56
5-9-نتایج جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح‌شده 30 شینه IEEE با روش الگوریتم PBIL 57
5-10- مقایسه نتایج جایابی بهینه STATCOM در سیستم اصلاح‌شده 30 شینه IEEE 59
5-11- جمع بندی 61
فصل 6- نتیجه گیری و پیشنهاد‌ها 62
6-1- نوآوریها 63
6-2- پیشنهاد‌ها 63
فهرست مراجع 64
واژه نامه فارسي به انگليسي 68
واژه نامه انگليسي به فارسي 69

 

کنترل توان اکتیو عبوری از خط انتقال و بهبود کیفیت توان با استفاده از STATCOM برپایه مبدل منبع جریانی

چکیده

کمبود توان اکتیو و رآکتیو در شبکه های قدرت سبب ایجاد افت ولتاژ و نوسانات ولتاژ می شود. با توجه به گسترش و پیچیدگی شبکه‌های قدرت، جبرانسازی توان به منظور جلوگیری از فروپاشی ولتاژ از اهمیت خاصی برخوردار است. در میان جبرانسازهای توان STATCOM و SVC به دلیل قابلیت انعطاف و کنترل پذیری قابل توجهی که دارند، همواره مورد توجه محققان قرار گرفته اند. در این پایان‌نامه به مقایسه SVC و STATCOM در بهبود پایداری ولتاژ، در ضمن انجام مطالعات شبیه سازی پرداخته شده است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که اگر SVC و STATCOM در محل مناسب نصب شوند، سبب افزایش پایداری ولتاژ و بهبود کیفیت توان شده و همچنین توانایی انتقال قدرت را افزایش می‌دهند. برای این منظور ادوات فکت معرفی شده و از میان آن‌ها STATCOM و SVC جهت مقایسه و بررسی با نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده و نتایج آن در انتها آمده است

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول : طرح مسئله و مقدمه‌ای بر خطوط انتقال 1
1-1 مقدمه 2
1-2 انتقال انرژی الکتریکی 2
1-2-1 تاریخچه 3
1-3 انتقال انرژی در مقیاس‌های کلان 5
1-3-1 توان ورودی شبکه 5
1-3-2 خروجی شبکه انتقال 6
1-3-3 محدودیت‌ها 6
1-4 HVDC 6
1-4-1 تاریخچه انتقال HVDC 7
1-4-2 مزایا 8
1-5 افزایش ثبات شبکه 8
1-6 خط اتقال هوایی 9
1-7 هزینه‌های مربوط به انتقال DC 9
1-8 اتصالات AC 10
1-9 مبدل‌ها 10
1-10 اتصالات بین شبکه‌های جریان متناوب 13
1-11 نگرش کلی 15
فصل دوم: مروری بر روش‌های انجام شده و بررسی شبکه‌های توزیع و خطوط انتقال 19
2-1 مقدمه 20
2-2 سوابق 20
2-3 بررسی شبکه‌های توزیع 22
2-3-1 مقدمه 22
2-3-2 انواع شبکه‌های توزیع 22
2-3-2-1 شبکه‌های شعاعی 22
2-3-2-2 شبکه‌های از دو سو تغذیه 23
2-4 شبکه‌های حلقوی 23
2-5 روش‌های انتقال انرژی الکتریکی 23
2-6 معیارهای نحوه انتقال انرژی الکتریکی 24
2-6-1 مسیر خط انتقال (توزیع) 24
2-6-2 طول مسیر 24
2-6-3 نوع مسیر 24
2-7 محدودیت عرضی مسیر 25
2-8 ولتاژ خط انتقال 25
2-9 تراکم جمعیت 25
2-10 عامل اقتصادی 25
2-11 زیبایی محیط 25
2-12 عوامل به وجود آورنده نقاط ضعف در شبکه‌های توزیع 26
2-12-1 نبود اطلاعات طبقه‌بندی شده و کافی در شبکه‌های توزیع 26
2-12-2 رعایت نکردن استانداردهای فنی در موقع احداث شبکه‌های توزیع یا در موقع تعمیرات
شبکه‌های توزیع یا بروز نبودن استاندارهای استفاده شده 27
2-13 بی‌اهمیت خواندن شبکه‌های توزیع 29
2-14 عدم هماهنگی به‌موقع بین رشد سریع مصرف با تجهیزات موجود در شبکه 30
2-15 مشکلات عمده شبکه‌های توزیع و خسارات آن برای برق تهران و مشترکین 30
2-15-1 افت ولتاژ 30
2-15-2 پایین بودن ضریب اطمینان شبکه‌های توزیع 30
2-15-3 تلفات زیاد 30
2-15-3-1 افت ولتاژ 30
فصل سوم: معرفی ادوات FACTS و بررسی STATCOM بر اساس مبدل منبع جریان 32
3-1 مقدمه 33
3-2 معرفی انواع ادوات FACTS 33
3-2-1 جبرانساز Var استاتیک (SVC) 33
3-2-2 خازن سری کنترل تریستوری (TCSC) 35
3-2-3 جبرانساز استاتیک (STATCOM) 36
3-2-4 ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز (PST/PAR) 39
3-2-5 جبرانسازی سری سنکرون استاتیک (SSSC) 40
3-2-6 کنترل‌کننده یکپارچه توان (UPFC) 41
3-2-7 کنترل کننده توان بین خطوط (IPFC) 42
3-2-8 جبرانساز استاتیک تغییرپذیر (CSC) 43
3-3 انواع PST 44
3-4 کاربرد انواع PST 56
3-5 مزایای FACTS 58
3-6 کاربردهای ادوات FACTS 61
3-7 هزینه‌های سرمایه‌گذاری ادوات FACTS 63
3-8 استفاده از STATCOM بر اساس مبدل منبع جریان (CSC) در خطوط انتقال 68
3-8-1 اساس پایه STATCOM 68
3-8-2 مدل‌سازی دینامیکی 69
فصل چهارم: معرفی سیستم پیشنهادی و نتایج شبیه سازی 74
4-1 اهداف در جبران بار 75
4-2 مشخصات یک جبران کننده بار 76
4-3 جبران کننده‌های اکتیو و پاسیو 77
4-4 ساختار statcom شبیه سازی شده 78
4-5 معرفی سیستم 80
4-6 Static var compensator(SVC) 81
4-7 مقایسه STATCOM با SVC در حالت خطا 85
4-8 بررسی نتایج 86
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 87
5-1 نتیجه‌گیری 88
5-2 پیشنهادات 88
مراجع 89

 

جایابی بهینه و تعیین ظرفیت برای STATCOM به منظور بهبود پایداری ولتاژ در شبکه‌های قدرت با استفاده از روش نرمال Diffeomorphism

چکیده

در سال‌های اخیر با توجه به رشد روز افزون شبکه قدرت، استفاده از سیستم‌های انتقال انعطاف پذیر AC، (FACTS) جهت حداکثر کردن ظرفیت انتقال خطوط موجود به همراه بالا بردن پایداری سیستم‌های قدرت افزایش یافته است. جبران‌کننده‌های‌ استاتیکی (STATCOM) یکی از انواع ادوات FACTS می‌باشند که با کنترل توان راکتیو، در محل نصب، عمل تنظیم ولتاژ باس را انجام می‌دهند. ناپایداری ولتاژ بیشتر بر اثر نامتعادلی توان راکتیو ایجاد می‌شود و ممکن است ولتاژ سیستم به کمتر از مقداری افت کند که بتواند بازیابی شود. ناپایداری ولتاژ می‌تواند منجر به فروپاشی ولتاژ نیز شود. با تزریق و جذب سریع و دقیق توان راکتیو در لحظات مختلف می‌توان از ناپایداری و فروپاشی ولتاژ جلوگیری کرد. این کار توسط STATCOM هم قابل انجام است، مسئله مهم در استفاده از STATCOM برای رسیدن به این هدف، پیدا کردن محل بهینه برای نصب و با توجه به سایر شرایط شبکه تعیین ظرفیت مناسب برای STATCOM است. برای جایابی بهینه تاکنون از روش‌های متعددی مثل روش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (الگوریتم ژنتیک و …)، روش‌های برنامه ریزی خطی و غیره استفاده شده است. در در روش Diffeomorphism، STATCOM در باسی قرار می‌گیرد که دارای بیشترین ضریب مشارکت(PF) ( درجه مشارکت باس‌ها در یک سیستم بهم پیوسته) است. ضرایب مشارکت می‌توانند به صورت خطی و غیرخطی در نظر گرفته شوند. با در نظر گرفتن عوامل غیر خطی در سیستم‌های قدرت، علی رغم پیچیده شدن مسئله، نتیجه کار به واقعیت نزدیک‌تر می‌شود. با استفاده از ضریب مشارکت غیر خطی می‌توان به نتایج مفیدی در افزایش پایداری کل سیستم قدرت رسید.در این پایان‌نامه هدف بهبود پایداری ولتاژ با استفاده از STATCOM، در یک سیستمی است که نزدیک نقطه بحرانی کار می‌کند. در مرجع [7]، SVC با روش Diffeomorphism برای شبکه نمونه 39 باسه New England جایابی شده است ولی ظرفیت آن تعیین نشده است. در این پروژه به جای SVC، از STATCOM استفاده شده و روش مورد مطالعه بر روی دو شبکه نمونه 30 باسه IEEE و 39 باسه New England تست شده است. همچنین ظرفیت STATCOM با توجه به شرایط شبکه تعیین شده و سپس طرح جدیدی ارائه شده که در آن به جای یک STATCOM با ظرفیت بیشتر، از دو STATCOM با ظرفیت‌های کمتر استفاده می‌شود. الگوریتم جایابی بهینه با کمک نرم‌افزار MATLAB نوشته شده است و شبکه‌های مورد مطالعه در نرم‌افزار DIgSILENT شبیه‌سازی شده‌اند. نتایج شبیه-سازی‌ها نشان می‌دهد که در جایابی با روش ضریب مشارکت غیرخطی، ناپایداری ولتاژ بیشتر و بهتر بهبود می‌یابد.

مقدمه و اهداف پروژه 1
1)پایداری ولتاژ 5
1-1) مقدمه 6
1-2) پایداری سیستم¬های قدرت 6
1-2-1) پایداری زاویه روتور (پایداری سنکرون) 6
1-2-2) پایداری ولتاژ 7
1-3) اهمیت پایداری ولتاژ در سیستم¬های قدرت توسعه یافته 12
1-4) تحلیل پایداری ولتاژ 15
1-4-1) تحلیل دینامیکی 16
1-4-2) تحلیل استاتیکی 16
1-4-3) تحیل حساسیت 17
1-4-4) تحلیل مدال Q-V 19
1-5) روش فرم¬های نرمال Diffeomorphism 21
1-5-1) بسط سری تیلور 21
1-5-2) بررسی فرم نرمال 22
1-5-3) ضرایب مشارکت 23
1-5-4) ماتریس هسیان 23
1-6) پایداری ولتاژ با استفاده از ادوات FACTS 29
1-7) خلاصه فصل و نتیجه‌گیری 30
2)جبران¬سازهای موازی SVC و STATCOM 31
2-1) مقدمه 32
2-2) کنترل¬کننده¬های موازی 32
2-2-1) جبران¬کننده¬های سنکرون استاتیکی (STATCOM) 33
2-2-2) جبران¬ساز توان راکتیو استاتیکی (SVC) 34
2-3) مقایسه میان STATCOM و SVC 34
2-3-1) مشخصه¬های V-I و V-Q 35
2-3-2) پایداری گذرا 36
2-3-3) زمان پاسخ 38
2-3-4) قابلیت تبادل توان حقیقی 38
2-3-5) کار با سیستم ac نامتعادل 39
2-3-6) مشخصه¬های تلفات در برابر توان راکتیو خروجی 40
2-3-7) ابعاد فیزیکی و نصب 41
3)معرفی شبکه¬های نمونه 42
3-1) مقدمه 43
3-2) شبکه 30 باسه IEEE 43
3-3) شبکه 39 باسه (New England) 47
3-4) الگوریتم پیاده¬سازی روش ارائه شده 51
3-4-1) ارائه روش جایابی برای شبکه 30 باسه IEEE 53
3-4-2) ارائه روش جایابی برای شبکه 39 باسه New England 57
4)ارائه و تحلیل نتایج شبیه‌سازی 61
4-1) مقدمه 62
4-2) بررسی شبکه 30 باسه IEEE 62
4-2-1) حالت اول 62
4-2-2) حالت دوم 65
4-2-3) حالت سوم 69
4-2-4) حالت چهارم 72
4-3) بررسی شبکه 39 باسه New England 76
4-3-1) حالت اول : 76
4-3-2) حالت دوم : 80
4-3-3) حالت سوم 84
4-3-4) حالت چهارم 88
4-4) مقایسه 92
4-4-1) حالت اول 92
4-4-2) حالت دوم 93
4-4-3) نتایج حاصل از شبیه¬سازی¬ها 94
5)نتیجه‌گیری و پیشنهادها 96
5-1) نتیجه‌گیری 97
5-2) پیشنهادها 98
6)منابع و مراجع 99

 

مدلسازی جبران کننده موازی توان راکتیو STATCOM و به دست آوردن معادلات دینامیکی آن

چکیده

در این پروژه ضمن ارائه یک تقسیم بندی کلی از انواع ادوات FACTS، نشان داده شد که ادوات فکت مبتنی بر مبدلهای منبع ولتاژی، به خاطر به کارگیری نیمه هادیهای با قابلیت خاموش شدن دارای زمان پاسخ گویی نسبتاً سریعتری نسبت به ادوات فکت کنترلذشونده با تایریستور می باشند. همچنین از مقایسه بین کنترلرهای STATCOM و SVC بدین نتیجه رسیدیم که جبران کننده سنکرونِ استاتیکی نسبت به نوع SVC به ازای یک ظرفیت یکسان، حجم کمتری را اشغال می کند و از همه مهمتر آنکه قابلیت تولید توان راکتیو STATCOM با کاهش ولتاژ تغییر چندانی نمی یابد که این خود مزیت عمده کنترلر مذکور را در هنگام وقوع یک اتصال کوتاه شدید نشان می دهد. در ادامه با یک تحلیل مختصر هارمونیکی نشان داده شد که مبدلهای شش پالسه به دلیل داشتن مقادیر بالای هارمونیکی، عملکرد مطلوبی را از خود نشان نمی دهند؛ بطوریکه امروزه یکی از روشهای موثر دستیابی به یک موج سینوسی با دامنه اعوجاج کم و کاهش سطوح هارمونیکی موجود در شکل موج ولتاژهای خروجی، افزایش تعداد مبدلها می باشد. همچنین با مقایسه جبرانسازهای SSSC و STATCOM نتیجه گرفتیم که میزان ظرفیت مورد نیاز برای جبران کننده سری(QSSSC)، برای یک مقدار یکسان افزایش در توان انتقالی، به مراتب کمتر از ظرفیت جبران کننده موازی (QSTATCOM) می باشد. بعلاوه نشان داده شد که میزان توان راکتیو تولیدشده در حالت کاملاً خازنی بیشتر از میزان توان راکتیو جذب شده در حالت کاملاً سلفی می باشد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که کنترل کننده موازیِ STATCOM، از نقطه ‌نظر بهبود پایداری گذرا (افزایش سطح گیرنده شتاب) عملکرد بهتری را از خود به نمایش می گذارد. فصل سوم به مدلسازی دینامیکی STATCOM اختصاص داشت. دراین فصل مدل هفرون-فیلیپسِ توسعه یافته یک سیستم قدرت تک ماشینه متصل به شین بینهایت و مجهز به کنترلر STATCOM به دست آمد. تحلیل پایداری سیستم مورد مطالعه نشان داد که پاسخ زمانی مربوط به تغییرات سرعت زاویه ای روتور نوسانی و نامطلوب بوده که این خود ضرورت وجود یک کنترلر به منظورمیرا کردن نوسانات سیستم را ایجاب می نمود. براساس پارامترهای کنترلی STATCOM و همانند روال طراحی یک پایدارساز سیستم قدرت دو نوع کنترلر پیشنهاد داده شد و مشاهده شد که کنترلر مربوط به پارامتر تأثیر چندان مطلوبی بر میرایی سیستم نخواهد داشت و با افزایش میزان بهره مربوط به کنترلر، سیستم کاملاً ناپایدار شده و از حالت سنکرون خارج می شود. در ادامه به منظور دستیابی به یک پاسخ زمانی با کمترین میزان فراجهش و زمان نشست، یک کنترلر هوشمند مبتنی بر منطق فازی طراحی شد و مشاهده کردیم که کنترلر فازی در مقایسه با کنترلرهای سنتی تأثیر نسبتاً زیادی بر بهبود پایداری سیستم گذاشته، به گونه ای که در همان چند نوسان اول دامنه نوسانات کاملاً میرا می شود. بعلاوه کنترل کننده فازی در عین داشتن ساختاری ساده و همچنین عدم تأثیرگذاری بر درجه پیچیدگی سیستم بر خلاف کنترلرهای سنتی، نسبت به تغییرات شرایط اولیه موجود درسیستم نیز انطباق پذیر می باشد. در نهایت در انتهای فصل تأثیر پارامترهای کنترلی STATCOM بر روی میزان مبادله توانهای اکتیو و راکتیو مبدل با شبکه بررسی شد. برای دستیابی بدین منظور متغیرهای مربوط به ولتاژ نقطه میانی خط انتقال، توانهای اکتیو و راکتیو STATCOM، بر حسب متغیرهای حالت سیستم مورد مطالعه بیان شدند. نتایج شبیه سازی نشان داد که بهبود پروفیل ولتاژ مستلزم استفاده از پارامتر کنترلی ? میباشد. در عین حال به منظور خنثی کردن تأثیر نامطلوب این پارامتر برروی میرایی نوسانات سیستم، یک کنترل کننده مبتنی بر پایدارساز سیستم قدرت نیز می بایست به منظور عملکرد مناسب کنترل کننده ولتاژ مورد استفاده قرار گیرد.

عنوان صفحه
فهرست علایم و نشانه‌ها ‌ج
فهرست جدول‌ها ‌د
فهرست شکل‌‌ها ‌ه
فصل 1- مقدمه 1
1-1- پیشگفتار 1
1-2- رویکرد پروژه 4
فصل 2- کنترل¬کننده های FACTS مبتنی بر مبدلهای منبع ولتاژی 5
2-1- کنترلرهای FACTS 5
2-2- ادوات FACTS کنترل شده با تایریستور 7
2-2-1- جبران¬کننده وارِ استاتیک (SVC) 7
2-2-2- خازن سری کنترل¬شونده با تایریستور 10
2-3- ادوات FACTS مبتنی برمبدلهای منبع ولتاژ 11
2-3-1- کنترل¬کننده موازی STATCOM (جبران¬کننده سنکرون استاتیکی) 12
2-3-2- مقایسه مشخصه ولتاژ- جریانی SVC و STATCOM 17
2-4- چشم اندازی از ادوات نیمه هادی قدرت 18
2-4-1- اصول کار مبدلهای تکفاز 25
2-4-2- آنالیز جبران¬کننده استاتیکی سه فاز – شش پالسه 26
2-4-3- مبدلهای چند پالسه 29
2-5- مدار معادل خط انتقال بلند 31
2-5-1- جبرانسازی با استفاده از STATCOM در وسط خط 33
2-5-2- جبرانسازی با استفاده از SSSC در وسط خط 35
2-5-3- جبرانسازی با استفاده از SVC در وسط خط 39
2-6- مقایسه بین جبرانسازهای SVC و STATCOM در بهبود پایداری گذرا 40
فصل 3- تحلیل پایداری سیگنال کوچک کنترلر موازی STATCOM 43
3-1- مقدمه 43
3-2- مدل ساده شده STATCOM در سیستم قدرت تک¬ماشینه متصل به شین بینهایت 46
3-2-1- تحلیل پایداری سیگنال کوچک سیستم قدرت تک¬ماشینه مجهز به STATCOM 53
3-3- طراحی یک کنترلر به منظور میراکردن نوسانات سیستم 63
3-3-1- ارزیابی کنترل¬کننده طراحی شده 66
3-4- مقدمه¬ای بر منطق فازی 69
3-4-1- تعیین پایگاه قوانین سیستم توپ و میله 75
3-4-2- ارزیابی عملکرد کنترل¬کننده فازی بر روی سیستم تک¬ماشینه مجهز به STATCOM 79
3-5- تأثیر پارامترهای کنترلی STATCOM بر روی رفتار حالت دائم سیستم تک¬ماشینه 81
3-6- تنظیم ولتاژ باس محل اتصال STATCOM با استفاده از مدل سیگنال کوچک 87
فصل 4- نتیجه گیری و پیشنهادات 97
4-1- نتیجه گیری 97
4-2- پیشنهادات 98
فهرست مراجع 99
واژه نامه فارسی به انگلیسی 101
واژه نامه انگلیسی به فارسی 102

حذف نوسانات توان و ولتاز در ژنراتورهای بادی متصل به شبکه توسط STATCOM/BESS

چکیده

امروزه با افزایش قیمت انرژی و ملاحظات زیست محیطی در درجه اول و کیفیت توان در درجه دوم ، مهندسی برق را به سوی استفاده بهینه از انرژی الکتریکی سوق داده است در این بین، با ظهور ادوات نیمه هادی های قدرت با کنترل از طریق گیت (GTO و IGBT ) باعث شده است که استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت در موارد متفاوتی مورد استفاده قرار گرفته شود دراین میان ، جبران کننده های موازی و منابع ذخیره ساز انرژی بدلیل داشتن راندمان بالا و جریان با کیفیت ، بیشتر در صنعت برق مورد استفاده قرار می گیرند در این پایان نامه، نمونه ای از یک نیروگاه بادی که مشتمل بر ( ژنراتور القایی تغذیه دوبل و جبران کننده موازی STATCOM به همراه منبع ذخیره ساز انرژی باتری ) است توسط نرم افزار گرافیکیPSCAD/EMTDC شبیه سازی شده و نتایج هر یک از کمیت های الکتریکی ( توان، ولتاژ ، فرکانس، سرعت زاویه ای رتور ) بصورت جداگانه و مستقل از یکدیگردر منحنی ها و جداولی مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است از مقایسه نتایج بدست آمده، اینگونه نتیجه گیری می شودکه با بکارگیری و استفاده صحیح از ژنراتور القایی تغذیه دوبل ،جبران کننده STATCOM و سیستم ذخیره ساز انرژی BESS بطور همزمان، اثرات مهمی را به همراه داشته است و از این طریق اهداف مورد نظر پایان نامه که کاهش نوسانات توان و ولتاژ توسطSTATCOM در نیرو گاه های بادی است تا حدودی برآورده شده و نتایج مفید زیر را نیز به همراه داشته است الف) ظرفیت تولید شبکه در حد قابل توجهی افزایش یافته که باعث پایدار ی شبکه در شرایط مختلف کاری می شودب) نوسانات هر یک از کمیت های مورد اشاره با حضور جبران کننده STATCOM و BESS در حد زیادی کاهش یافته است ج) از وجود بانک های خازنی که جهت تامین توان راکتیو ژنراتور های القایی مورد استفاده قرار می گرفته صرف نظر شده است

فصل 1: مقدمه 1
1-1 مقدمه 2
1-1 مروری بر تحقیقات انجام گرفته 4
فصل 2: تاثیر نیرو گاه بادی بر سیستم قدرت 12
2-1 مقدمه 13
2-2 نقش نیروگاه های بادی در سیستم قدرت 13
2-3 ساختار اصلی سیستم قدرت نیروگاه بادی 15
2-4 توربین های بادی مدرن 16
2-5 انواع ژنراتورهای مورد استفاده در نیروگاه های بادی 16
2-5-1 ژنراتور القایی با توربین سرعت ثابت 17
2-5-2 ژنراتور با توربین بادی سرعت متغیر ، کنترل سرعت با استفاده از تغییر مقاومت خارجی 17
2-5-3 ژنراتور القایی با توربین سرعت متغیر همراه مبدل الکترونیک قدرت با فرکانس کمتر 18
2-5-4 ژنراتور با توربین سرعت متغیر همراه مبدل الکترونیک قدرت با فرکانس بزرگتر 19
2-5-5 مقایسه ژنراتور های بکار گرفته شده در نیروگاه های بادی 19
2-6 روش ایجاد توان مکانیکی توربین بادی 20
2-6-1 استراتژی کنترل توان در توربین های بادی 22
2-6-2 محدود سازی توان تولیدی توربین بادی 23

2-7 دلایل بکار گیری ژنراتور القایی تغذیه دوبل 23
2-8 لزوم بکارگیری جبران کننده هاو منابع ذخیره ساز انرژی در نیروگاه های بادی 29
2-8-1 جبران سازهای توا ن راکتیو در نیروگاههای بادی 30
2-8-2 بانکهای خازنی سوئیچ شونده 30
2-8-3 جبران سازهای واراستاتیکی SVC 31
2-8-4 جبران کننده موازی STATCOM در نیرو گاه بادی32
2-8-5 تنظیم ولتاژ ،در جبران ساز های SVC و STATCOM 36
2-8-6 مقایسه بین جبرانسازی های توان راکتیو در نیروگاههای بادی 38
2-8-7 مدل ریاضی STATCOM 39
2-8-8 کنترلر جبران کننده موازی STATCOM 44
2-9 تلفیق جبران ساز STATCOM با منابع ذخیره ساز انرژی BESS 45
2-10 منابع ذخیره کننده انرژی(باتری) 48
2-11 نتیجه گیری 48
فصل 3 مدل شبیه سازی شده STATCOM/BESS همراه ژنراتور القایی تغذیه دوبل 49
3-1 مقدمه 50
3-2 تاثیرات جبران کننده STATCOM/BESS در شرایط عملکرد عادی ژنراتور 52
3-2-1 چگونگی وضعیت توان اکتیو در شینه تولید ( شینه ژنراتور) 52
3-2-2 وضعیت توان اکتیو در شینه تولید ( شینه ژنراتور) با حضور جبران کننده STATCOM/BESS 53
3-2-3 وضعیت توان راکتیو ژنراتور بدون حضور جبران کننده STATCOM/BESS 55

3-2-4 چگونگی وضعیت توان ر اکتیو ژنراتور با حضور جبران کننده STATCOM/BESS 56
3-2-5 ولتاژ شینه تولید در شرایط اتصال ژنراتور بدون حضور جبران کننده STATCOM/BESS 57
3-2-6 وضعیت ولتاژ ژنراتور باحضور جبران کننده STATCOM/BESS 58
3-2-7 وضعیت سرعت زاویه ای ژنراتور بدون حضور STATCOM/BESS 59
3-2-8 وضعیت سرعت زاویه ای ژنراتور با حضور از جبران کننده STATCOM/BESS 60
3-2-9 مقایسه کمیت های توان ،ولتاژ و سرعت زاویه ای ژنراتور بر اساس مقادیر عددی 61
3-3 بررسی تاثیرات جبران کننده STATCOM/BESS بر فرکانس شبکه مورد مطالعه 63
3-3-1 محل اتصال کوتاه در شینه بار وتاثیرات جبران کننده STATCOM/BESS بر فرکانس شینه بار 63
3-3-2 محل اتصال کوتاه در محل شینه بار ، تاثیر جبران کننده بر فرکانس شینه- ژنراتور 64
3-3-3 محل وقوع اتصال کوتاه در شینه -بار مقایسه تاثیر جبران کننده بر فرکانس شینه مرجع 65
3-3-4 محل وقوع اتصال کوتاه درشینه ژنراتور، تاثیر جبران کننده بر فرکانس شینه بار 65
3-3-5 محل وقوع اتصال کوتاه در شینه- ژنراتور ، تاثیر جبران کننده بر فرکانس شینه-ژنراتور 66
3-3-6 محل وقوع اتصال کوتاه درشینه ژنراتور ،تاثیر جبران کننده بر فرکانس شینه مرجع 68
3-3-7 محل وقوع اتصال کوتاه درشینه ژنراتور ، مقایسه تاثیرات جبران کننده بر فرکانس شینه مرجع 69
3-4 بررسی تاثیرات جبران کننده STATCOM/BESS برنوسانات( توان ، ولتاژ وسرعت زاویه ای روتور و جریان ) در هنگام وقوع اتصال کوتاه 69
3-4-1 بررسی نوسانات توان اکتیو در هنگام وقوع اتصال کوتاه درمحل شینه -ژنراتور 70
3-4-2 بررسی نوسانات توان راکتیو در هنگام وقوع اتصال کوتاه درمحل شینه- ژنراتور 71
3-4-3 بررسی نوسانات ولتاژ در هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- ژنراتور 72

3-4-4 بررسی نوسانات سرعت روتوردر هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- ژنراتور 73
3-5 بررسی نوسانات توان اکتیو شینه ژنراتور درهنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- بار 74
3-5-1 بررسی نوسانات توان راکتیو در هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- بار 75
3-5-2 بررسی نوسانات ولتاژ در هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- بار 76
3-5-3 بررسی نوسانات سرعت زاویه ای رتوردر هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- بار 77
3-5-4 بررسی نوسانات جریان ژنراتور در هنگام وقوع اتصال کوتاه در محل شینه- بار 78
3-6 نتیجه گیری 79
فصل 4 جمع‌بندی و پیشنهادها 82
4-1 جمع بندی 83
4-2 پیشنهادها 84
مراجع 86
پیوست‌ها 92

 

مطالعه و شبیه‌سازی پایداری ولتاژ سه فاز با نصب STATCOM در یک سیستم قدرت

چکیده

در سال‌های اخیر با توجه به رشد میزان بار و هزینه بالای احداث نیروگاه‌ها و خطوط انتقال، شبکه‌های قدرت بعضاً در نزدیکی حاشیه پایداری ولتاژ خود بهره‌برداری می‌شوند و لذا این شکل از پایداری در سال-های اخیر بسیار مورد توجه قرارگرفته استدلیل اصلی ناپایداری ولتاژ، عدم توانایی سیستم قدرت در تامین توان راکتیو مورد تقاضا است به همین منظور، جبران‌سازی توان راکتیو در شبکه‌های قدرت جهت جلوگیری از فروپاشی ولتاژ و کاهش تلفات از اهمیت خاصی برخورداراست در این میان سیستم‌های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر FACTS))، راه-حلی مناسب جهت جبران‌سازی توان راکتیو به منظور برقراری پایداری ولتاژ می‌باشدSTATCOM (جبران‌سازسنکرون‌ استاتیکی توان راکتیو) یکی از انواع مهم ادوات FACTS می‌باشد، که نقش موثری در پایداری ولتاژ دارد نقش اصلی STATCOM در واقع پشتیبانی ولتاژ در نقاط بحرانی استتحلیل پایداری ولتاژ از دو منظر استاتیکی و دینامیکی قابل بررسی است معمولاٌ دینامیک‌های سیستم که بر پایداری ولتاژ اثر می‌گذارند، کند هستند، بنابراین بسیاری از جنبه‌های مسئله را می‌توان به طور موثر با به کارگیری روش‌های استاتیکی تحلیل کرد و عوامل موثر بر ناپایداری ولتاژ را شناسایی نموددر این پایان‌نامه، تأثیر STATCOMدرشبکه‌های قدرت، با هدف بهبود پایداری استاتیکی ولتاژ و کاهش تلفات بررسی می‌گرددسیستم‌های مورد آزمایش، یک سیستم 9 شینه ویک سیستم عملی 24 شینه می‌باشند در گام نخست به منظور تحلیل استاتیکی ولتاژ، STATCOM در معادلات پخش بارنیوتن رافسون مدل سازی می‌شود سپس تحلیل استاتیکی پایداری ولتاژ به روش آنالیز مدال انجام می‌گردد به کمک این روش نواحی بحرانی شبکه و در نتیجه بهترین مکان برای نصبSTATCOM شناسایی می‌شود نتایج شبیه‌سازی‌ها تأثیر قابل‌توجه STATCOMرا در بهبود پایداری ولتاژ، اصلاح پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات اکتیو و راکتیو تایید می‌نمایند

1 مقدمه 1
2 پايداري ولتاژ 11
2-1 مقدمه 11
2-2 مفاهیم اساسی پایداری ولتاژ 13
2-2-1 پايداري ولتاژ 13
2-2-2 ناپايداري ولتاژ 14
2-2-3 هدف از بررسي پايداري ولتاژ 15
2-2-4 فروپاشي ولتاژ16
2-2-5 امنیت ولتاژ16
2-3 دسته بندی پایداری ولتاژ 16
2-3-1 ناپايداري ولتاژ گذرا 18
2-3-2 ناپايداري ولتاژ ميان مدت 18
2-3-3 ناپايداري ولتاژ بلندمدت 18
2-4 اهميت پايداري ولتاژ در سيستم هاي قدرت توسعه يافته 19
2-5 تحلیل پایداری ولتاژ 20
2-5-1 تحليل ديناميكي پايداري ولتاژ 20
2-5-2 تحليل استاتیکی پايداري ولتاژ 21
2-5-2-1 منحني‌هاي P-V23
2-5-2-2 منحني‌هاي V-Q 26
2-5-2-3 تحليل مدال 28
2-5-2-3-1 ضريب مشاركت شين34
2-5-2-3-2 ضرایب مشارکت شاخه35
2-5-2-3-3 ضرايب مشارکت ژنراتور36
2-5-2-3-4 جمع بندی آنالیز مدال 37
3 STATCOM واصول عملكرد آن 38
3-1 مقدمه 38
3-2 STATCOM و نحوه عملكرد آن 41
3-2-1 اصول عملكرد vsc 44
3-2-2 رویکرد اصلی کنترلVSC 44
3-3 مشخصه V-I STATCOM 48
3-4 تاثير ادوات FACTS در بهبود پايداري ولتاژ سيستم 49
4 مدل سازي STATCOM در معادلات پخش بار 51
4-1 مقدمه 51
4-2 پخش بار AC 52
4-3 محاسبات پخش بار براي سيستم هاي قدرت شامل ………… STATCOM 53
4-3-1 مدل سازی STATCOM در معادلات پخش بار 56
4-4 الگوريتم پخش بار نيوتن رافسون با STATCOM 63
5 شبیه سازی 67
5-1 مقدمه 67
5-2 سيستم تست 9 شينه 68
5-2-1 بخش اول: سيستم در وضعيت بار پايه69
5-2-1-1 آنالیز مدال سيستم 9 شينه در حالت بار پایه 70
5-2-2 بخش دوم: سيستم در وضعيت بار بحراني 76
5-2-2-1 آنالیز مدال سيستم 9 شينه در وضعیت بار بحرانی 77
5-3 سيستم تست عملي 24 شينه 82
5-3-1 بخش اول: سيستم در وضعيت بار پايه83
5-3-1-1 آنالیز مدال سيستم 24 شينه در حالت بار پایه 86
5-3-2 پخش دوم: افزايش باراكتيو و راكتيودر شين¬هاي ضعيف سيستم 93
5-3-3 پخش سوم : قطعي خطوط بر مبناي ضريب مشاركت خطوط97
6 نتیجه گیری و پیشنهادات 103
6-1 نتیجه گیری 103
6-2 پیشنهادات 104
پيوست 105
مراجع 108

بررسی وقوع پدیده SSR در شبکه‌های قدرت و میراسازی نوسانات آن با استفاده از STATCOM

چکیده

در اوایل قرن بیستم میلادی و هم‌زمان با رشد صنعت روند استفاده از انرژی الکتریکی رو به افزونی نهاد. افزایش روزافزون واحدهای تولید انرژی از عواملی است که شرکت‌های تولید انرژی را به سمت استفاده از خازن‌های سری در خطوط انتقال سوق می‌دهد. ازجمله معایبی که خازن‌های سری در سیستم قدرت به وجود می‌آورند، پدیده تشدید زیر سنکرون (SSR) می‌باشد. این پدیده که در سال‌های 1970 و 1971 سبب شکست شفت در نیروگاه موهاوی در آمریکا شد، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفت و روش‌های متعددی برای میراسازی نوسانات ناشی از این پدیده ارائه شد. در سال های اخیر و با معرفی ادوات FACTS و استفاده از آن‌ها به‌منظور کنترل توان و ولتاژ خط انتقال، بسیاری از پژوهشگران سعی در میرا سازی نوسانات زیر سنکرون با استفاده از این ادوات نموده‌اند. برای رنج وسیعی از نقاط کار، کنترل‌کننده‌های PID مورداستفاده در ادوات FACTS مگر به ‌شرط تنظیم دوباره پارامترها با مشکل میرایی غیر بهینه در عملکرد میرا ساز مواجه هستند. هم‌چنین کنترل‌کننده‌های فازی در صورت تغییر شرایط کار، نیازمند تنظیم offline قوانین فازی به‌منظور حفظ پایداری سیستم می‌باشند. برای غلبه بر این مشکل، در این پایان‌نامه از یک کنترل‌کننده PI به همراه یک حلقه فیدبک خودتنظیم (ST) تشکیل‌شده از یک شناساگر و الگوریتم کنترل‌کننده شیفت دهنده قطب (PS) استفاده‌شده است. سیستم موردمطالعه در این پایاننامه، سیستم استاندارد مطالعه نوسانات زیر سنکرون در شبکه قدرت می‌باشد که توسط کارگروه IEEE تعریف‌شده است. در این پایان‌نامه در ابتدا پدیده نوسانات زیر سنکرون در شبکه مورد نظر بررسی می شود. در ادامه با استفاده از STATCOM سعی در پایدارسازی سیستم قدرت و میرا سازی نوسانات آن شده است. نشان داده می‌شود که کنترل‌کننده خود تنظیم ارائه‌شده در این پایان‌نامه، می‌تواند در صورت تغییر نقطه کار، پایداری سیستم را حفظ نموده و دامنه نوسانات توان را کاهش می‌دهد

فصل اول : مقدمه 1
1‌-1‌ مقدمه 3
فصل دوم: معرفی SSR و روش‌های میرا سازی آن 7
2‌-1‌ مقدمه 9
2‌-2‌ معرفی انواع نوسانات و ناپایداری‌ها در شبکه قدرت 10
2‌-3‌ معرفی پدیده تشدید زیر سنکرون و انواع آن 11
2‌-3‌-1‌ معرفی پدیده SSR 13
2‌-3‌-2‌ بررسی اثر خود تحریکی (حالت پایدار) 15
2‌-3‌-2‌-1‌ اثر ژنراتور القایی (IG Effect SSR) 16
2‌-3‌-2‌-2‌ برهم‌کنش پیچشی (TI) 17
2‌-3‌-3‌ اثر تقویت گشتاور 17
2‌-3‌-4‌ تداخل نوسانات پیچشی با قسمت‌های دیگر سیستم توربو-ژنراتور 18
2‌-4‌ روش‌های آنالیز پدیده SSR 19
2‌-4‌-1‌ آنالیز مقادیر ویژه 19
2‌-4‌-2‌ آنالیز اسکن فرکانسی 20
2‌-4‌-3‌ آنالیز شبیه‌سازی حالت گذرا 20
2‌-5‌ روش‌های مقابله با پدیده SSR 21
2‌-5‌-1‌ فیلترینگ 22
2‌-5‌-2‌ میرا سازی 22
2‌-5‌-3‌ استفاده از ادوات رله و حفاظت 22
فصل سوم: معرفی ادوات FACTS مورداستفاده درمیراسازی SSR 25
3‌-1‌ مقدمه 27
3‌-2‌ معرفی ادوات FACTS 27
3‌-3‌ انواع ادوات FACTS از دیدگاه نوع کنترل‌کننده 29
3‌-3‌-1‌ کنترل‌کننده‌های FACTS مبتنی بر سوییچ های تریستوری 29
3-3-2 کنترل کننده های FACTS مبتنی بر مبدل‌های منبع ولتاژی 32
3-3-2-1 معرفی STATCOM 33
فصل چهارم: مدل سازی اجزای مختلف سیستم قدرت 38
4-1 مقدمه 41
4‌-2‌ مدل‌سازی ماشین سنکرون 41
4‌-2‌-1‌ مدل سازی بخش الکتریکی ماشین سنکرون 42
4-2-1-1 تبدیل پارک 46
4‌-2‌-1‌-2‌ انتقال شارهای پیوندی به مرجع d-q 47
4‌-2‌-1‌-3‌ انتقال معادلات ولتاژ استاتور به مرجع d-q 49
4-2-1-4 نحوه انتخاب ثابت های مربوط به ژنواتور سنکرون 52
4‌-2‌-1‌-5‌ معادلات الکتریکی ماشین سنکرون مدل (2-2) 53
4‌-2‌-2‌ مدل سازی سیستم جرم – فنر (شفت سیستم) 55
4‌-2‌-3‌ مدل سازی سیستم توربین – گاورنر 58
4‌-2‌-4‌ مدل سازی خط انتقال جبران سازی شده 60
4‌-2‌-5‌ سیستم تحریک و پایدارساز سیستم قدرت 61
فصل پنجم :معرفی کنترل کننده پیشنهادی و نتایج آنالیز SSR 65
5‌-1‌ مقدمه 67
5‌-2‌ سیستم استاندارد مطالعه SSR (IEEE first benchmark model) 67
5‌-3‌ آنالیز مقادیر ویژه 69
5‌-3‌-1‌ بررسی وقوع SSR از نوع IG با استفاده از آنالیز مقادیر ویژه 69
5‌-3‌-2‌ بررسی وقوع SSR از نوع TI با استفاده از آنالیز مقادیر ویژه 71
5‌-4‌ آنالیز شبیه‌سازی حالت گذرای سیستم 73
5‌-4‌-1‌ بررسی وقوع SSR ناشی از حالت گذرای سیستم 73
5‌-5‌ در نظر گرفتن اثرSTATCOM برای میرا سازی نوسانات SSR 80
5‌-5‌-1‌ استفاده از STATCOM به‌منظور کنترل ولتاژ خط 81
5‌-5‌-2‌ مدل‌سازی دینامیکی STATCOM 82
5‌-5‌-3‌ کنترل‌کننده مورداستفاده برای STATCOM 83
5-5-4 آنالیز مقادیر ویژه با حضور STATCOM 84
5‌-5‌-5‌ آنالیز شبیه‌سازی حالت گذرای سیستم با STATCOM 85
5-6 طراحی کنترل‌کننده اضافی مبتنی جبران سازهای پیش فاز-پسفاز برای STATCOM به‌منظور میرا سازی SSR 89
5‌-6‌-1‌ آنالیز مقادیر ویژه سیستم با کنترل‌کننده اضافی مبتنی بر Lead-Lag 90
5‌-6‌-2‌ آنالیز شبیه‌سازی حالت گذرای سیستم با کنترل‌کننده اضافی مبتنی بر Lead-Lag 91
5‌-7‌ طراحی کنترل‌کننده خودتنظیم برای STATCOM به‌منظور میراسازی SSR 93
5‌-7‌-1‌ مدل در نظر گرفته‌شده برای سیستم 95
5‌-7‌-2‌ شناساگر استفاده‌شده در سیستم 96
5‌-7‌-3‌ روش کنترل خودتنظیم انتقال‌دهنده قطب 97
5‌-7‌-4‌ نتایج آنالیز سیستم مورد مطالعه مجهز به کنترل‌کننده خودتنظیم 102
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها 107
6‌-1‌ نتیجه‌گیری 107
6‌-2‌ پیشنهاد‌ها 108
منابع و مراجع 111
پيوست‌ها 117

 

تلفیق جبرانساز سنکرون استاتیکی(STATCOM) با ذخیره‌ساز انرژی مغناطیسی ابررسانا (SMES) برای بهبود نوسانات محلی فرکانس

چکیده

امروزه پیشرفت تکنولوژی، استفاده از سیستم‌های جدید ذخیره انرژی (ESS) را در شبکه قدرت الکتریکی ممکن می‌سازد. بعلاوه با تلفیق ESS با سیستم‌های انتقال انعطاف پذیر( AC (FACTS، که مبتنی بر مبدل‌های الکترونیک قدرت می‌باشند، امکان تبادل توان اکتیو و راکتیو با شبکه قدرت بطور مستقل از هم وجود دارد. در این پایان نامه ترکیب ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ابررسانا (SMES) و جبرانساز سنکرون استاتیکی (STATCOM) به منظور تبادل همزمان توان اکتیو و راکتیو و همچنین تأثیر آن در بهبود نوسانات محلی فرکانس، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا سیستم تبدیل توان PCS) SMES/STATCOM )و الگوریتم کنترلی مربوط به آن توسط نرم افزار SIMULINK/MATLAB شبیه سازی شده است. رفتار SMES/STATCOM در یک شبکه آزمون، مورد ارزیابی قرار گرفته و عملکرد آن در بهبود فرکانس، در حضور سیستم گاورنری ژنراتور بررسی شده است.

فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه 1
1-2- تاریخچه 2
1-3- هدف از انجام پروژه 4
فصل دوم: مبانی ابررسانایی
2-1- مقدمه 5
2-2- اثر MEISSENER 7
2-3- خنک کننده¬ها 11
فصل سوم: جبرانساز سنکرون استاتیکی (STATCOM)
3-1- مقدمه ای بر ادوات FACTS 12
3-1-1- انواع کنترل کننده¬های FACTS 14
الف) کنترل کننده¬های سری 14
ب) کنترل کننده¬های موازی 14
پ) کنترل کننده¬های سری – سری 15
ت) کنترل کننده¬های سری – موازی 15
ث) شیفت دهنده فاز 15
3-1-2- ادوات سری FACTS 16
الف) جبرانساز سنکرون استاتیکی سری 16
ب) خازن سری کنترل شونده با تریستور 16
پ) خازن سری کنترل شونده با GTO 17
3-1-3- مقایسه مشخصات ادوات سری FACTS 17
3-1-4- ادوات موازی FACTS 18
الف) جبران کننده استاتیک توان راکتیو 18
ب) جبرانساز سنکرون استاتیکی 19
3-1-5- ادوات ترکیبی 20
الف) کنترل کننده یکپارچه سیلان توان 20
3-2- جبرانساز سنکرون استاتیکی 20
3-2-1- مزایای STATCOM 21
الف) کاهش فلیکر 21
ب) کنترل STATCOM برای کار با ولتاژ نامتعادل 21
پ) تنظیم کننده ولتاژ ژنراتور القایی خود تحریک برای تغذیه بارهای غیر خطی 22
3-2 -2- مدل کامل STATCOM 23
3-2-3- محاسبات STATCOM 25
فصل چهارم: ذخیره کننده انرژی مغناطیسی ابررسانا (SMES)
4-1- مقدمه 28
4-2- ساختار SMES 28
4-3- اجزاء SMES 29
4-3-1- سیم پیچ ابررسانا 30
4-3-2- سیستم تبدیل توان 31
4-3-3- واحد کنترل 34
4-3-4- نحوه تولید سیگنال سوئیچینگ 35
4-3-5- سیستم سردکننده 36
4-3-6- کلید کنار گذر 37
4-3-7- کاربرد¬های SMES 38
فصل پنجم: مدلسازی عناصر و تلفیق SMES با STATCOM
5-1- مقدمه 39
5-2- مدل پایه ای تلفیق SMES با STATCOM 39
5-3- اینورتر منبع ولتاژ (VSI) 41
5-4- عملکرد چاپر DC-DC 43
5-5- کنترل STATCOM / SMES 45
5-5-1- کنترل داخلی 45
5-5-2- کنترل خارجی 46
5-2- مدلسازی SMES و STATCOM در محیط SIMULINK/MATLAB 48
فصل ششم: شبیه سازی مدار نمونه جهت بررسی تأثیر SMES/STATCOM در بهبود نوسانات محلی فرکانس
6-1- مقدمه 52
6-2- پیاده سازی سیستم 52
6-3- شبیه سازی شبکه بدون SMES و STATCOM 54
6-3-1- شبیه سازی شبکه بدون برنامه بارزدایی 54
6-3-2- شبیه سازی شبکه با وجود برنامه بارزدایی 58
6-4- شبیه سازی شبکه با وجود STATCOM 64
6-5- شبیه سازی شبکه با وجود STATCOM و SMES 70
6-6- بررسی تأثیر مقاومت SMES 75
فصل هفتم: نتیجه¬گیری و پیشنهادات
7-1- نتیجه گیری 79
7-2- پیشنهادات 80
پیوست 81
مراجع 87

 

طراحی یک کنترلر بهینه بر مبنای مدل میانگین STATCOM با قید کاهش تلفات

چکیده

این پایان‌نامه، یک کنترلر بهینه‌ی ردیاب متغیر با زمان را برای یک STATCOM متصل به باس بار شبکه پیشنهاد می‌دهد. کنترلرهای بهینه شامل یک (زاویه‌ی کنترلی α) و یا دو ورودی کنترلی (زاویه‌ی کنترلی α و شاخص مدولاسیون دامنه A_m) می‌باشند. طراحی کنترلرهای بهینه بر مبنای مدل‌های فضای حالت میانگینی صورت می‌گیرد که بر اساس ولتاژها و یا جریان‌های بار به عنوان ورودی‌های اغتشاشی مدل در کنار ورودی‌های کنترلی، گسترش می‌یابند. برای به‌دست آوردن تغییرات ورودی‌های اغتشاشی وابسته به ورودی‌های کنترلی، یک مدل مداری میانگین که می‌تواند به‌جای یک مدل واقعی STATCOM به باس بار شبکه متصل شود، معرفی می‌شود. هر دوی مدل‌های فضای حالت میانگین Non-affine به‌وجود آمده، برای به‌دست آوردن مدل-های میانگین Affine، تقریب زده می‌شوند. نمایش گسسته‌ای از هر یک از مدل‌های فضای حالت میانگین Affine نتیجه شده، به منظور طراحی کنترل بهینه بر مبنای قوانین کنترل دیجیتال، معرفی می‌شود. کنترلرهای بهینه‌ی طراحی‌شده با استفاده از شبیه-سازی‌های انجام گرفته در نرم‌افزاز MATLAB ارزیابی و مقایسه می‌شوند. این پایان‌نامه هم‌چنین نتایج اولیه‌ی حاصل از پیاده-سازی کنترلر بهینه‌ی طراحی شده بر مبنای مدل میانگین با ورودی ولتاژهای بار را بر روی پردازنده‌ی سیگنال دیجیتال (DSP) سری TM320F28335 به منظور کنترل یک نمونه آزمایشگاهی STATCOM (15 کیلوولت آمپر) ارائه می‌دهد. در مقایسه با کنترلر بهینه‌ی طراحی شده بر اساس مدل ASSAM-LVI، طراحی کنترلر بهینه بر مبنای مدل‌ ASSAM-LCI نیازمند در نظرگرفتن تعداد نقاط کار α_0 بیشتری در بازه‌ی αε[-1.5^°,1.5^° ] می‌باشد، تا کنترلرهای مورد نظر دقت مشابه در دنبال کردن جریان‌های مرجع داشته باشند. هم‌چنین کنترلر بهینه با دو ورودی کنترلی در مقایسه با کنترلر بهینه‌ی شامل یک ورودی کنترلی، امکان کنترل ولتاژ DC و توان تلفاتی STATCOM در حالت دینامیکی را مستقل از سیگنال‌های مرجع جریان جبران‌ساز به‌وجود می‌آورد.

فهرست جدول¬ها ‌د
فهرست شکل¬ها ‌ه
فهرست علایم و نشانه‌ها ‌ی
فصل 1- مقدمه 1
1-1- کلیات 1
1-2- جبران کننده¬ی سنکرون استاتیکی (STATCOM) 3
1-3- مروری کلی بر روش¬های کنترلی STATCOM 4
1-4- هدف و نوآوری پایان¬نامه 5
1-5- ساختار پایان¬نامه و روند ارائه¬ی مطالب 6
فصل 2- روش¬های کنترلی STATCOM مبتنی بر مدل d-q 8
2-1- مقدمه 8
2-2- مختصات d-q و تعریف جریان راکتیو لحظه ای 8
2-3- مدل سازی STATCOM در مختصات d-q 10
2-4- روش¬های کنترلی شامل دو پارامتر کنترلی (α و A_m) 12
2-5- روش¬های کنترلی شامل یک پارامتر کنترلی (α) 15
2-5-1- کنترلر PI 16
2-5-2- کنترلرهای مبتنی بر فیدبک حالت 16
2-6- جمع¬بندی فصل 18
فصل 3- مدل¬سازی میانگین STATCOM متصل به باس شبکه¬ی قدرت 19
3-1- مقدمه 19
3-2- مدل فضای حالت میانگین با ورودی ولتاژهای بار 20
3-3- مدل فضای حالت میانگین با ورودی جریان¬های بار 22
3-4- مدل مداری میانگین STATCOM متصل به باس بار سیستم قدرت 24
3-5- شبیه سازی مدل¬های SSAM-LVI و SSAM-LCI 25
3-6- جمع¬بندی فصل 30
فصل 4- تقریب مدل¬های میانگین Non-affine به شکل مدل¬های Affine 31
4-1- مقدمه 31
4-2- تقریب معادلات فضای حالت میانگین STATCOM با معادلات حالت Affine 32
4-2-1- مدل Affine فضای حالت میانگین STATCOM با ورودی ولتاژهای سه¬فاز بار 32
4-2-2- مدل Affine فضای حالت میانگین STATCOM با ورودی جریان¬های سه¬فاز بار 35
4-3- ارزیابی و مقایسه¬ی مدل¬های ASSAM با استفاده از نتایج شبیه¬سازی 35
4-4- جمع¬بندی فصل 39
فصل 5- طراحی کنترلر بهینه بر مبنای مدل¬های فضای حالت میانگین STATCOM با هدف ردیابی جریان¬های مرجع AC 40
5-1- مقدمه 40
5-2- نمایش گسسته¬ی مدل خطی¬شده¬ی فضای حالت میانگین STATCOM 40
5-3- بررسی کلی روند طراحی کنترلر بهینه 41
5-4- طراحی کنترلر بهینه ردیاب متغیر با زمان بر مبنای مدل¬های خطی¬شده¬ی فضای حالت میانگین STATCOM 43
5-5- شبیه¬سازی حلقه¬ی کنترل جریان STATCOM مبتنی بر کنترلر بهینه¬ی ردیاب 47
5-5-1- نمونه¬ی عملکرد اول 47
5-5-2- نمونه¬ی عملکرد دوم 51
5-6- جمع¬بندی فصل 57
فصل 6- کنترلر بهینه¬ی ردیاب با قید کاهش تلفات توان 58
6-1- مقدمه 58
6-2- بررسی تغییرات توان تلفاتی STATCOM نسبت به تغییرات پارامترهای کنترلی در حالت دینامیکی و ماندگار 58
6-3- طراحی کنترلر بهینه¬ی STATCOM با قید کاهش تلفات توان 62
6-4- شبیه¬سازی سیستم کنترلی STATCOM مبتنی بر کنترلر بهینه¬ی ردیاب با قید کاهش تلفات توان 63
6-4-1- نمونه¬ی عملکرد اول 64
6-4-2- نمونه¬ی عملکرد دوم 69
6-5- کنترل حلقه بسته¬ی ولتاژ مبتنی بر کنترلر بهینه¬ی ردیاب با دو ورودی کنترلی 73
6-5-1- شبیه¬سازی حلقه¬ی کنترل ولتاژ 74
6-6- کنترل توان راکتیو با استفاده از سیستم کنترلی مبتنی بر کنترلر بهینه¬ی ردیاب با دو ورودی کنترلی 78
6-6-1- شبیه¬سازی عملکرد کنترلر در تصحیح ضریب توان باس بار 79
6-7- جمع¬بندی فصل 82
فصل 7- پیاده¬سازی کنترلر بهینه¬ی طراحی شده بر روی پردازنده¬ی سیگنال دیجیتال (DSP) سری TMS320F28335 83
7-1- مقدمه 83
7-2- بخش¬های مختلف نمونه آزمایشگاهی STATCOM 84
7-3- نتایج عملی حاصل از پیاده¬سازی کنترلر برای نمونه¬ی آزمایشگاهی 88
فصل 8- نتیجه¬گیری و پیشنهادات 92
8-1- جمع بندی و نتیجه گیری 92
8-2- پیشنهادات 93
فهرست مراجع 95
واژه نامه فارسی به انگلیسی 97
واژه نامه انگلیسی به فارسی 99

کنترل توان راکتیو توربین‌های بادی نوع ژنراتور القایی دو سو تغذیه با استفاده از روش ترکیبی کنترل برداریو کنترل مستقیم توان در حضور جبران ساز STATCOM

چکیده

امروزه ژنراتور القایی دو سو تغذیه یکی از محبوب‌ترین ژنراتورها در سیستم توربین بادی سرعت متغییر است. مزایای استفاده از آن هزینه کم، وزن کم و راندمان بالا است. بااین‌حال برای کنترل این نوع توربین روش‌های مختلفی ارائه‌شده است که هر کدام مزایا و معایب مخصوص به خود را دارند. در این پایان‌نامه عملکرد ژنراتور القایی دو سو تغذیه با استفاده از ترکیب روش کنترل برداری و کنترل مستقیم توان مورد ارزیابی قرارگرفته است. روش پیشنهادی به‌منظور کنترل توان راکتیو فقط برای مبدل سمت روتور ژنراتور دو سو تغذیه مورداستفاده قرار می‌گیرد. سیستم کنترل با توجه به کنترل جریان مستقیم با انتخاب بردار ولتاژ مناسب از جدول سوئیچینگ به دست می‌آید. درواقع، روش پیشنهادی شامل مزایای کنترل برداری و کنترل مستقیم توان در یک سیستم یکپارچه است. مزایای آن در مقایسه با کنترل برداری شامل پاسخ دینامیکی سریع، پایدار در مقابل تغییرات ماشین، محاسبات کمتر و پیاده‌سازی ساده است. از سوی دیگر، مزایای آن در مقایسه با روش کنترل مستقیم توان شامل اعوجاج هارمونیکی کمتر و ریپل توان پایین است. با توجه به کنترل توان راکتیو بهتر نسبت به روش‌های دیگر، روش پیشنهادی می‌تواند به استفاده کامل از توانایی کنترل توان راکتیو ژنراتور القایی دو سو تغذیه با استفاده از حداقل ظرفیت STATCOM منجر شود. همچنین عملکرد روش پیشنهادی در شرایط بروز خطا دارای بازیابی سریع و دقیق پس از پاک‌سازی خطا است. شبیه‌سازی و مطالعه موردی بر روی نرم‌افزار متلب انجام‌شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی تمامی موارد ذکرشده را اثبات می‌کند.

فصل اول: کلیات پژوهش
1-1- مروری بر کنترل توان راکتیو 2
1-2- اهمیت کنترل توان راکتیو 3
1-3- اهداف و ضرورت‌های انجام پروژه 5
1-4- محتوای پایان‌نامه 6

فصل دوم: مبانی نظری پژوهش
2-1- معرفی انرژی باد و چگونگی به وجود آمدن آن 8
2-2- وضعیت پتانسیل انرژی بادی در ایران و جهان 8
2-3- مزایا و معایب انرژی باد 10
2-4- توربین‌های بادی 10
2-4-1- انواع توربین‌های بادی 11
2-4-1-1- توربین بادی سرعت ثابت 11
2-4-1-2- توربین بادی سرعت متغییر 11
2-5- انواع ژنراتورهای مدرن 12
2-5-1- نوع A (سرعت ثابت) 12
2-5-2- نوع B (سرعت متغییر محدود) 13
2-5-3- نوع C (سرعت متغییر با مبدل فرکانسی با ظرفیت کسری) 14
2-5-4- نوع D (سرعت متغییر با مبدل فرکانسی با ظرفیت کامل) 15
2-6- مروری بر کارهای انجام‌شده 15

فصل سوم: مواد و روش پژوهش
3-1- معرفی سیستم توربین بادی و ژنراتور تغذیه دوگانه 27
3-1-1- مدل توربین 27
3-1-2- سیستم ژنراتور تغذیه دوگانه برای توربین‌های بادی 28
3-1-3- مدل‌سازی ریاضی DFIG 30
3-1-4- جهت فلوی توان در ژنراتور القایی دو سو تغذیه 33
3-1-5- سیستم کنترل DFIG 36
3-2- کنترل برداری 36
3-2-1- مقدمه 36
3-2-2- مفهوم کنترل برداری 37
3-2-3- مدل‌سازی دینامیکی و کنترل مبدل‌های سمت روتور و سمت شبکه 41
3-2-3-1- طراحی مبدل سمت روتور 41
3-2-3-2- طراحی مبدل سمت شبکه 43
3-2-3-2-1- طراحی حلقه‌ی کنترل درونی 43
3-2-3-2-2- طراحی حلقه‌ی کنترل بیرونی 44
3-3- کنترل مستقیم توان 45
3-3-1- مقدمه 45
3-3-2- روش کنترل مستقیم توان با استفاده از جدول کلیدزنی بهینه 46
3-4- ترکیب روش کنترل برداری و کنترل مستقیم توان 54
3-4-1- کنترل برداری مورداستفاده در روش پیشنهادی 54
3-4-2- کنترل مستقیم توان بکار گرفته‌شده در روش پیشنهادی 56
3-4-3- تطابق معادلات ریاضی کنترل برداری و کنترل مستقیم توان 59
3-4-4- سیستم کنترل ارائه‌شده 61
3-4-4-1- ایده اصلی 61
3-4-4-2- ساختار سیستم کنترلی 62
3-5- مروری بر STATCOM 63
3-5-1- مقدمه 63
3-5-2- مدل‌سازی و کنترل STATCOM 64

فصل چهارم: نتایج و یافته‌های پژوهش
4-1- مقدمه 67
4-2- بررسی روش های کنترلی در شرایط عملکرد عادی 68
4-3- بررسی مقایسه ای روش پیشنهادی با روش کنترل برداری 74
4-4- بررسی مقایسه ای روش پیشنهادی با روش کنترل مستقیم توان 77
4-5- بررسی روش پیشنهادی در شرایط بروز خطا در حضور جبرانساز STATCOM 78
4-5-1- خطای تکفاز به زمین 78
4-5-2- خطای دو فاز به زمین 80
4-5-3- خطای سه فاز به زمین 81
4-6- بررسی روش پیشنهادی با و بدون STATCOM 82

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و بحث
5-1- نتیجه‌گیری 85
5-2- پیشنهادات 86

فهرست منابع و مآخذ 88

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

تومان49,000 تومان39,000افزودن به سبد خرید


————————————————————————————————————————————–