تحقیق کنترل فرکانس بار در سیستم های قدرت (LFC)

توضیحات:

پایان نامه کنترل فرکانس بار در سیستم های قدرت (LFC) در 62 صفحه در قالب wordو قابل ویرایش همراه با و توضیحات کامل

معرفی موضوع و انگیزه تحقیق

مقدمه

سیستم های قدرت از واحدهای نیروگاهی تشکیل شده که بصورت مداوم با یکدیگر در ارتباط بوده و فلوی توان الکتریکی دائماً در بین آن ها در حال جابجایی است.تمامی سیستم ها باید به گونه ای پیاده سازی شوند که نه تنها در شرایط عادی بلکه پس از اعمال شدن ورودی های ناخواسته یا اختلالات نیز پایدار باقی مانده و یا در سریعترین زمان ممکن به شرایط پایدار نامی بازگردند. سیستم های قدرت نیز از این قاعده مستثنی نیستند و پایداری در آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که ساخت و بهره برداری سیستم های قدرت نسبت به سایر سیستم ها دارای هزینه های بسیار سنگینتر و گزافتری بوده و اگر قرار باشد یک ورودی ناخواسته بتواند یک سیستم قدرت را به ناپایداری بکشاند، در گذر زمان دامنه ی این ناپایداری رفته رفته افزایش یافته و در نهایت حتی می تواند موجب فروپاشی شبکه ی قدرت گردد که این امر موجب به وجود آمدن هزینه های بسیار زیاد خواهد شد.

سوال مهمی که اینجا مطرح می گردد این است که پایداری در یک سیستم قدرت با بررسی کدام فاکتورهای موجود در آن تعریف می شود؟ برای پاسخ به این سوال باید به این نکته توجه داشت که بزرگترین بخش توان الکتریکی تولید شده در یک سیستم قدرت توسط تعداد بسیار زیادی ژنراتور سنکرون تامین می گردد. فرکانس توان الکتریکی خروجی یک ژنراتور سنکرون برابر با فرکانس سرعت مکانیکی ورودی به آن در ضریبی ثابت    می باشد. حال اگر یک ژنراتور سنکرون مجبور به تولید توان الکتریکی با فرکانسی خاص (فرکانس شبکه) شود- برای مثال زمانی که یک ژنراتور سنکرون به یک شبکه قدرت متصل شده باشد- اگر فرکانس سیستم قدرت که برابر با فرکانس توان الکتریکی خروجی آن است دچار انحراف گردد در حالیکه سرعت مکانیکی ورودی به شافت رتور آن ثابت مانده باشد، باعث ایجاد اختلاف سرعت بین میدآن های مغناطیسی دوار ناشی از استاتور و رتور در فاصله هوایی موجود در آن می شود. اگر این اختلاف کم باشد و یا سریعاً مرتفع شود ژنراتور سنکرون فوق در حالت پایدار کاری خود قرار خواهد داشت. ولی اگر این اختلاف از حدی بیشتر شود آنگاه میدان مغناطیسی دوار ناشی از رتور دیگر قادر نخواهد بود که در حالت کوپل با میدان مغناطیسی دوار ناشی از استاتور باقی بماند. اینجاست که ژنراتور سنکرون فوق قادر به تامین و تزریق توان الکتریکی در سیستم قدرت نخواهد بود و در خروجی خود هیچ توانی را به شبکه نمی دهد. در پی این رخداد وقتی توان الکتریکی خروجی-که همان توان مقاوم است- از روی ژنراتور برداشته شود با توجه به ثابت ماندن توان ورودی، سرعت دوران شافت روتور بصورت ناگهانی زیاد شده که این خود می تواند باعث ترک برداشتن شافت رتور و حتی تخریب شدن کل ژنراتور سنکرون می شود.

فهرست مطالب:

فصل اول

معرفی موضوع و انگیزه تحقیق            7

1-1- مقدمه          7

1-2- مدل سازی قسمت های مختلف سیستم قدرت         11

1-2-1- مبانی اساسی کنترل سرعت  11

1-2-2- پاسخ بار به انحرافات فرکانس   14

1-2-3- گاورنر سرعت ثابت (Isochronous)       15

1-2-4- گاورنر با مشخصه ی افتی سرعت          16

1-2-5-کنترل توان خروجی واحدها       21

1-2-6- مکانیزم کارکرد کنترل خودکار تولید (AGC) 22

مروری بر تحقیقات انجام شده       24

2-1- مقدمه          24

2-2- تکامل روش های طراحی کنترل کننده ها برای حل مسئله ی LFC در سیستم های قدرت          24

2-3- انواع روش های کنترلی در حل مسئله ی LFC            25

2-3-1- روش کنترلی حالت کلاسیک    26

2-3-2- روش کنترلی با ساختار متغیر و وفقی     26

2-3-3- روش کنترل کننده ی مقاوم       27

2-3-4- روش کنترلی هوشمند            29

2-3-5- روش کنترلی حالت دیجیتال      32

الگوریتم ژنتیک، شبیه سازی و نتایج به دست آمده    34

3-1-مقدمه           34

3-2- الگوریتم ژنتیک 35

3-2-1- تعریف الگوریتم ژنتیک  35

3-2-2- مکانیزم الگوریتم ژنتیک 35

3-3- طراحی پارامترهای کنترل کننده های تکمیلی این پایان نامه بر اساس الگوریتم ژنتیک  40

3-3-1- حالت اول: صرفنظر از عدم قطعیت ها (مبتنی بر PID)           40

3-3-2- حالت دوم: در نظر گرفتن عدم قطعیت ها (مبتنی بر PID)      41

3-3-3- حالت سوم: در نظر گرفتن عدم قطعیت ها (مبتنی بر PI)       41

3-4- شبیه سازی و نتایج به دست آمده 42

3-4-1- مدل سازی مسئله ی کنترل فرکانس بار    42

3-4-2- تعریف خطا در مسئله ی کنترل فرکانس بار            44

مراجع     60