پروژه کنترل فرکانس بار در سیستم‌های قدرت (LFC)

توضیحات:

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

معرفی موضوع و انگیزه تحقیق

مقدمه

سیستم‌های قدرت از واحدهای نیروگاهی تشکیل شده که بصورت مداوم با یکدیگر در ارتباط بوده و فلوی توان الکتریکی دائماً در بین آن‌ها در حال جابجایی است.تمامی سیستم‌ها باید به گونه‌ای پیاده‌سازی شوند که نه تنها در شرایط عادی بلکه پس از اعمال شدن ورودی‌های ناخواسته یا اختلالات نیز ‌پایدار باقی مانده و یا در سریعترین زمان ممکن به شرایط پایدار نامی بازگردند. سیستم‌های قدرت نیز از این قاعده مستثنی نیستند و پایداری در آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. چرا که ساخت و بهره‌برداری سیستم‌های قدرت نسبت به سایر سیستم‌ها دارای هزینه‌های بسیار سنگینتر و گزافتری بوده و اگر قرار باشد یک ورودی ناخواسته بتواند یک سیستم قدرت را به ناپایداری بکشاند، در گذر زمان دامنه‌ی این ناپایداری رفته‌رفته افزایش یافته و در نهایت حتی می‌تواند موجب فروپاشی شبکه‌ی قدرت گردد که این امر موجب به وجود آمدن هزینه‌های بسیار زیاد خواهد شد.

سوال مهمی که اینجا مطرح می‌گردد این است که پایداری در یک سیستم قدرت با بررسی کدام فاکتورهای موجود در آن تعریف می‌شود؟ 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 تأمین می‌گردد. فرکانس توان الکتریکی خروجی یک ژنراتور سنکرون برابر با فرکانس سرعت مکانیکی ورودی به آن در ضریبی ثابت    می‌باشد. 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 میدآن‌های مغناطیسی دوار ناشی از استاتور و رتور در فاصله هوایی موجود در آن می‌شود. 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 تأمین و تزریق توان الکتریکی در سیستم قدرت نخواهد بود و در خروجی خود هیچ توانی را به شبکه نمی‌دهد. 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 می‌تواند باعث ترک برداشتن شافت رتور و حتی تخریب شدن کل ژنراتور سنکرون می‌شود.

فهرست مطالب:

فصل اول

معرفی موضوع و انگیزه تحقیق            7

1-1- مقدمه          7

1-2- مدل‌سازی قسمت‌های 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 مشخصه‌ی 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 روش‌های طراحی کنترل‌کننده‌ها برای حل مسئله‌ی LFC در سیستم‌های قدرت          24

2-3- انواع روش‌های کنترلی در حل مسئله‌ی 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 کننده‌‌ی مقاوم       27

2-3-4- روش کنترلی هوشمند            29

2-3-5- روش کنترلی حالت دیجیتال      32

الگوریتم ژنتیک، شبیه‌سازی و نتایج به‌دست 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 کنترل‌کننده‌های تکمیلی این پایان‌نامه بر اساس الگوریتم ژنتیک  40

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

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

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

3-4- شبیه‌سازی و نتایج به‌دست آمده 42

3-4-1- مدل‌سازی مسئله‌ی کنترل فرکانس بار    42

3-4-2- تعریف خطا در مسئله‌ی کنترل فرکانس بار            44

مراجع     60