پایان نامه ها

ر شبکه بایستی به طور مناسب عمل نمایند و فرکانس را به بهترین صورت کنترل نمایند.
سیستم قدرت به هم پیوسته است و به چند حوزه کنترل فركانس تقسیم می شود، فرم یکپارچه برای تمام ژنراتورها در جهت تشکیل یک گروه کنترلی منسجم استراتژی مورد نیاز است که نه تنها حفظ ثبات فرکانس را داشته بلكه قدرت پیوند به حالت خطای صفر ماندگار دارد و تغيير فركانس در يك جاي شبكه بر ديگر نقاط آن اثر مي گذارد. [2]با توجه به رشد مداوم سیستم برق در اندازه، پیچیدگی و تنوع منابع مشکل نوسانات فرکانس با توجه به تغییرات غیرقابل پیشبینی بار به موضوعي جدی تبدیل شده است. این تغییرات بار تصادفی در نتیجه عدم تطابق توان تولیدي و مصرفي است؛ این عدم تطابق ها باید اصلاح شود زیرا تولید و توزیع برق کافی و قابل اطمینان با کیفیت مطلوب بسیار مهم است و در غير اين آسيبي جدي به تجهيزات وارد مي آيد. [3]
1-1-6 شبيه سازي شبكه قدرت براي كنترل فركانس شبكه متصل به نيروگاه خوشيدي:به منظور نشان دادن کارایی روش پيشنهادي دو مدل سیمولینکی که یکی به صورت بلوکی مدل شده است و دیگری به صورت کامل رفتار دینامیکی اجزا را مدل می کند استفاده شده است همانطور که در نتایج حاصل و مقایسه آن با روش های کنترلی قبلی مشاهده شد، روش پیشنهادی عملکرد مناسبی از خود نشان داده است و قادر به جبران سازی و مدیریت توان در برابر تغییرات ناگهانی بار و توان متغيير تولید شده از نيروگاه خورشید می باشد.تغيير بار 0.1 را براي سيستم بلوك كنترل لاپلاسي نتايج بدست آمده. شبكه شبيه سازي ديناميكي كامل شامل یک مزرعه خورشيدي به ظرفیت 10 مگا وات و نيروگاه گازي به ظرفيت 100 مگاوات و نيروگاه ذخيره انرژي به ظرفيت 10 مگاوات و بار ثابت 70 مگاوات و بار متغيير به ميزان ده درصد كل بار شبكه شبيه سازي شده كه در فصل چهارم كامل به آن پرداخته شده است .
1-1-7 لزوم استفاده نيروگاه ذخيره انرژي در شبكه:به دليل عدم همزماني پيك مصرف بار و پيك توليد توان از نيروگاه خورشيدي استفاده از سيستم ذخيره انرژي اجتناب ناپذير مي باشد. نيروگاه خورشيدي به علت تزريق سريع توان و جذب سريع انرژي الكتريكي در بالانس كردن توان در شبكه نقش بسزايي مي تواند داشته باشد. همان طوركه در شكل 4-31 مشاهده مي شود نتايج شبكه در حضور و عدم حضور باطري مقايسه شده است با توجه به نتايج مي توان نتيجه گرفت كه براي دريافت حداكثر انرژي خورشيدي، به وجود نيروگاه ذخيره انرژي لازم مي باشد.
1-1-8 روش كنترلي هوشمند استفاده شده و معيار اندازه گيري انحراف فركانس:در میان انواع مختلف کنترل فرکانس بار، به طور گسترده از کنترل معمولی استفاده می شود کنترل کننده انتگرال متناسب ساده برای اجرای و پاسخ دینامیکی بهتر جواب میدهد ،اما اجرای آنها هنگامی که در سیستم پیچیدگی افزایش می يابد بدتر شده به دلیل اختلالات مانند تنوع بار دینامیکي است. بنابراین، نیاز به یک کنترل کننده که میتواند غلبه بر این مشکل کند وجود دارد. کنترل هوشمند مصنوعی مانند روش های کنترل فازی و عصبی در این راستا مناسب تر است. سیستم فازی شده است مشکلات کنترل فرکانس بار را حل کرده و نتایج امیدوار کننده بهتری نیز از آن داریم. از ویژگیهای برجسته از این تکنیک این است که شرح مدل سازی سیستمهای کنترل و شناسایی مدل نیاز ندارد. کنترل فازی در سیستم های پیچیده و غیر خطی عملکرد بهتر نسبت به کنترل متعارف ارائه می دهد و تعداد متغيير هاي مورد استفاده براي آن نسبت به كارايي آن بسيار بالا مي باشد.[3] [4]
از ميان روش ها براي معيار خطا مي توان به روابط 2-4 و2-5 اشاره كرد كه معيار مربع خطا و قدر مطلق خطا مي باشد و براي حداقل كردن آن به عنوان تابع هدف مي كوشيم.
1-1-9 مزيت روش پيشنهاديدر مرجع[33] از نيروگاه خورشيدي استفاده شده در شبكه، در راستاي كنترل فركانس نيز استفاده شده است، مقداري از توان به شبكه تزريق مي شود كه انحراف فركانس جبران شود در نتيجه نقطه كار سيستم پنل خورشيدي در نقطه كار حداكثر نمي باشد، در اين پايان نامه سعي بر تزريق حداكثر توان نيروگاه خورشيدي به شبكه قدرت مي باشد. استفاده از انرژی های تجدید پذیر و مخصوصا نيروگاه هاي خورشيدي و در ميان آنها سيستم هاي فتوولتاييك نقش به سزايي را در شبكه هاي حال حاضر ايفا كرده و هر روزه راندمان و روش هاي رديابي بازده تواني آنها بيشتر مي شود در نتيجه تعداد نيروگاه هاي خورشيدي در شبكه رو به افزايش مي باشد. به دلیل نوساناتي كه در شرايط جوي به وجود مي آيد باعث نوسانات فرکانس در شبكه مي شود. با توجه به هزينه هاي زياد توليد پنل هاي خورشيدي و نصب آن ها حداكثر توان را به شبكه انتقال مي دهيم كه نياز به كنترل فركانس امري ضروري است، كنترل هوشمند در شبكه با توجه به تغييرات در شبكه بسيار كارامد بوده و نسبت به روش هاي موجود داراي متغيير هاي كمتر و انعطاف پذيري بيشتري مي باشد.
1-1-10آنچه پيشرو داريم:فصل دوم :بررسي مقاله هايي كه تا كنون در مورد سيستم هاي خورشيدي ارائه شده است. موضوع مقاله ها :معادلات پنل هاي خورشيدي، رديابي نقطه كار حداكثر توان پنل ها و روش هاي كنترل فركانس اين گونه شبكه ها و كنترلر هاي هوشمند و غيره مي باشد.
فصل سوم: در اين فصل براي كنترل فركانس از سيستم كنترلي هوشمند استفاده شده كه به صورت خودكار ضرايب را براي نيروگاه گازي و باتري محاسبه مي كند. روش كنترل فازي و الگوريتم پرندگان براي يافتن تابع بهينه تشريح داده شده است.
فصل چهارم : در اين فصل به بررسي فركانس شبكه در حضور نيروگاه خورشيدي و باطري و تغيير بار سيستم مي پردازيم. شبيه سازي كامل اجزا از جمله نيروگاه خورشيدي و ردياب حداكثر توان آن و سيستم اينورتر و نيروگاه گازي و نيروگاه ذخيره باطري و سيستم قدرت با ولتاژ 230كيلو ولت پرداخته شده است و شامل نتايج حاصل از شبيه سازي مي باشد.
فصل پنجم: شامل نتيجه گيري و پيشنهادات مي باشد.
فصل دومادبیات موضوعمقدمه:در این فصل به بررسی روشها و کارهای انجام شده قبلی، در این خصوص می پردازیم. در ابتدا روش های معمولی کنترل فرکانس، با داشتن ضرایب حالت سیستم برای کنترل یا روش های به دست آوردن ضرایب حالت سیستم پرداخته و سپس روشهای هوشند مختلف در این مبحث را بررسی می نماییم.
2-1 کنترل فرکانس از دیدگاه کنترلی2-1-1 کنترل کننده PIیکی از قوانین کنترل که به طور گسترده ای در گاورنر سیستم های قدرت حرارتی و آبی، کنترل مورد استفاده قرار ميگيرد از نوع PI است. ضريب تناسبي از کنترلر، سیگنال کنترل تناسبي از خطا در سیستم را تولید مي كند، به طوری که u(t)=Kp∙e(t) به طور معمول، با توجه به تغییر پله اي از تقاضای بار، در مقادیر کم از Kp منجر به رسيدن پاسخ پایدار با خطای بزرگ در حالت پایدار مي شود. مقادیر زياد Kp عملکرد بهتر حالت پایدار را دارد، اما پاسخ گذرا را بدتر می کند. بنابراین، مقدار زياد از Kp براي كاهش خطاي حالت ماندگار استفاده می شود ، اگر چه افزایش Kp باعث کاهش ثابت زمان سیستم و میرایی مي شود. بنابراین آشکار است که مقدار مناسب از Kp را بايد انتخاب کرد. یک راه معمول برای کاهش خطای حالت ماندگار ادغام انتگرالگير به کنترل است .در اینجا، سیگنال کنترلي تولید شده با انتگرال خطا متناسب است u(t)=ki∙e(t)∙dt که، ki ضريب انتگرالگير است.وقتي که یک خطا وجود داشته باشد، انتگرال به افزایش مقدار کنترلي پرداخته، در نتیجه سوي خروجی سيستم تمايل به خروجی تقاضا مي رود. خروجی پيوسته انتگرال می تواند برای حفظ عمل کنترل لازم برای شرایط حالت پایدار مورد استفاده قرار گیرد .اما اگر ضريب انتگرال ki به اندازه کافی بالا باشد، بالا زدگي رخ افزایش یافته كه این بسیار نامطلوب است. مقدار پایین از ki كاهش بالا زدگي، اما افزایش زمان رسيدن به پاسخ نهايي سیستم را کاهش می دهد. با توجه به بحث لازم است به طراحی هر دو Kp و Κi به درستی طراحي شود.
كنترل سنتي براي سيستمها باعث يك پذيرش توافقي ميان بالازدگي و زمان نشست می شود، حال با روش هاي كنترلي مدرن قادر به حصول نتايج بهتر هستيم در راستای دسترسي به متغير هاي كامل سيستم که براي كنترل كردن مورد نیاز باشد برخی مقالات به طراحي رويتگر و طراحي بهينه آن پرداخته اند. به عنوان مثال متدي كه در [5] گفته شده با استفاده نيروگاه خورشيدي و اينورتر براي توليد توان مورد نياز، شاخص هاي دروني سيستم را محاسبه کرده است.
وقتي شبكه گسترده با چندين ژنراتور و بار هاي جدا شده با خطوط ولتاژ بالا داریم، می توانیم آن را به نواحي مختلف تقسيم بندي كرده و هر ناحيه علاوه بر كنترل فركانس خود، براي حداقل كردن توان بين ناحيه اي نيز كنترل در نظر گرفته شود. [6]
مقاله [7] به دو طرح کنترل غیر متمرکز برای کنترل بار فرکانس سیستم های قدرت به هم پیوسته پرداخته است. اولین کنترلر از فيدبك حالت کنترل خطی و کنترلر دوم حالت کنترل غیر خطی استفاده كرده است. هردو طرح کنترلی با استفاده از نظریه لیاپانف طراحی شده است. قانون کنترل از دو قسمت تشكيل شده، بخش اول کنترل با استفاده از روش تغيير مكان قطب طراحی شده، که در رابطه 2-1 نشان داده شده است و بخش دوم از کنترل کننده طراحی شده، براي تضمین یکنواخت بودن محدوده نهایی مدار سیستم استفاده می شود.
2-1 Ac = A – BK
در شبكه واقعي تمام پارامترهاي مورد نياز را نمي توانيم با اندازه گيري داشته باشيم و براي كنترل كننده استفاده نماییم در نتيجه در مرجع [8] يك مشاهده گر مرتبه اول براي توليد توان سيستم خورشيدي طراحي نموده كه بتوان با آن انحراف فركانس را كاهش داد.
2-1-2روش دو درجه ی آزادی در کنترل داخلی :يك روش جدید تنظیم PID برای کنترل بار فرکانس از سیستم های قدرت در مرجع [9] مورد بحث قرار گرفته است. روش تنظیم بر اساس دو درجه آزادی (TDF)در کنترل مدل داخلی(IMC) طراحی و تقریب PID عمل كرده است. عملکرد در حوزه زمان و مقاوم بودن از کنترلر PID به تنظيم دو پارامتر مربوط است. این روش برای سیستم های قدرت با سيستم داراي بازگرم کن، غیر بازگرم کن، و توربین های آبی قابل اجرا بوده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در میرایی سیستم های قدرت می تواند موثر باشد.

شكل 2-1 ساختارTDF-IMC
در اینجا ساختار روش دو درجه ی آزادی در کنترل داخلی برای طراحی مدل کنترل کننده بار فرکانس كه يك ساختار کنترل فرآیند محبوب است در شکل 1-15 نشان داده شده است، که در آنP مدل كنترل شده است و p~ مدل مورد نظر بوده و Q و Qd دو كنترلر آزاد هستند. [9]
در مرجع [10] کنترل فرکانس شبکه متصل به نيروگاه فتوولتاييك مبتنی بر یک استراتژی کنترل فرکانس استفاده از APC براي اینورتر PV در يك شبكه جزيره اي ترکیبی از توليد توان با سيستم فتوولتاييك و مدل ديزل به عنوان وسیله ای برای کاهش تغییرات فرکانس مورد بحث و حصول اطمینان از حداقل بارگذاری توليد دیزل در نظر گرفته شده است. نشان داده شده است که پارامترهای اصلی از طرح کنترلي در زماني كه از روش معمول استفاده كرده از انعطاف پذیری برای بهبود عملکرد سیستم در زمانی که یک بار به شبكه اضافه مي شود، داراي معيار مطلوبي نيست. همچنین اگر دقت شود ورود بار با مقدار بالا در مقایسه با مصرف سوخت در بار کم و دوره نفوذ بالاي توان خورشيدي در كنترل فركانس كه وجود ذخيره انرژي را لحاظ نكرده است، براي ما نيز داراي اهميت است. با اين وجود سيستم كنترلي از طرح ساده بهره برده است كه در دو دامنه فركانسي براي تصميم گيري براي تعيين توان نفوذي استفاده می کند.از اين لحاظ سيستم هاي كنترل هوشمند و به خصوص روش فازي، قوي تر و كارآمدتر هستند .
2-2روش هاي كنترل هوشمند2-2-1الگوریتم ژنتیک
الگوریتم ژنتیک برای حل یک مسئله، مجموعه بسیار بزرگی از راه‌حل های ممکن را تولید می‌کند. هر یک از این راه‌حلها با استفاده از یک تابع تناسب مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. آنگاه تعدادی از بهترین راه‌حلها باعث تولید راه‌حلهای جدیدی می‌شوند. که این کار باعث تکامل راه‌حل ها می‌گردد. بدین ترتیب فضای جستجو در جهتی تکامل پیدا می‌کند که به راه‌حل مطلوب دست میآید. در صورت انتخاب صحیح پارامترها، این روش می‌تواند بسیار موثر عمل نماید
الگوریتم ژنتیک به جای جستجوی فرضیه‌های کلی به خاص و یا ساده به پیچیده ،فرضیه‌های جدید را با تغییر و با ترکیب متوالی اجزا، بهترین فرضیه‌های موجود را بدست می‌آورد. در هر مرحله مجموعه‌ای از فرضیه‌ها که جمعیت نامیده می‌شود از طریق جایگزینی بخشی از جمعیت فعلی با فرزندانی که از بهترین فرضیه‌های موجود حاصل شده‌اند بدست می‌آید.
الگوریتم هاي ژنتیک به طور وسیعی براي حل مسائل بهینه سازي غیرخطی پیچیده در بسیاري از رشته هاي مهندسی و در زمینه کنترل سیستم هاي قدرت به کاربرده مي شود. در ادبیات موضوع از الگوریتم ژنتيك براي تنظیم بهینه پارامترهاي کنترل خودکار و تنظیم توابع عضویت و مجموعه قوانین براي برنامه ریزي فازي کنترلرها استفاده شده و نتایج بهتري نسبت به روشهاي معمول سعی و خطا بدست آمده است. [26]
الگوریتم‌های ژنتیک در مسائلی که فضای جستجوی بزرگی داشته باشند می‌تواند به کار گرفته شود. همچنین در مسایلی با فضای فرضیه پیچیده که تاثیر اجزا آن در فرضیه کلی ناشناخته باشند می‌توان از الگوریتم ژنتیک برای جستجو استفاده نمود. همچنین برای بهینه سازی گسسته بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الگوریتم‌های ژنتیک را می‌توان به راحتی به صورت موازی اجرا نمود. امکان به تله افتادن این الگوریتم در مینیمم محلی کمتر از سایر روش ها است. البته از لحاظ محاسباتی پرهزینه هستند و تضمینی برای رسیدن به جواب بهینه وجود ندارد. در الگوریتم ژنتیک معمولا



قیمت: 11200 تومان

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *