دانلود پایان نامه ارشد : کنترل فرکانس میکروشبکهAC با استفاده از کنترلر PI فازی در مد جزیره ای

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی نفت 

گرایش : مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون در صنایع نفت

عنوان : کنترل فرکانس میکروشبکهAC  با استفاده از کنترلر  PI فازی در مد جزیره ای

دانشگاه شیراز 

دانشکده آموزشهای الکترونیکی

پایان نامه­ ی کارشناسی ارشد در رشته ­ی

مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون در صنایع نفت

 کنترل فرکانس میکروشبکهAC  با استفاده از کنترلر  PI فازی در مد جزیره ای

 استادراهنما

دکتر علیرضا روستا

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیدهاستفاده از تولیدات پراکنده علیرغم تمام مزایای فراوان مشکلات زیادی را نیز ایجاد می‌کند که یکی از رایج‌ترین آنها ناپایداری فرکانسی است. به این ترتیب که میکرو شبکه به علت دارا بودن واحدهای تولیدی و مصرفی دینامیکی و متغیر با زمان، توازن بار را برهم می‌زند و این اجزاء عمدتا شامل : میکرو توربین بادی ، سلول خورشیدی و بار دینامیکی متغیر می‌باشند. در این پروژه، میکروشبکه ترکیبی از میکرو توربین بادی، الکترولایزر، پیل سوختی، میکرو توربین گازی، سلول خورشیدی و بار دینامیکی متغیر است.بدلیل وجود متغیرهای زیادی که عدم توازن بار را ایجاد می‌کنند و همچنین با توجه به محدودیت‌هایی که واحدهای تولیدی دارند از کنترلر فازی برای میراسازی نوسانات فرکانسی و بهبود کنترل فرکانس بار استفاده شده است. در پروژه ارایه شده، میکروشبکه به صورت پیش فرض در حالت ایزوله از شبکه اصلی در نظر گرفته شده است و برای نشان دادن قابلیت بالای کنترلر فازی در کنترل فرکانس، نتایج شبیه‌سازی کنترلر PI فازی با نتایج بدست آمده از اعمال کنترلر  PIسنتی[1]مقایسه شده است.همچنین برای عادلانه بودن مقایسه  ضرایب کنترلر PI سنتی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات(PSO) [2]که بصورت بهینه تنظیم شده مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج مقایسه نشان داد که عملکرد کنترلر PI فازی بسیار بهتر و با ضریب اطمینان بالا تری نسبت به کنترلر  PIسنتی است. همچنین در این پایان نامه برای نشان دادن مقاوم بودن کنترلر فازی سناریوهایی مانند افزایش و کاهش بار یا تولید شبیه سازی و استفاده شده است. در انتها اثر سیستم الکترولایزر در مواقع اغتشاش توانی بررسی گردیده است و نشان داده شده که الکترولایزر اثر مثبتی در مواقع نامتوازنی بار دارد.لازم به ذکر است که شبیه سازی ها با توجه به این نکته صورت گرفته است که توان تولیدی میکرو توربین نسبت به سایر اجزاء تولید کننده توان در شبکه بالاتر است.کلید واژه: فرکانس، کنترلر فازی، میکرو شبکه، تولیدات پراکندهفهرست مطالب عنوان                                                                صفحهفصل اول: مقدمهپیشگفتار.................................................................................................................. 2مفاهیم اولیّه میکروشبکه و کاربردهای آن........................................................................ 51-1) مقدمه.............................................................................................................. 51-2) تولید پراکنده.................................................................................................... 71-2-1) مزایای استفاده از واحدهای تولید پراکنده................................................................. 81-3) میکروشبکه............................................................................................. 81-3-1) ساختار کلی میکروشبکه................................................................................................ 101-3-2) مصرف کننده­ها................................................................................................................ 111-3-3)ذخیره­ساز های انرژی....................................................................................................... 111-3-4)کنترل­کننده........................................................................................................................ 121-4) مدهای عملکردی میکروشبکه................................................................................................. 131-4-1)مد متصل به شبکه اصلی................................................................................................ 131-4-2)مد جزیره­ای......................................................................................................................... 141-5) ساختار و عناصر میکروشبکه مورد بررسی........................................................................... 151-6) کنترل فرکانس در میکروشبکه .............................................................................................. 171-7) جمع بندی و نتیجه گیری....................................................................................................... 18عنوان                                                                                                                     صفحهفصل دوم: مروری بر کارهای گذشته2-1) کاربرد های پیل سوختی در میکرو شبکه............................................................................ 212-2) چالش های کنترل میکروشبکه............................................................................................... 232-3) مروری بر انواع مدل سازی دینامیکی عناصر موجود در ساختار میکروشبکه............ 252-4) کنترل  فرکانس..................................................................................................... 27 فصل سوم: کنترل­کننده­های هوشمند3-1) مقدمه........................................................................................................................... 313-2) چگونگی سیستم های فازی..................................................................................................... 323-3) موارد و چگونگی استفاده از سیستم های فازی................................................................. 393-3-1) ماشین شست و شوی فازی........................................................................................ 403-3-2)سیستم های فازی در اتومبیل..................................................................................... 403-4)تارخچه مختصری از تئوری و کار بردهای فازی................................................................... 413-5) کنترل فازی و کاربرد آن در میکروشبکه.............................................................................. 443-6) الگوریتم اجتماع ذرات  (PSO).............................................................................................. 453-6-1) تابع ارزیابی (یا تابع هدف)........................................................................................... 473-7) جمع بندی و نتیجه گیری....................................................................................................... 48فصل چهار: کنترل فرکانس  در میکروشبکه4-1) اجزای سیستم میکروشبکه................................................................................. 504-2) مدل‌ اجزاء مختلف میکروشبکه و نحوه پیاده‌سازی کنترل کننده فازی....................... 514-2-1) فرمولاسیون مساله........................................................................................ 51عنوان                                                                                                                     صفحه4-2-2) مدل فرکانسی اجزاء میکروشبکه................................................................................ 534-2-3) پیاده‌سازی کنترل کننده PI فازی در میکروشبکه................................................ 554-3)نحوه طراحی والگوریتم حل مسئله به روش PSO............................................................. 584-4) پیاده سازی الگوریتم PSO برای تعیین ضرایب کنترل کننده PI اعمال شده........ 594-5) کنترل کننده PI فازی.................................................................................. 604-5-1) پیاده‌سازی کنترل‌کننده PI  فازی و مقایسه نتایج آن با کنترل‌کننده PI سنتی......................................................................................... 604-5-2)طراحی کنترل کننده فازی........................................................................ 614-6( نویز سفید......................................................................................................... 65 فصل پنجم: نتایج شبیه سازیمقدمه...................................................................................................................... 69نتایج شبیه سازی........................................................................................................... 695-1) سیستم مورد مطالعه............................................................................................... 705-2)  شبیه‌سازی میکروشبکه در حالتهای با کنترل کننده PI فازی و PI سنتی............. 725-3) بررسی اثر سیستم الکترولایزر بر روی کنترل فرکانس میکروشبکه............................. 765 -4) بررسی عملکرد کنترل­کننده فازی در مواقع حذف بخشی از تولید........................... 78 نتیجه‌گیری و پیشنهادات....................................................................... 81 فهرست مراجع و مآخذ.................................................................................... 83مقدمه پیشگفتارامروزه 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[1] به شکل میکروشبکه[2] 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[3]، پیل سوختی[4]، سیستم فتوولتائیک[5]، توربین بادی[6]، الکترولایزر[7]، تانک هیدروژن و بار است، معرفی شده و یک سیستم کنترل فازی[8] 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 آندر این فصل به بیان کلیاتی در خصوص میکروشبکه، مفهوم تولید پراکنده، معرفی المان های موجود در ساختار میکروشبکه  و نحوه کنترل فرکانس پرداخته خواهد شد.1-1) مقدمهتلفات و هزینه های زیادِ انتقال توان در مسافت های طولانی، از مراکز تولید (نیروگاه ها) به سمت محل های مصرف،  ایده تولید در محل مصرف را در سالیان اخیر شکل داده است. این ایده در ابتدا به ظهور عناصر تولید پراکنده از قبیل: بادی، خورشیدی، نیروگاه های آبی میکرو، مینی و کوچک منجر شد. کاربرد این ایده مسائل و چالش های خاص خود را داشت، زیرا سهم تولید هریک از عناصر فوق بسیار پایین بوده و هرگز قابل قیاس با نیروگاه های بزرگ فعلی نیست. در ادامه این فرایند، ایده سیستم های ترکیبی مطرح شد و تعمیم این ایده به ظهور میکروشبکه منجر گردید.با توجه به گسترش مصرف انرژی وگرایش جهانی به تولید انرژی به صورت غیرمتمرکز،  ابزارهای مختلف تولیدپراکنده وساخت نمونه های تجاری –صنعتی آنها جایگاه ویژه ای یافته است . در واقع منابع تولیدپراکنده،منابع تولیدتوان الکتریکی هستندکه مستقیماً به شبکه توزیع یا به مصرف کننده متصل اند. سطح ولتاژ منابع تولیدپراکنده از400 ولت تا حداکثر33 کیلوولت بوده وظرفیت آنها درمحدوده چند وات تاحداکثر100 مگاوات قرارمیگیرد. با توجه به گسترش مصرف انرژی وگرایش جهانی به تولید انرژی به صورت غیرمتمرکز، ابزارهای بسیارمتنوعی مبتنی برانرژیهای فسیلی و تجدیدپذیر و ابزارهای ذخیره سازی انرژی برای تولیدپراکنده وجود دارندکه دراین میان میتوان به موتورهای احتراقی، میکروتوربین ها، پیلهای سوختی، دیزل ژنراتورها، توربین های بادی، سلولهای خورشیدی و ... اشاره نمود .میکروشبکه اساسأ به حضور چند واحد تولید کننده توان کوچک در کنار هم و تغذیه یک مصرف کننده محلی گفته می شود. ظهور ادوات پیل سوختی در چند دهه اخیر میل به استفاده از آن ها را در کنار سایر تولیدکننده های توان به وجود آورده است. سوخت مورد نیاز پیل سوختی، هیدروژن و اکسیژن و خروجی آن الکتریسیته و حرارت می­باشد. چنانچه می­دانیم دسترسی به اکسیژن خیلی دور از انتظار نیست، زیرا این عنصر به آسانی در هوای محیط یافت می­شود. البته تولید هیدروژن اندکی دشوار است و برای تولید این عنصر نیازمند به کارگیری الکترولیزر و یا استخراج آن از منابع زیست توده (بیوماس) هستیم. استخراج هیدروزن در حال حاضر با چالش های عمده ای روبرو است. زیرا قیمت این سوخت بسیار گران تر از سوخت های فسیلی بوده و شاید تنها دلیل استفاده از آن، تنها همین مورد فوق باشد. کشورهای صنعتی زیادی،  در حال توسعه روش های تولید هیدروژن هستند و امید آن می رود طی چند دهه آینده استخراج و تولید آن همگام با پیشرفت فناوری از لحاظ اقتصادی قابل توجه باشد.1-2) تولید پراکندهعبارت تولید پراکنده به منابع مولد قدرت الکتریکی که عمدتا دارای توان تولیدی بین 15کیلووات تا 10 مگاوات بوده و شامل انواع مختلف منابع تولیدکننده مقیاس کوچک می­باشند، اطلاق می­­گردد. سیستم های تولید پراکنده از یک سو به صورت مستقل از شبکه سراسری به عنوان منابع تولید توان نزدیک بار و از سویی دیگر به صورت متصل به شبکه به عنوان منابع پشتیبان، برای برآوردن تقاضای بار عمل می­کنند. در حقیقت، منابع انرژی در سیستم های تولید پراکنده، شامل میکرو توربین ها، موتورهای دیزلی، توربین های بادی، سلول های خورشیدی و  پیل های  سوختیهستند. این سیستم ها علاوه بر افزایش پتانسیل بازدهی به افزایش قابلیت اطمینان، خدمات پیوسته، تسطیح منحنی بار، اشتراک بار[9]، تنظیم ولتاژ و تأمین توان پشتیبان برای بارهای بحرانی در موارد خاموشی کمک می­کنند. در نگاه به تغییرات اساسی که در زیرساخت سیستم های قدرت اتفاق می­افتد، کاربرد فناوری های تولید پراکنده در سطح جهانی همواره با تجدید ساختار و افزایش تقاضا برای کیفیت خدمات انرژی به کار می­رود.محیط تجدید ساختار یافته سیستم های قدرت الکتریکی در بسیاری از کشورهای پیشرفته به خریداران اجازه انتخاب خرید برق خود ویا فروش توان اضافی به شبکه را می­دهد. در چنین کشورهایی در هنگام تقاضای بالا، دولت های محلی برای توازن تولید و مصرف و به دلیل حفظ پایداری سیستم، دستور خاموشی را صادر می­کنند. به وضوح تولید پراکنده اثر تجاری عمده ای روی بازار توان الکتریکی خواهد داشت.تعداد صفحه :119قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید