پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کاهش انحراف فرکانس یک ریزشبکه متصل به شبکه اصلی با استفاده از منطق فازی و الگوریتم PSO

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت

با عنوان :کاهش انحراف فرکانس یک ریزشبکه متصل به شبکه اصلی با استفاده از منطق فازی و الگوریتم

PSO

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شودپایان نامهمقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی برق قدرت عنوان : کاهش انحراف فرکانس یک ریزشبکه متصل به شبکه اصلی با استفاده از منطق فازی و الگوریتم PSO     استاد راهنما : دکتر عبدالرضا شیخ الاسلامی    استاد مشاور: مهندس عماد صمدائی تکه هایی از متن به عنوان نمونه :چکیدهامروزه به علت به وجود آمدن ریز شبکه­ها و گرایش وتمایل متصل شدن این شبکه­ها به هم و شبکه اصلی مسائلی از قبیل پایداری فرکانسی و ولتاژی مطرح شده است که کارهای زیادی در راستای کنترل فرکانس این قبیل سیستم­ها صورت گرفته است که روش­های مختلفی را برای شبکه­های مختلف اتخاذ کرده­اند از جمله کنترل کننده PI وکنترل کننده FGSPI و PID-Fuzzy و....در این پایان نامه به ارائه یک سیستم کنترلی مناسب در یک شبکه دو ناحیه­ای که ناحیه اول شامل منابع تولید انرژی از انرژی­های تجدید­پذیر از جمله واحد بادی و خورشیدی و ناحیه دوم شامل منابع تولید انرژی از انرژی­های فسیلی از جمله واحد دیزلی، بخار و آبی می­باشد پرداخته شده است. ابتدا به مدل­سازی دینامیکی مناسب از اجزای این سیستم مبادرت شده است و براساس مدل دینامیکی ارائه شده، اقدام به طراحی کنترل­کننده صورت گرفته است. سه نوع استراتژی کنترلی برای این سیستم، طراحی و در محیط سیمولینک متلب شبیه­سازی شده است. اولین استراتژی کنترلی، طراحی کنترل­کننده کلاسیک(PID) می­باشد. دومین استراتژی کنترلی، طراحی کنترل­کننده فازی می­باشد و سومین استراتژی کنترلی بهینه­سازی کنترل­کننده فازی با الگوریتم هوشمند PSO می­باشد. مشاهده خواهید کرد در استراتژی اول انحراف فرکانس T-Line به 0.06 هرتز می­رسد و زمان زیادی طول می­کشد که به مقدار پایدار خود صفر برسد و در استراتژی دوم مشاهده خواهید کرد که کنترل کننده فازی توانسته این نتیجه را بهبود ببخشد به طوری که انحراف فرکانس را به 0.018 هرتز رسانده و زمان 10 ثانیه طول کشیده تا به حالت ماندگار خود یعنی 0.012 هرتز برسد یعنی نتیجه در استراتژی دوم به نسبت استراتژی اول برابر شده است. از آنجایی که حالت پایدار در استراتژی دوم مقدار مطلوبی نبوده در استراتژی سوم سعی به بهبود آن شده است. مشاهده خواهید کرد انحراف فرکانس T-Line نسبت به استراتژی دوم به نصف کاهش یافته به طوری که ماکزیمم مقدار 0.009 هرتز را تجربه کرده و زمان 6.2 ثانیه طول کشیده به حالت پایدار خود مقدار صفر برسد. در نهایت قابل ذکر است که کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم هوشمند pso توانسته انحراف فرکانس را نسبت به دو کنترل کننده دیگر به طور مشهودی بهبود دهد. کلمات کلیدی: کنترل فرکانس- الگوریتم هوشمند PSO - دو ناحیه­ای- کنترل کننده Fuzzy - کنترل کننده کلاسیک PID فهرست مطالبعنوان                                                                                                  صفحهفصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق1-1 مقدمه...................................... 21-2 اهداف پایان نامه........................... 31-3 ساختار پایان نامه ......................... 4فصل دوم: پیشینه تحقیق2-1 مقدمه...................................... 62-2 تولید پراکنده ............................. 62-2-1 تعریف تولید پراکنده....................... 62-2-2 انواع تولیدات پراکنده.................... 62-2-3 مزایای تولیدات پراکنده ................. 72-2-4 بهره­برداری از واحد­های تولید پراکنده ..... 82-2-5 مشارکت منابع تولید پراکنده در سیستم توزیع 82-3 سیستم­های مستقل و وابسته.................... 92-3-1 سیستم متصل به شبکه...................... 102-3-2 مفهوم ناحیه کنترلی در سیستم قدرت........ 102-4 سیستم ترکیبی(هیبریدی)..................... 102-4-1 مزایای ریز شبکه­ها و چالش­های سیستم­های ترکیبی   122-5 انرژی­های تجدید­پذیر....................... 122-5-1 انرژی باد............................... 132-5-1-1 مزایای بهره برداری از انرژی بادی..... 142-5-1-2 توربین­های بادی متصل به شبکه ......... 152-5-1-3 توربین بادی منفرد متصل به شبکه....... 152-5-1-4 توربین بادی یا مزارع بادی متصل به شبکه 162-5-2 انرژی خورشیدی........................... 162-5-2-1 فتوولتائیک............................ 172-5-2-2 کاربرد سلول­های فتوولتائیک............ 182-5-2-3 مزایا و معایب استفاده از سیستم­های فتوولتائیک    192-5-2-4 مشکلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه... 202-6 سیستم­های ترکیبی در شبکه قدرت............. 202-7 نیروگاه آبی............................... 222-7-1 مزایای نیروگاه آبی...................... 232-7-2 معایب نیروگاه آبی....................... 232-8 نیروگاه­های دیزلی.......................... 242-9 کنترل فرکانس شبکه......................... 252-9-1 اهداف کنترل فرکانس شبکه................ 252-10کنترل کننده­ها.............................. 292-11 کنترل کلاسیک.............................. 292-11-1 زمان صعود.............................. 292-11-2 زمان نشست.............................. 292-11-3 بیشترین فراجهش......................... 302-11-4 انتگرال قدر مطلق خطا................... 302-12 تنظیم پارامتر­های کنترل کننده PID با روش زیگلرنیکلز 312-13 سیستم­های Fuzzy............................. 322-14 طراحی کنترل کننده­های فازی............... 332-15 ساختار یک کنترل کننده فازی.............. 332-15-1 پیش پردازنده........................... 342-15-2 فازی کننده............................. 342-15-3 پایگاه قواعد........................... 342-15-4 موتور استنتاج.......................... 342-15-5 غیر فازی ساز........................... 352-15-6 پس پردازنده............................ 352-16 الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات.......... 372-17 تاریخچه الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات.. 392-18 هوش جمعی................................. 402-19 پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات 432-20 الگو بهینه محلی و بهینه سراسری.......... 46فصل سوم: ساختار شبکه3-1 ساختار شبکه پیشنهادی...................... 493-1-1 مدل تولید واحد بخار..................... 503-1-2 مدل تولید واحد هیدرو.................... 503-1-3 مدل دیزل ژنراتور........................ 513-1-4 مدل تولید ژنراتور توربین بادی.......... 523-1-5 مدل تولید توان فتوولتائیک.............. 543-2 مدل و روش کنترلی پیشنهادی................ 54فصل چهارم: نتایج شبیه­سازی4-1 مقدمه..................................... 574-2 ساختار شبکه............................... 574-3 سیستم با کنترل کننده PID.................. 594-4 بهره کنترل کننده کلاسیک.................... 604-5 مقایسه نتایج کنترل کننده کلاسیک با کنترل کننده فازی  614-5-1 ساختار کنترل کننده فازی................ 614-5-2 بهره کنترل کننده فازی................... 624-5-3 بخش فازی ساز............................ 624-5-4 پایگاه قواعد کنترل کننده فازی.......... 644-6 سیستم با کنترل کننده فازی................ 654-7 ساختار کنترل کننده Fuzzy-pso................. 674-7-1 بهره کنترل کننده Fuzzy-pso................. 674-7-2 پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات 684-8 سیستم در حضور کنترل کننده Fuzzy-pso .......... 69فصل پنجم: جمع­بندی نهایی ، پیشنهادات و منابع5-1 جمع­بندی نهایی ............................ 735-2 پیشنهادات ............................... 745-3 منابع..................................... 75             فهرست جداولعنوان                                                                                                  صفحه جدول (2-1) تنظیم ضرایب کنترل کننده کلاسیک با استفاده از روش زیگلرنیکولز.................................. 32جدول(2-2) پایگاه قواعد کنترل کننده فازی..... 36جدول (3-1) مقادیر مورد استفاده در شبکه دو ناحیه­ای پیشنهادی   55جدول(4-1) بهره کنترل کننده PID ناحیه اول...... 61جدول(4-2) بهره کنترل کننده PID ناحیه دوم ..... 61جدول(4-3) بهره کنترل کننده فازی ناحیه اول... 62جدول(4-4) بهره کنترل کننده فازی ناحیه دوم... 62جدول(4-5) پایگاه قواعد کنترل کننده فازی .... 64جدول(4-6) اختصارات پایگاه قواعد کنترل کننده فازی   65جدول(4-7) بهره کنترل کننده Fuzzy,Fuzzy-pso ناحیه اول 68جدول(4-8) بهره کنترل کننده Fuzzy,Fuzzy-pso ناحیه دوم 68جدول(4-9) پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات     69           فهرست شکل هاعنوان                                                                                                صفحه شکل(2-1) نیروگاه بادی منجیل ................. 14شکل (2-2) انرژی ساطع شده از خورشید......... 17شکل (2-3) نیروگاه عظیم خورشیدی سویل در اسپانیا 18شکل (2-4) نمونه­ای از یک شبکه ترکیبی ........ 22شکل (2-5) سد بتنی کارون 4 ................... 23شکل (2-6) تابع کنترلی کنترل­کننده TCPS ....... 26شکل (2-7) واحد خازنی ذخیره انرژی............. 27شکل (2-8) شبکه ایزوله با کنترل­کننده PI ...... 28شکل (2-9) مدل کنترل فرکانسی ریز شبکه ....... 28شکل (2-10) نمایش بلوکی استفاده از کنترل کننده فازی به صورت مستقیم....................................... 33شکل (2-11) دیاگرام بلوکی ساختار کنترل کننده فازی   34شکل (2-12) گروهی از ماهی­ها که خطر شکارچی را پشت سر می­گذارند ............................................. 38شکل (2-13) چند مثال از الگوه­های موجود در طبیعت 39شکل (2-14) مراحل الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات 43شکل (3-1) بلوک دیاگرام شبکه پیشنهادی........ 49شکل (3-2) ) مدل دینامیکی یک نیروگاه حرارتی. 50شکل (3-3) مدل دینامیکی یک واحد آبی.......... 51شکل (3-4) مدل دیزل و گاورنر توسط معادله خطی مرتبه اول   51شکل (3-5) مدل استاندارد دیزل ژنراتور و سرعت گاورنر 51شکل (3-6) توان خروجی ژنراتور توربین بادی.... 53شکل (3-7) تابه انتقال ژنراتور توربین بادی... 53شکل (3-8) مدل طراحی شده توربین بادی......... 53شکل (3-9) مدل دینامیکی واحد خورشیدی......... 54شکل (4-1) ساختار شبکه پیشنهادی............... 57شکل (4-2) تغییرات بار مصرفی در شبکه......... 58شکل (4-3) انحراف فرکانس ناحیه اول با کنترل کننده PID 59شکل (4-4) انحراف فرکانس ناحیه دوم با کنترل کننده PID 59شکل (4-5) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش سعی و خطا)......................................... 60شکل (4-6) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش زیگلرنیکولز)................................. 60شکل (4-7) ساختار کنترل کننده فازی............ 62شکل (4-8)تابع عضویت ورودی اول................ 63شکل (4-9) تابع عضویت ورودی دوم............... 63شکل (4-10) تابع عضویت خروجی کنترل کننده فازی. 64شکل (4-11) انحراف فرکانس ناحیه اول با کنترل کننده فازی   65شکل (4-12) انحراف فرکانس ناحیه دوم با کنترل کننده فازی   65شکل (4-13) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­کننده فازی­    66شکل(4-14) انحراف فرکانسT-line شبکه در حضور کنترل­کننده فازی­و کلاسیک                          به صورت مجزا.................. 66شکل(4-15)بلوک دیاگرام سیستم کنترلی Fuzzy-PSO.... 67شکل(4-16) انحراف فرکانس ناحیه اول در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO   69شکل(4-17) انحراف فرکانس ناحیه دوم در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO   70شکل(4-18) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO    70شکل(4-19) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور سه کنترل­کننده Fuzzy, Fuzzy-PSO ,     PID به صورت مجزا......................... 71                 فصل اولمقدمه و کلیات تحقیق 1-1 مقدمهپیامدهای محیطی، کمبود انرژی و نگرانی­های مربوط به بیشینه شدن مصرف سوخت­های فسیلی باعث برانگیخته شدن تحقیقاتی راجع به انواع مختلف منابع انرژی جایگزین شده است. انرژی الکتریکی در زندگی روزمره ما رایج ترین نوع انرژی است ولی تولید آن اغلب از طریق سوزاندن سوخت­های فسیلی حاصل می­آید که این ذخایر سوختی محدودیت­های بسیاری دارد. این محدودیت­ها سبب شده تا تمایلات جدید به سمت تکنولوژی­های تولید توان تجدید پذیر از قبیل باد، خورشید و ...جلب شود. در این میان استفاده از باد یکی از بهترین راه­های تولید انرژی است. باد می­تواند در مناطق دور دست از سیستم تامین انرژی متمرکز، به عنوان یک مکمل و یا حتی جایگزین نیروگاه­های مرکزی مرسوم مورد استفاده قرار بگیرد[3]. تولید توان باد مشخصات خاص خودش را دارد که متفاوت از سیستم­های تولید موجود است. یک نیروگاه بادی ممکن است در یک لحظه به طور کامل یک بار را تامین کند ولی چند ثانیه بعد کمبود توان قابل توجهی داشته باشد. بنابراین، تولید توان در سیستم­های قدرت دارای عدم قطعیت می­باشد، که به طور پیوسته در حال تغییر بوده و پیش­بینی آن سخت است [6-4].از آنجایی که توان باد به طور نامنظم تغییر می­کند لذا لازم است یک منبع توان آماده به کار برای تامین تقاضای بار وجود داشته باشد. از این رو یک نیاز به ترکیب منابع، مانند باد و فتوولتائیک احساس می­شود. سیستم باد- فتو ولتائیک یکی از سیستم­های توان هیبرید است که بیش از یک منبع انرژی استفاده می­نماید. سیستم توان هیبرید ترکیبی از دو یا چند منبع توان الکتریکی است که حداقل یکی از آن­ها از نوع تجدید پذیر باشند [8-7]. سیستم هیبرید باد- فتوولتائیک قابلیت اطمینان کاملی را فراهم نمی­نماید، زیرا فتوولتائیک در برابر تغییرات سرعت باد و کمبود توان همواره به عنوان یک پشتیبان عمل می­کند از طرفی چون خورشید در شب یا روز­های ابری وجود ندارد این پشتیبانی با مشکل مواجه می­شود. لذا حس می­شود که انرژی فتوولتائیک به تنهایی جهت پشتیبانی سیستم کافی نیست[10-9].لذا شبکه­ای با واحدهای متشکل از سوخت­های فسیلی با این شبکه اتصال داده شده است.1-2 اهداف پایان نامهدر این پایان نامه، از دو واحد تولید انرژی از انرژی­های تجدید­پذیر (باد و خورشید) و سه واحد تولید انرژی از انرژی­های فسیلی به صورت دو ناحیه جدا برای تولید توان در نظر گرفته شده است. تاکنون کارهای متعددی در زمینه­ی کنترل مناسب توان هیبرید باد - فتوولتائیک با واحد فسیلی انرژی جهت به دست آوردن عملکرد دینامیکی مطلوب و استخراج بیشترین بهره­وری از انرژی موجود ارائه شده است. یک رویکرد متداول استفاده از کنترل­کننده­های کلاسیک می­باشد. در سال­های اخیر، کنترلر­های منطق فازی در مهندسی سیستم قدرت، مورد توجه بسیار و رو به رشدی قرار گرفته­اند. منطق فازی یک سیستم استدلالی برای شکل­ دهی استدلال تقریبی است[13].سیستم منطق فازی یک چهار چوب بسیار خوب برای مدل کردن کار­آمد و کامل عدم قطعیت در استدلال بشری با استفاده از متغییر­های زبانی و توابع عضویت را فراهم می­نماید. کنترلرهای منطق فازی در مقایسه با کنترل­­های متداول از نظر عملکرد و مقاوم بودن در برابر عدم قطعیت، برتر بوده است. همچنین در سال­های اخیر از کنترل­کننده فازی-کلاسیک به دلیل حساسیت و انعطاف پذیری آن در برابر تغییر پارامتر­ها و تغییر بار­های بزرگ حتی در حضور عوامل غیر­خطی نظیر محدودیت نرخ تولید مورد توجه قرار گرفته است[14]. در بخش اول این تحقیق به پیاده سازی یک مدل دینامیکی از سیستم توان هیبرید باد-فتوولتائیک با واحد­های فسیلی پرداخت شده است. سپس به طراحی کنترلری برای سیستم مذکور پرداخته شده است. اولین استراتژی، استفاده از کنترل کننده PID می­باشد. سپس از کنترل­کننده فازی به دلیل قابلیت خوب این کنترل­کننده در برابر مسائل پیچیده، برای بهبود انحراف فرکانس شبکه بهره گرفته می­شود و در نهایت استفاده از الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات برای تنظیم مناسب پارامتر­های بهترین کنترل­کننده از کنترل­کننده­های مورد استفاده شده بهره می­گیریم. در بخش نتایج شبیه­سازی نشان داده خواهد شد که کنترل­کننده پیشنهادی، عملکرد نسبتا مناسبی در برابر تغییرات بار از خود نشان خواهد داد و نسبت به تغییرات پارامتری مقاوم است.   1-3 ساختار پایان نامهچارچوب کلی فصول پایان نامه به صورت زیر می­باشد: در فصل دوم: تعریف کاملی از تولیدات پراکنده توسط مراجع مختلف انجام شده است، همچنین در مورد انواع نیروگاه­ها بحث شده است و در ادامه انواع کنترل­کننده­های به کار رفته در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته شده و در پایان این فصل الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات بیان شده است. در فصل سوم: ساختار شبکه پیشنهادی آورده شده و مدل هر واحد به تفضیل بیان شده است. در فصل چهارم: نتایج شبیه­سازی در غالب نمودارها آورده شده که خروجی نرم­افزار مطلب می­باشند.فصل پنجم: جمع­بندی نهایی و پیشنهادات به همراه منابع آورده شده است .***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 و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :95
قیمت : چهارده هزار تومان

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

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        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

3 پاسخ

بخش دیدگاه ها غیر فعال است.