پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:مشارکت جایگاه شارژ خودروهای الکتریکی در کنترل فرکانس ریز شبکه در حالت جزیره ای

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

با عنوان :مشارکت جایگاه شارژ خودروهای الکتریکی در کنترل فرکانس ریز شبکه در حالت جزیره ای

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شودپایان نامه مقطع کارشناسی ارشدرشته: مهندسی برق قدرتموضوع:مشارکت جایگاه شارژ خودروهای الکتریکی در کنترل فرکانس ریز شبکه در حالت جزیره ایاستاد راهنما:دکتر خلیل گرگانی فیروزجاهاستاد مشاور:مهندس عماد صمدایی       تابستان 1393تکه هایی از متن به عنوان نمونه :چکیده: خورشید یک منبع عظیم انرژی محسوب می شود و با توجه به کاهش هزینه­های ساخت سلول­های خورشیدی در طول زمان، استفاده از سیستم­های فتوولتائیک جهت تولید برق به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.در این پایان نامه، به ارائه یک سیستم کنترلی مناسب جهت مدیریت انرژی در سیستم تولید پراکنده هیبرید متشکل از سیستم فتوولتائیک، دیزل ژنراتور، ذخیره سازی انرژی در باتری خودرو الکتریکی پرداخته شده است. در این تحقیق، سیستم فتولتائیک و باتری خودرو الکتریکی به عنوان منابع اصلی انرژی تحویل دهنده به شبکه می باشند و دیزل ژنراتور به عنوان سیستم پشتیبان مورد استفاده قرار می­گیرد.ابتدا به مدل سازی دینامیکی مناسب از اجزای این سیستم ها مبادرت شده و سپس سیستم کنترلی پیشنهاد شده که مبتنی بر مدل فازی می­باشد ارائه می­گردد. این استراتژی پیشنهادی با کنترل کننده کلاسیک مقایسه می­گردد. میزان مقاوم بودن استراتژی پیشنهادی در برابر تغییرات بار بررسی و در محیط نرم افزار متلب شبیه سازی گردیده است و نتایج مرتبط تحلیل شده است.در بخش نتایج مشاهده می شود که سیستم­های کنترلی، قادر به جبران سازی و مدیریت توان در برابر تغییرات ناگهانی بار می باشند و سیستم در تامین تقاضای بار با مشکل مواجه نمی­گردد. در این میان مشاهده می­گردد که استراتژی پیشنهادی که مبتنی بر مدل فازی بوده دارای عملکرد بهتری نسبت به کنترل کننده کلاسیک می­باشد. واژه های کلیدی:خودرو الکتریکی، فتوولتائیک، کنترل فرکانس، منطق فازی       فهرست مطالبعنوان                                          صفحه       فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق1-1 مقدمه .................................................................................................................................... 21-2 تعریف مسأله ......................................................................................................................... 31-3 پیشینه تحقیق ......................................................................................................................... 41-4 سوالات اصلی تحقیق ............................................................................................................ 61-5 اهداف .................................................................................................................................. 61-6 ضرورت و اهداف پژوهش .................................................................................................... 7فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق2-1 مقدمه .................................................................................................................................. 102-2 ریز شبکه ............................................................................................................................. 102-3 تولیدات پراکنده .................................................................................................................. 102-3-1 تعریف تولیدات پراکنده .................................................................................................. 102-3-2 مزایای تولیدات پراکنده ................................................................................................... 112-3-3 بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده ............................................................................ 112-3-4 انواع تولیدات پراکنده .................................................................................................... 132-4 سیستم هیبرید ...................................................................................................................... 132-4-1 مزایای ریز شبکه و چالش های سیستم هیبریدی ............................................................... 142-5 سیستم فتوولتائیک ............................................................................................................... 152-5-1 تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی در سیستم فتوولتائیک ............................................. 152-6 روش های کاربرد سیستم های برق خورشیدی ......................................................................212-6-1 متصل به شبکه سراسری برق ...........................................................................................212-6-2 مستقل از شبکه سراسری برق ...........................................................................................232-7 مدل پنل خورشیدی .............................................................................................................242-7-1 بررسی روش های دنبال کننده ماکزیمم توان....................................................................262-8 دیزل ژنراتور ......................................................................................................................302-9 وسایل ذخیره انرژی ............................................................................................................312-10 خودرو الکتریکی .............................................................................................................332-10-1 تعریف و معرفی انواع خودروهای الکتریکی .................................................................332-10-2 تعریف V2G و کابردهای آن .......................................................................................352-10-3 فرصت ها و چالش­های اتصال خودرو الکتریکی به شبکه...............................................382-10-4 روش های مدل سازی باتری ........................................................................................392-11 سیستم کنترل فازی .......................................................................................................... 442-11-1 مقدمه فازی ................................................................................................................ 442-11-2 سیستم های فازی ....................................................................................................... 452-11-3 ساختار یک کنترل کننده فازی .................................................................................. 48فصل سوم: روش تحقیق3-1 مقدمه ................................................................................................................................533-2 ساختار سیستم پیشنهادی.....................................................................................................533-3 کنترل کننده PI .................................................................................................................543-4 کنترل کننده فازی-کلاسیک .......................................................................................... 58فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق4-1 مقدمه ...............................................................................................................................634-2 شبیه سازی پنل خورشیدی ................................................................................................634-3 سیستم پیشنهادی................................................................................................................664-4 نتایج شبیه سازی ...............................................................................................................66فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات5-1 نتیجه گیری ......................................................................................................................755-2 پیشنهادات ........................................................................................................................76مراجع ............................................................................................................77ضمیمه ............................................................................................................82چکیده انگلیسی ...............................................................................................83                        فهرست جدول­هاعنوان                                          صفحهفصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق2-1 عملکرد روش کنترلی P&O ...................................................................................................272-2 مشخصات توابع انتقال دیزل ژنراتور ........................................................................................31فصل سوم: روش تحقیق3-1 اثرات افزایش پارامتر به طور مستقل ....................................................................................... 563-2 پایگاه قواعد کنترل کننده فازی ..............................................................................................613-3 معرفی پارامترهای پایگاه قواعد کنترل­کننده فازی ...................................................................61                  فهرست شکل هاعنوان                                          صفحهفصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق2-1 بخش های اصلی یک سیستم فتوولتائیک ................................................................................162-2 آرایه، پنل، ماژول و سلول فتوولتائیک ....................................................................................172-3 بلوک دیاگرام یک سیستم PV با بار AC و DC .......................................................................182-4 مراحل اصلی در طراحی یک سیستم فتوولتائیک.....................................................................202-5 نمای کلی یک سیستم متصل به شبکه ....................................................................................212-6 نمای کلی یک سیستم جدا از شبکه .......................................................................................232-7 مدار معادل پنل خورشیدی ....................................................................................................252-8 سیستم کنترل اغتشاش و مشاهده ...........................................................................................272-9 عملکرد روش P&O در شرایط تغییرات جوی........................................................................282-10 الگوریتم روش اغتشاش و مشاهده.......................................................................................292-12 مدل ساده دیزل ژنراتور.......................................................................................................302-13 بلوک دیاگرام از مدل باتری ..............................................................................................322-14 بلوک دیاگرام خودروی الکتریکی برای کنترل فرکانس...............................................................432-15 یک کنترل کننده دمای ساده...............................................................................................................462-16 نمایش بلوکی استفاده از کنترل کننده فازی به صورت مستقیم.....................................................482-17 بلوک دیاگرام ساختار کنترل کننده فازی........................................................................................482-18 تابع تعلق تک مقداری و تابع تعلق مثلثی.............................................................................49فصل سوم: روش تحقیق3-1 بلوک دیاگرام سیستم توان هیبریدی پیشنهادی......................................................................543-2 بلوک دیاگرام کنترل کننده PI ............................................................................................563-3 بار پله­ای .............................................................................................................................573-7 سیستم فرمان توسط کنترل کننده فازی-کلاسیک................................................................ 583-8 توابع عضویت ورودی اول کنترل کننده فازی ...................................................................593-9 توابع عضویت ورودی دوم کنترل کننده فازی ..................................................................593-10 توابع عضویت خروجی کنترل کننده فازی .....................................................................60فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق 4-1 بلوک دیاگرام پنل خورشیدی با توجه به دما و تابش خورشید...........................................634-2 منحنی مشخصه ولتاژ- جریان پنل خورشیدی ...................................................................644-3 منحنی مشخصه ولتاژ- توان پنل خورشیدی ......................................................................644-4 منحنی ولتاژ- جریان پنل خورشیدی در تابش های متفاوت...............................................654-5 منحنی ولتاژ- توان پنل خورشیدی در تابش های متفاوت..................................................654-6 بلوک دیاگرام سیستم توان هیبریدی پیشنهادی.................................................................664-7 بار پله­ای ........................................................................................................................674-7 بلوک دیاگرام از سناریوهای مختلف از سیستم پیشنهادی ................................................674-8 توان خروجی سیستم فتوولتائیک در سناریوی اول ...........................................................684-9 توان خروجی دیزل ژنراتور در سناریوی اول ...................................................................694-10 انحراف فرکانس در سناریوی اول ................................................................................694-11 توان خروجی سیستم فتوولتائیک در سناریوی دوم ........................................................714-12 توان خروجی خودرو الکتریکی در سناریوی دوم .........................................................714-13 توان خروجی دیزل ژنراتور در سناریوی دوم ................................................................724-14 انحراف فرکانس در سناریوی دوم ...............................................................................73         فصل اولمقدمه و کلیات تحقیق                  1-1 مقدمهپیامدهای محیطی، کمبود انرژی و نگرانی­های مربوط به بیشینه شدن مصرف سوخت های فسیلی موجب پیدایش رویکرد جالب توجهی به انواع مختلف منابع انرژی تجدید پذیر شده است. انرژی الکتریکی در زندگی بشر رایج ترین نوع انرژی است، ولی تولید آن اغلب از طریق سوخت­های فسیلی حاصل می آید که این ذخایر سوختی محدودیت­های بسیاری دارند [1]. این محدودیت­ها سبب شده تا تمایلات جدید به سمت تکنولوژی های تولید توان تجدیدپذیر از قبیل باد، خورشید و ... جلب شود.خورشید یکی از منابع مهم انرژی است که باید به آن روی آورده زیرا به فن آوری­های پیشرفته و پرهزینه نیاز نداشته و می تواند به عنوان یک منبع مفید و تامین کننده انرژی در اکثر نقاط جهان به کار گرفته شود. به علاوه استفاده از آن بر خلاف انرژی هسته­ای، خطر و اثرات نامطلوبی از خود باقی نمی­گذارد و برای کشورهایی که فاقد منابع انرژی زیرزمینی هستند، مناسب ترین راه برای دستیابی به نیرو و رشد و توسعه اقتصادی می باشد.فن آوری ساده، آلوده نشدن هوا و محیط زیست و از همه مهم تر ذخیره شدن سوخت های فسیلی برای آیندگان یا تبدیل آن­ها به مواد و مصنوعات پر ارزش پتروشیمی، از عمده دلایلی هستند که لزوم استفاده از انرژی خورشیدی را برای صنعت و بطور خاص؛ برق، آشکار می سازند. مزیت نیروگاه خورشیدی برآن است که به یک بار هزینه راه اندازی و نصب نیاز داشته و انرژی رایگان، با هزینه اندک تعمیرات ونگهداری به شبکه تا مدت طولانی تحویل می­دهد.از آنجایی که توان خورشیدی در شب وجود ندارد لذا لازم است یک منبع توان آماده به کار برای تامین تقاضای بار وجود داشته باشد. از این رو نیاز به ترکیب منابع ، مانند سیستم فتوولتائیک و دیزل ژنراتور می باشد. سیستم توان هیبریدی ترکیبی از دو یا چند منبع توان الکتریکی است که حداقل یکی از آنها از نوع تجدیدپذیر باشد [2]. سیستم هیبرید دیزلی- فتوولتائیک قابلیت اطمینان کاملی را فراهم می­نماید زیرا دیزل ژنراتور در نبود توان، توسط سیستم فتوولتائیک در شب، به عنوان یک پشتیبان عمل می کند و تامین تقاضای بار را انجام می­دهد. در عمل وقتی از دیزل ژنراتور استفاده می­شود که توان سیستم فتوولتائیک برای تامین تقاضای بار (خودروهای الکتریکی) کافی نباشد [3].برای تکمیل مدیریت تولید، بهترین گزینه، ذخیره انرژی است. با استفاده از سیستم ذخیره انرژی، یک منبع الکتریکی کم هزینه می تواند به طور موثر پیک تقاضا را تامین نماید [4-5].تاکنون روش های متعددی در زمینه ی کنترل مناسب توان هیبرید دیزلی- فتوولتائیک با واحد ذخیره انرژی جهت به دست آوردن عملکرد دینامیکی مطلوب و استخراج بیشترین بهره­وری از انرژی موجود ارائه شده است. رویکرد متداول، استفاده از کنترل کننده­های کلاسیک می باشد. در سال­های اخیر، کنترل­های منطق فازی در مهندسی سیستم­های قدرت، مورد توجه بسیار و رو به رشدی قرار گرفته­اند. منطق فازی یک سیستم استدلالی برای شکل دهی استدلال تقریبی است [6]. سیستم منطق فازی یک چهارچوب بسیار مناسب برای مدل سازی کارآمد و کامل عدم قطعیت در استدلال بشری با استفاده از متغیرهای زبانی و توابع عضویت فراهم می­نماید. کنترل­های 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 کنترل کننده 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[7].در بخش اول این تحقیق، به پیاده سازی یک مدل دینامیکی از سیستم توان هیبرید دیزلی- فتوولتائیک با واحد ذخیره سازی انرژی (باتری) برای خودرو الکتریکی پرداخته شده است. سپس به طراحی کنترلی برای سیستم مذکور پرداخته شده است. اولین استراتژی استفاده از کنترل کننده کلاسیک     می­باشد. سپس از کنترل کننده فازی-کلاسیک به دلیل قابلیت خوب این کنترل کننده در مسائل پیچیده ، برای بهبود انحراف فرکانس شبکه بهره می­بریم. در بخش شبیه سازی نشان داده خواهد شد که کنترل کننده پیشنهاد شده، عملکرد نسبتاً مناسبی در برابر تغییرات بار از خود نشان می­دهد و نسبت به تغییرات پارامتری مقاوم است. 1-2 تعریف مسألهانرژی الکتریکی برای هر فردی ضروری است به ویژه در قرن جدید که در آن مردم به دنبال زندگی با کیفیت بالاتری هستند. این واقعیت در جهان پذیرفته شده است که انرژی الکتریکی برای توسعه اجتماعی و اقتصادی، ضروری است.مطالعات اخیر نشان می دهد که حدود 20% تا 30% انرژی مصرفی بدون نیاز به تغییرات در ساختار فیزیکی سیستم و تنها به وسیله عملکرد بهینه و مدیریت شده قابل کاهش خواهد بود. یکی از روشهای کاهش تلفات و پاسخ به نیاز مصرف کنندگان و کاهش انتشار گازهای گلخانه­ای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در دسترس به صورت محلی مانند انرژی خورشیدی، باد، هیدروژن و .... و ترکیب آنها برای پیاده سازی سیستم های مدولار، قابل گسترش و برنامه­ریزی می­باشد.از سویی، بخش حمل و نقل عمده ترین بخش مصرف کننده فرآورده های نفتی و بالطبع یکی از مهمترین عوامل آلودگی محیط زیست خواهد بود. بنابراین، با توجه به بحران انرژی و محیط زیست در آینده به ویژه در کشورهای صنعتی، موضوع جایگزینی اتومبیل های کنونی (احتراق داخلی) با خودروهای الکتریکی مورد توجه قرار گرفته است. از طرف دیگر، نگرانی های گسترده در مورد گرم شدن زمین و نیز آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت­های فسیلی توسط خودروها اهمیت یافتن راهکارهای جدید برای تغییر منبع انرژی مورد نیاز خودروها را دو چندان ساخته است. یکی از منابع انرژی پراکنده خودرو الکتریکی هیبرید قابل اتصال به شبکه برق است. این خودرو یک اتومبیل الکتریکی بنزینی شبیه اتومبیل های امروزی است، اما دارای یک باتری بزرگتر و یک کابل برای اتصال به شبکه برق جهت شارژ است [8]. 1-3 پیشینه تحقیقبه دلیل قابلیت ذخیره­سازی زیاد انرژی، باتری­ها دیگر نمی توانند مانند اتومبیل­های هیبرید استاندارد، با بکارگیری یک موتور احتراقی دوباره شارژ شوند، بنابراین باید به برق وصل شوند تا سیستم باتری با برق شبکه شارژ گردد. به همین دلیل یک سیستم ذخیره سازی انرژی (باتری) برای سیستم قدرت خودرو الکتریکی در نظر گرفته شده است این باتری از نوع NI-MH می باشد] 8[. تحقیقات نشان داده که عمر باتری توسط عوامل بسیاری تحت تاثیر قرار می­گیرد که مهم ترین عوامل شامل: حرارت شدید، شارژ و دشارژ بیش از اندازه می­باشد. این عوامل عملکرد باتری را بدتر کرده و این عمل منجر به بدتر شدن عملکرد خودرو الکتریکی و بهره­وری آن می­شود ]9[. درجه حرارت می تواند دو اثر مهم در عملکرد باتری داشته باشد، هم می تواند راندمان باتری را بهبود بخشد و هم می تواند به طور قابل توجهی عمر باتری را کوتاه کند.با افزایش دما راندمان مقاومت داخلی باتری کاهش می­یابد و این عملکرد باتری را بهبود می­بخشد و درجه حرارت بالا باعث می­شود که واکنش شیمیایی در باتری سریع­تر انجام شود که این امر به اجزای باتری آسیب می­رساند و عمر باتری را کاهش می­دهد [10].با نظر به منابع انرژی پراکنده قابل بهره­برداری، سیستم­های قدرتی که از منابع تولید توان الکتریکی مختلفی استفاده می­کنند، با عنوان سیستم قدرت هیبرید شناخته می­شوند. طراحی اجزای سیستم­های قدرت کوچک با قابلیت اتصال و انفصال از شبکه سراسری برق که اصطلاحاً ریز شبکه نامیده      می­شوند، باید به نحوی باشد که عملکرد مطمئن آن را در هر دو حالت بهره برداری شامل حالت اتصال به شبکه و حالت جزیره ای یا مستقل از شبکه تضمین نماید. بارها و منابع انرژی هیبرید در یک ریز شبکه می توانند با حداقل زمان ممکن، از شبکه سراسری منفصل شده و مجددا به آن وصل شوند و بدین ترتیب منجر به افزایش قابلیت اطمینان در تأمین بارهای ریز شبکه شوند.یکی از کاربردهای اساسی فناوری ریز شبکه، هماهنگی بین تولیدکننده های مختلف و بارهای کنترل پذیر جهت ارائه یک سیستم کارا و سودمند می­باشد. در این راستا سیستم مدیریت انرژی به منظور مدیریت عملکرد ریز شبکه نیاز است. مقالات زیادی نیز پیش از این در این زمینه ارائه شده­اند. از جمله [11] که کاربرد یک کنترل کننده مرکزی را برای بهینه سازی عملکرد یک ریز شبکه در زمان اتصال به شبکه تشریح می­کند. در [12] یک سیستم مدیریت انرژی برای بهینه کردن عملکرد ریز شبکه شامل مدیریت سمت بار و منابع تولید پراکنده ارائه شده است. اما یکی از موضوعات مهمی که در طراحی سیستم مدیریت انرژی باید مورد توجه قرار گیرد، مسأله ذخیره سازی انرژی در عناصری با این قابلیت است. مبحث فوق، توام با بکارگیری منابع تولید تجدیدپذیر مشتمل بر سلول خورشیدی، توربین بادی، پیل سوختی و... مورد توجه قرار گرفته است. علت این امر، پاسخ گویی سریع به تغییرات بار شبکه توسط ذخایر چرخان و باتری های ذخیره ساز انرژی است. با مطرح شدن خودروهای برقی با قابلیت تبادل توان با شبکه های قدرت، تحقیقات جدیدی در زمینه استفاده از قابلیت ذخیره سازی انرژی در آن­ها و بکارگیری آن­ها در پایداری شبکه های قدرت انجام شده است. که در اغلب این تحقیقات استفاده از قابلیت خودروها به عنوان رزرو چرخان ارزیابی شده است [13-14]. ***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 :98
 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