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

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

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 111

شرح مختصر:

استفاده 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 شبیه‌سازیکنترلر 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 شدهمورد 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 پایاننامه 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 پراکنده

 فهرست مطالب

  فصل اول: مقدمه

پیشگفتار 2

مفاهیم اولیّه میکروشبکه و کاربردهای آن5

1-1) مقدمه 5

1-2) تولید پراکنده 7

1-2-1) مزایای استفاده از واحدهای تولید پراکنده8

1-3) میکروشبکه 8

1-3-1) ساختار کلی میکروشبکه10

1-3-2) مصرف کننده­ها11

1-3-3)ذخیره ­ساز های انرژی11

1-3-4)کنترل­ کننده12

1-4) مدهای عملکردی میکروشبکه13

1-4-1)مد متصل به شبکه اصلی13

1-4-2)مد جزیره­ای14

1-5) ساختار و عناصر میکروشبکه مورد بررسی15

1-6) کنترل فرکانس در میکروشبکه 17

1-7) جمع بندی و نتیجه گیری 18

 فصل دوم: مروری بر کارهای گذشته

2-1) کاربرد های پیل سوختی در میکرو شبکه 21

2-2) چالش های کنترل میکروشبکه 23

2-3) مروری بر انواع مدل سازی دینامیکی عناصر موجود در ساختار میکروشبکه25

2-4) کنترل فرکانس 27

 فصل سوم: کنترل­کننده­های هوشمند

3-1) مقدمه 31

3-2) چگونگی سیستم های فازی 32

3-3) موارد و چگونگی استفاده از سیستم های فازی39

3-3-1) ماشین شست و شوی فازی40

3-3-2)سیستم های فازی در اتومبیل40

3-4)تارخچه مختصری از تئوری و کار بردهای فازی41

3-5) کنترل فازی و کاربرد آن در میکروشبکه 44

3-6) الگوریتم اجتماع ذرات (PSO 45

3-6-1) تابع ارزیابی (یا تابع هدف 47

3-7) جمع بندی و نتیجه گیری 48

 فصل چهار: کنترل فرکانس در میکروشبکه

4-1) اجزای سیستم میکروشبکه 50

4-2) مدل‌ اجزاء مختلف میکروشبکه و نحوه پیاده‌سازی کنترل کننده فازی51

4-2-1) فرمولاسیون مساله 51

 4-2-2) مدل فرکانسی اجزاء میکروشبکه 53

4-2-3) پیاده‌سازی کنترل کننده PI فازی در میکروشبکه55

4-3)نحوه طراحی والگوریتم حل مسئله به روش PSO58

4-4) پیاده سازی الگوریتم PSO برای تعیین ضرایب کنترل کننده PI اعمال شده59

4-5) کنترل کننده PI فازی 60

4-5-1) پیاده‌سازی کنترل‌کننده PI فازی و مقایسه نتایج آن

با کنترل‌کننده PI سنتی 60

4-5-2)طراحی کنترل کننده فازی 61

4-6( نویز سفید 65

 فصل پنجم: نتایج شبیه سازی

مقدمه 69

نتایج شبیه سازی 69

5-1) سیستم مورد مطالعه70

5-2) شبیه‌سازی میکروشبکه در حالتهای با کنترل کننده PI فازی و PI سنتی72

5-3) بررسی اثر سیستم الکترولایزر بر روی کنترل فرکانس میکروشبکه76

5 -4) بررسی عملکرد کنترل­کننده فازی در مواقع حذف بخشی از تولید78

 نتیجه‌گیری و پیشنهادات 81

 فهرست مراجع و مآخذ 83

 علائم و اختصارات 87

  عنوان صفحه

 پیوست ها

پیوست الف 90

پیوست ب 95

پیوست پ 97

 فهرست جداول

  جدول(4-1). پارامترهای مدل میکرو شبکه52

جدول(4-2). پارامترهای مدل دینامیکی اجزاء میکرو شبکه54

جدول(4-3). پارامترهای مدل میکرو شبکه55

جدول(4-4). پارامترهای کنترل کننده کننده فازی بکار برده شده

در میکرو توربین گازی 56

جدول(4-5): حدود پارامترهای کنترل کننده PID 59

جدول(4-6). نتایج الگوریتم بازای تعداد جمعیت n=20 و تعداد تکرار Iteration=20............ 60

جدول (4-7). تعداد MF های هر کدام از متغیرهای ورودی یا خروجی63

جدول(4-8): جدول قوانین فازی برای K_p64

جدول(4-9): جدول قوانین فازی برای K_I64

جدول (5-1): مقادیر توان اجزاء مختلف میکروشبکه در نقطه کار نامی متعادل72

 فهرست اشکال

 عنوان صفحه

 شکل 1-1) نمایی از یک میکروشبکه 6

شکل 1-2) ساختارو اجزای میکروشبکه10

شکل1-3). مد متصل به شبکه13

شکل1-4) مد جزیره­ای 14

شکل 1-5) ساختار میکروشبکه مورد بررسی در این پایان نامه 15

شکل 3-2) تابع تعلق مربوط به کلمه "کم33

شکل 3-3) ساختار اصلی سیستم فازی خالص36

شکل 3-5) سیستم فازی با فازی ساز و غیرفازی ساز38

شکل 3-6) سیستم فازی به عنوان کنترل کننده حلقه باز39

شکل 3-7) سیستم فازی به عنوان کنترل کننده حلقه بسته39

شکل3-8)ساختارکلی سیستم فازی45

شکل4-1) سیستم میکروشبکه50

شکل4-2) بلوک دیاگرام اعمال تغییرات توان به کنترل کننده فازی56

شکل4-3) میکرو شبکه با حضورکنترل کننده فازی57

شکل 4-4) سیستم کنترلی میکروشبکه (Fuzzy PI61

 شکل 4-5) ورودی‌های کنترل کننده فازی62

شکل 4-6) خروجی‌های کنترل کننده PI فازی63

شکل 4-7) پیکربندی نویز سفید با پهنای باند محدود65

شکل 5-1)یکربندی میکروشبکه70

شکل 5-2)ساختار کنترلی میکروشبکه (Fuzzy PI ، و Well-Tuned PI71

شکل5-3)یکر بندی تولید سیگنال تصادفی برای اجزای مختلف میکرو شبکه 73

شکل5-4) منحنی تغییرات توان برای تمام اجزاء میکرو شبکه 74

شکل5-5)تغییرات فرکانس میکروشبکه در سه حالت:

1) با وجود کنترل کننده fuzzy-PI2) کنترل کننده Well-Tuned PI و

3) بدون کنترل کننده 75

شکل5-6) ضریب K_p کنترل کننده فازی75

شکل5-7) ضریب K_i کنترل کننده فازی76

شکل5-8) تغییر بار در زمان t=150s از 50kw به مقدار 75kw : الف ) با استفاده از

الکترولایزر ب) بدون استفاده از الکترولایزر77

شکل5-9)منحنی توان میکروشبکه زمان رخداد اضافه بار  78

شکل5-10). توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از توان 10KW به 8KW

تغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10KW برمی‌گردد78

شکل5-11) تغییرات توان الکترولایزر وقتی که توان فتولتاییک در لحظه t=150s از توان 10KW به 8KW تغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s

به توان 10KWبرمی‌گردد 79

 عنوان صفحه

 شکل(5-12). تغییرات توان میکروتوربین وقتی که توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از 10KWبه 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s

به توان 10KW برمی‌گردد 79

شکل(5-13). تغییرات فرکانس میکروشبکه وقتی که توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از 10KW به 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s

به توان 10KW برمی‌گردد 80