پایانامه طراحی کنترل‌کننده بهینه فیدبک حالت و خروجی توان راکتیو در نیروگاه‌های بادی مجهز به

اختصاصی از سورنا فایل پایانامه طراحی کنترل‌کننده بهینه فیدبک حالت و خروجی توان راکتیو در نیروگاه‌های بادی مجهز به دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

شلینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 

تعداد صفحه:91

فهرست و توضیحات:

    فهرست مطالب

عنوان مطالب     شماره صفحه

چکیده   1

فصل اول : پیشگفتار  2

1-1 مقدمه   3

1-2 انرژی باد   4

1-3 مزایای بهره برداری از انرژی باد 4

1-4 اهمیت کنترل توان راکتیو در نیروگاه بادی 5

1-5 پیکربندی پایان نامه 6

فصل دوم : مشخصه‌های سیستم‌های بادی    7

2-1 مقدمه   8

2-2- فن‌آوری توربین‌های بادی  9

 2-2-1- اجزای اصلی توربین بادی   11

 2-2-2- چگونگی تولید توان در سیستم‌های بادی   12

 2-2-3- منحنی پیش بینی توان توربین بادی  13

 2-2-4- پارامترهای مهم در توربین بادی    13

2-3- انواع توربین‌ها از لحاظ سیستم عملکرد 14

 2-3-1- عملکرد توربین‌های سرعت ثابت   14

  2-3-1-1- توربین‌های ممانعت قابل تنظیم سرعت ثابت 15

  2-3-1-2- توربین‌های ممانعت تنظیم شده دو سرعتی   15

  2-3-1-3- توربین‌های زاویة گام قابل تنظیم فعال سرعت ثابت 16

  2-3-1-4- توربین‌های زاویة گام قابل تنظیم غیر فعال   16

 2-3-2- الگوی عملکرد سرعت متغیر  16

  2-3-2-1- توربین‌های ممانعت تنظیم شده سرعت متغیر 17

  2-3-2-2- توربین‌های سرعت متغیر با زاویة گام قابل تنظیم فعال    17

  2-3-2-3- توربین‌های سرعت متغیر با محدوده عملکرد کوچک    18

2-4- کنترل توربین بادی  18

 2-4-1- فعالیت‌های قابل کنترل در توربین‌های بادی   19

فهرست مطالب

عنوان مطالب     شماره صفحه

  2-4-1-1- کنترل گشتاور آیرودینامیکی 19

  2-4-1-2- کنترل گشتاور ژنراتور  20

  2-4-1-3- کنترل گشتاور ترمز 20

  2-4-1-4- کنترل جهت گیری دوران حول محور قائم    21

 2-4-2- کلیات عملکرد توربین‌های متصل به شبکه  21

2-5- ژنراتورهای مورد استفاده در توربین‌های بادی  22

 2-5-1- ژنراتورهای سنکرون    23

 2-5-2- ژنراتورهای جریان مستقیم  24

 2-5-3- ژنراتورهای القائی    25

 2-5-4- تحلیل عملکرد ژنراتور القائی  25

  2-5-4-1- راه‌اندازی توربین بادی با ژنراتور القائی   26

  2-5-4-2- تحلیل دینامیک ماشین القائی    27

  2-5-4-3- شرایط عملکرد خارج از محدوه طراحی  28

  2-5-4-4- مشخصه ژنراتور القایی دو سوتغذیه‌   28

خلاصه فصل 2  30

فصل سوم : مدلسازی ژنراتور القائی با تغذیه دو‌بل  31

3-1- مقدمه  32

3-2- عملکرد فوق سنکرون و زیر سنکرون ژنراتور القایی دو سو تغذیه   33

3-3- تبدیل قاب مرجع 35

 3-3-1- تبدیل قاب مرجع abc/dq 35

 3-3-2- تبدیل قاب مرجع abc به αβ 39

3-4- مدل‌های ژنراتور القایی  39

 3-4-1- مدل بردار-فضا    40

 3-4-2- مدل قاب مرجع dq  43

3-5- مدل مرتبه 3 ژنراتور القایی  دو سو تغذیه 45

3-6- بیان پارامترها در سیستم پریونیت 45

فهرست مطالب

عنوان مطالب     شماره صفحه

3-7- کنترل اینورتر متصل به شبکه 47

3-8- کنترل چرخش ولتاژ(VOC)  48

3-9- کنترل چرخش میدان(FOC)   51

خلاصه فصل 3  53

فصل چهارم : طراحی کنترل‌کننده بهینه فیدبک حالت و خروجی   54

4-1- مقدمه  55

4-2- مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه کنترل توان در DFIG     56

4-3- توصیف سیستم 58

4-4- مدل توربین بادی 59

4-5- مدل ژنراتور القایی دو سو تغذیه 60

4-6- مدل جعبه دنده  61

4-7- مدل فیلتر RL   62

4-8- فضای حالت سیستم 64

4-9- طراحی با جایدهی قطب    67

4-10- طراحی کنترل‌کننده برای مدل تقویت شده    71

4-11-شبیه سازی   73

4-12- طراحی کنترل‌کننده PI جهت کنترل سرعت روتور (wr)   83

خلاصه    86

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات   87

پیوست‌ها 91

منابع و مأخذ    92

فهرست منابع فارسی   93

فهرست منابع لاتین    95

چکیده انگلیسی   96

صفحه عنوان انگلیسی  97

اصالت نامه  98

فهرست شکل‌ها

عنوان  شماره صفحه

شکل2-1- توربین‌های بادی مدرن واقع در مزرعه بادی  8

شکل2-2- انواع توربین‌های بادی 10

شکل 2-3- انواع توربین‌های بادی   11

شکل 2-4- دیاگرام سیستم بادی 12

شکل 2-5- منحنی توان بر حسب سرعت باد توربین بادی 13

شکل2-6- کلاس‌بندی ژنراتورهای الکتریکی که اغلب در توربین‌های بادی استفاده می‌شوند 23

شکل 2-7- منحنی توان، جریان و گشتاور ژنراتور القائی  26

شکل 2-8- منحنی افزایش جریان بر حسب کاهش فرکانس در ماشین القایی  28

شکل 2-9- دیاگرام بلوکی توان‌های جاری شده در ژنراتورهای القائی دو سو تغذیه  29

شکل 3-1- ساختار DFIG 32

شکل 3-2- مبدل پشت به پشت 32

شکل 3-3 الف : حالت فوق سنکرون   33

شکل 3-3 ب: حالت زیر سنکرون  34

شکل 3-4- مشخصه گشتاور – سرعت DFIG    34

شکل 3-5- بردار فضای x ومتغیرهای سه فازش xa,xb,xc   36

شکل 3-6- تبدیل متغیرها در قاب ساکن سه فاز(abc) به قاب دو فاز (dq) 37

شکل 3-7- تجزیه بردار فضای x به قاب مرجع گردان (dq)   38

شکل 3-8- دیاگرام ساده شده DFIG   40

شکل 3-9- مدار معادل بردار فضا ژنراتور القایی در قاب مرجع دلخواه  42

شکل 3-10- مدل ژنراتور القایی در قاب سنکرون   43

شکل 3-11- مدل ژنراتور القایی در قاب ساکن 43

شکل 3-12- اینورتر متصل به شبکه در سیستم مبدل بادی    47

شکل 3-13- دیاگرام فاز و PF   48

شکل 3-14- بلوک دیاگرام کنترل چرخش ولتاژ(VOC) 49

شکل 3-15- کنترل چرخش میدان شار روتور 52

شکل 4-1- منحنی مشخصه سرعت – توان توربین در زاویه گام صفر 59

شکل 4-2- سیستم کنترل حلقه باز   69

شکل 4-3- سیستم کنترل حلقه بسته  69

شکل 4-4- خطای حالت دائمی توان راکتیو سمت استاتور 70

شکل 4-5- خطای حالت دائمی توان راکتیو کانورترسمت شبکه (فیلتر RL) 71

شکل 4-6- پاسخ پله توان راکتیو سمت استاتور پیش از بهینه سازی    73

شکل 4-7- پاسخ پله توان راکتیو فیلتر RL پیش از بهینه سازی 74

شکل 4-8- پاسخ پله توان راکتیو سمت استاتور پس از بهینه‌سازی    74

شکل 4-9- پاسخ پله توان راکتیو فیلتر RL پس از بهینه سازی 75

شکل 4-10- نمودارسیگنال کنترل Vds پس از بهینه‌سازی 75

شکل 4-11- نمودارسیگنال کنترلVdg پس از بهینه‌سازی  76

شکل 4-12- نمودارسیگنال جریان مؤلفه d استاتور پس از بهینه‌سازی   77

شکل 4-13- نمودارسیگنال جریان مؤلفه d فیلتر RL پس از بهینه‌سازی   77

شکل 4-14- نمودارسیگنال جریان مؤلفه q فیلتر RL پس از بهینه‌سازی   78

شکل 4-15- نمودارسیگنال جریان مؤلفه q استاتور پس از بهینه‌سازی   78

شکل4-16- نمودارسیگنال جریان مؤلفه d روتور پس از بهینه‌سازی    79

شکل4-17- نمودارسیگنال جریان مؤلفه q روتور پس از بهینه‌سازی    79

شکل4-18- نمودارخطای حالت دائمی توان راکتیو استاتور   80

شکل4-19- نمودارخطای حالت دائمی توان راکتیو کانورتر سمت شبکه    80

شکل 4-20-  منحنی تغییرات سرعت روتور بر حسب پریونیت   81

شکل 4-21- پاسخ پله توان راکتیو سمت استاتور در سرعت روتور متغیر   82

شکل 4-22- پاسخ پله توان راکتیو فیلتر RL در سرعت روتور متغیر    82

شکل 2-23- نمودار بلوکی کنترل‌کننده PI 83

شکل4-24-  تعییرات سرعت روتور پس از طراحی کنترل‌کننده PI   83

شکل4-25- پاسخ پله توان راکتیو استاتور پس از طراحی کنترل‌کننده PI    84

شکل4-26-  پاسخ پله توان راکتیو فیلتر RL پس از طراحی کنترل‌کننده PI    84

شکل4-27-  سیگنال ولتاژ مؤلفه d استاتور پس از طراحی کنترل‌کننده PI    85

شکل4-28-  سیگنال ولتاژ مؤلفه d فیلتر RL پس از طراحی کنترل‌کننده PI    85

چکیده:

بالا بودن ضریب نفوذ باد در سیستم‌های الکتریکی متصل به شبکه، چالش‌های جدیدی را در رابطه با پایداری سیستم‌های قدرت به دنبال دارد. علیرغم ماهیت تصادفی باد، لازم است تا اطمینان به پایداری شبکه‌های قدرت تضمین شود. از آنجائیکه یکی از نیازهای جدید شرکت‌های تولیدکننده برق ازطریق انرژی باد، تنظیم ولتاژ می‌باشد، این پایاننامه بر روی کنترل توان راکتیو در نیروگاه‌های بادی مجهز به ماشین‌های القایی دوسوتغذیه متمرکز شده است. در این پایان نامه یک نیروگاه بادی 9 مگاواتی شامل شش عدد توربین بادی 5/1 مگاواتی و ژنراتور القایی دو سو تغذیه ( بطوریکه همه توربین‌ها در یک راستا قرار گرفته و بادهای یکسانی را دریافت می‌کنند) مدلسازی شده است. در این مدل کانورترهای سمت روتور و شبکه با گین یک در نظر گرفته شده‌اند. برای کنترل توان راکتیو جاری شده در استاتور و فیلتر RL (این فیلتر کانورتر سمت شبکه را به شبکه متصل می‌کند) یک کنترل‌کننده فیدبک حالت و خروجی طراحی شده بطوریکه خروجی‌ها (توان‌های راکتیو جاری شده در استاتور و فیلتر RL)، ورودی‌های مرجع را دنبال کنند. بعد از طراحی کنترل‌کننده فیدبک حالت و خروجی، گین‌های این کنترل کننده با استفاده از روش نیوتن بهینه سازی شده‌اند. در این مدل در ابتدا سرعت روتور برابر با مقدار ثابتی در نظر گرفته شده، از آنجائیکه سرعت روتور در واقع مقدار ثابتی نیست و با تغییر سرعت باد ورودی به توربین، تغییر می‌کند و باعث نوسانی شدن توان‌های راکتیو می‌گردد، به همین جهت برای کنترل سرعت روتور نیز یک کنترل‌کننده PI طراحی شده است. نتایج شبیه‌سازی عملکرد صحیح سیستم پیشنهادی را نشان می‌دهد.