در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده فنی و مهندسی، گروه برق و الکترونیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.SC ) در رشته برق قدرت

گرایش تکنولوژی فشار قوی

عنوان:

مدلسازی توزیع شده سیستم تحریک استاتیک به مقصود

میرا کردن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچی تحریک ژنراتور سنکرون

استاد راهنما:

دکتر محمد اسیایی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد
تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده:
ژنراتورهای سنکرون ماشینی می باشد که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکیac به کار             می‌رود. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می گردد تا میدان مغناطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم‌پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می کند .یکی از مهمترین قسمت‌های سیستم تولید انرژی در نیروگاه‌ها، سیستم تحریک می باشد. از طرفی روش تغذیه استاتیک این سیستم‌ها جزو معمولترین روش‌ها می‌باشد. یک سیستم تحریک استاتیک به لحاظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده خودکار ولتاژ میدان رفتار می کند بطوریکه اگر ولتاژ ژنراتور کاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عکس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را کاهش می‌دهد. درواقع سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند در حالیکه تنظیم‌کننده ولتاژ، توان میدان تحریک‌کننده را برآورده می‌سازد. در این پایان‌نامه اثر شفت در فرکانس های بالا رابصورت RL موازی و یاطاقان‌ها رابه صورت یک اثر خازنی Cb و اثر پوستی سیم پیچ ها را بایک مدل RL سری برای یک ژنراتور200 مگاولت امپریANSALDO نوع 1054در نظر خواهیم گرفت و حتی می‌توانیم برای افزایش دقت، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در نظر بگیریم.
واژه‌های کلیدی: ژنراتور سنکرون– سیستم‌های تحریک و انواع آن- مبدل باک -شش پالسه تریستوری-ولتاژ شفت وجریان بیرینگ
 1-1- مقدمه:
همانطور که می‌دانیم ژنراتور یکی از اجزای اصلی موجود در هر نیروگاهی می باشد و از آنجا که سیستم تحریک مهم‌ترین جزء هر ژنراتور را شامل می گردد پس سیستم تحریک تأثیر بسیار مهمی، در تولید برق دارد.
یکی از کاربردهای مهم سیستم تحریک، این می باشد که می‌تواند ژنراتور را طوری هدایت کند که ژنراتور در ناحیه امن (محدوده پایداری) باقی بماند.
پس با در نظر داشتن اهمیت و جایگاه بسیار مهم سیستم تحریک در نیروگاهها، طبیعی می باشد که حساسیت روی سیستم تحریک بالا می رود و اگر مشکلی در سیستم تحریک ایجاد گردد، این مشکل به گونه مستقیم روی ژنراتور اثر می‌گذارد. به عنوان مثال در صورت عملکرد نا مناسب محدود کننده زیر تحریک و یا فوق تحریک ژنراتور آسیب می‌ببیند و در صورت ایجاد مشکل در ژنراتور ناپایداری در شبکه نیز به وجود خواهد آمد. جالب می باشد که تمام نوساناتی که در شبکه ایجاد می گردد از لحاظ ولتاژی و تا حدی از لحاظ فرکانسی، سیستم تحریک تا حدودی می‌تواند به آنها پاسخ دهد. تمام این موردها نشان‌دهنده اهمیت سیستم تحریک می‌باشد و همین اهمیت هم باعث می گردد که وقتی ما می‌خواهیم سیستم تحریکی را عیب یابی کنیم بایستی اولاً تمام این اهمیت‌ها را در نظر بگیریم ثانیاً رفع عیب را در زمان کوتاهی انجام دهیم زیرا که اگر عیب در مدت زمان کوتاه برطرف نشود به معنای آن می باشد که در تولید برق توسط نیروگاه وقفه ایجاد شده می باشد و این وقفه در تولید برای نیروگاه ضرر اقتصادی را به همراه دارد پس لازم می باشد که شناخت کافی نسبت به اجزای سیستم تحریک داشته باشیم . درسیستم تحریک استاتیک3 مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند. مدلسازی این سیستم می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را در این سیستم راحت‌تر کند. روشهای مدلسازی ریاضی به سه دسته تحلیلی، آزمایشی و ترکیبی تقسیم می شوند. در مدلسازی تحلیلی، معمولاً سیستم اصلی مورد مطالعه به مجموعه ای از سیستمهای فرعی تقسیم می گردد. سپس مدل کلی با ترکیب این مدلهای فرعی بدست می‌آید. برای بدست آوردن ارتباط ورودی و خروجی هر قسمت، از قوانین فیزیکی حاکم بر اجزای سیستم بهره گیری می گردد. در مدلسازی آزمایشی با انجام آزمایش بر روی سیستم واقعی و ضبط ورودیها و خروجیها در حین آزمایش و پردازش سیگنالهای ضبط شده، مدل سیستم بدست می‌آید. در مدل سازی ترکیبی ساختار مدل به روش تحلیلی و پارامترهای آن به روش آزمایشی محاسبه می‌گردند .در مدلسازی تحلیلی سیستم تحریک، برای هر یک از اجزای این سیستم، مدل ریاضی منطبق بر ساختار آن در نظر گرفته می گردد. بر اساس مقادیر عناصر و نیز اندازه‌گیری‌های انجام شده پارامترهای مدل هر یک از اجزا بدست می‌آید. در این پایان‌نامه می‌خواهیم مدلسازی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون را با بهره گیری مدل همه قسمت‌های سیستم و به صورت توزیع شده بدست آوریم. در واقع برای واکاوی دقیق و صحیح سیستم تحریک بایستی یک مدل کامل و با در نظر گرفتن جزییات مانند اثر پوستی در نظر گرفت
 1-2- اظهار مسئله:
وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون می باشد بعلاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد. ]1[
برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی هست ، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و بعضی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده می باشد به فکر تغییر سیستم و اصلاح وارتقاء آن‌ها بیفتیم. ]2[
سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم‌پیچ تحریک واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل می کند وبا تغییر نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خروجی تنظیم می گردد بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل می گردد.
مهمترین اجرا سیستم تحریک]3[ ]4[:
1- تحریک کننده: تامین توان جریان مستقیم مورد نیاز سیم پیچ تحریک (بخش توان سیستم تحریک)
2- تنظیم‌کننده: سیگنالهای کنترل ورودی را به سطح و شکلی که برای کنترل تحریک‌کننده مناسب می باشد تقویت و پردازش می کند. این بلوک شامل تنظیم کننده‌ها و نیز توابع پایدارساز سیستم تحریک می‌باشد.
3- مبدل ولتاژ پایانه و جبرانگر بار:
4- پایدارساز سیستم قدرت:
5- مدارهای محدودکننده و حفاظتی: شامل مجموعه وسیعی از توابع کنترلی و حفاظتی برای اطمینان از اینکه از حدود توانایی‌های تحریک‌کننده و و ژنراتور تجاوز نشود.
با در نظر داشتن عدم دسترسی به اطلاعات و مدارک کامل و گاهی مغایرت مدارک با واقعیت و نیز تغییر مشخصه مدارات الکترونیکی، الکتریکی و مکانیکی واحدهای تولید انرژی با گذشت زمان و تنظیم کنترل‌کننده‌ها بر اساس مقادیر زمان نصب واحد، تعیین پارامترهای مدل دینامیکی سیستمهای قدرت ضروری می باشد. ]5 [این الزام با گسترش شبکه و معرفی سیستمهای تحریک سریع بویژه پایدارکننده‌های سیستم قدرت و لزوم تنظیم آنها که فقط با شبیه‌سازی‌های مطمئن مقدور می باشد، اهمیت خود را بیشتر نشان می‌دهد. ]6[
1-3- جنبۀ نوآوری و جدید بودن پژوهش:
تاکنون در تحقیقات انجام شده بر روی مدلسازی سیستم تحریک،به مدل توزیع شده تمام قسمت‌ها به گونه یکجا و با در نظر گرفته شدن اثر توجه ویژه‌ای نشده می باشد. از طرفی در این پایان‌نامه با در نظر گرفتن اثر پوستی یک مدل کلی و توزیع شده برای سیستم تحریک به دست خواهیم آوردن و همچنین در صورت امکان مدل یکسوساز تریستوری را هم در مدل کلی در نظر خواهیم گرفت. همچنین با بهره گیری از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.
1-4- فرضیه‌ها:
مطالعات نشان می‌دهد مدلسازی دقیق و جامع سیستم تحریک می‌تواند واکاوی و تحلیل سیستم کلی یک ژنراتور سنکرون جهت تولید برق را راحت‌تر کند. می‌توان با در نظر گرفتن اثر پوستی و اثر یاتاقان‌ها و حتی مدل کلی یکسوساز تریستوری این مدل را به مدل واقعی نزدیک‌تر نمود و در جهت میرا کردن نوسانات سیم پیچ تحریک برای طراحی کنترل‌کننده از آن بهره گیری نمود. فرآیندهای تحلیلی با بهره گیری از این مدل بهبود بهره‌برداری اقتصادی و تامین همیشگی برق مورد نیاز را به همراه خواهد داشت.
– با بهره گیری از نرم‌افزار قدرتمند SIMULINK/MATLAB کار شبیه‌سازی کل صورت می‌گیرد.
2-1- اهداف پژوهش (شامل اهداف علمی، کاربردی وروش‌های خاص انجام پژوهش):
2-1-1- اهداف علمی پژوهش:
بدست آوردن مدل توزیع شده سیستم تحریک ژنراتور سنکرون با در نظر گرفتن اثر پوستی و بهره گیری از این مدل برای میرا کردن نوسانات ولتاژ سیم پیچ تحریک.
بهره گیری از SIMULINK/MATLAB برای شبیه سازی سیستم مورد نظر می‌باشد.
2-1-2 اهداف کاربردی پژوهش:
برای تامین تغذیه دایمی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون برق مورد نیاز از خروجی ژنراتور مورد بهره گیری قرار می­گیرد. بهره گیری از مدل کلی و توزیع شده سیستم تحریک می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را ساده‌تر کند. کاهش تلفات کمتر، هزینه سرمایه‌گذاری کمتر و نیاز به دایمی بودن سیستم برق تولیدی در ژنراتور سنکرون و سایر مزایای دیگر اجرای چنین پایان نامه‌ای را در جهت مناسب‌ترین الگوی طراحی و مدلسازی تغذیه سیستم تحریک لازم می­شمارد.
کشور عزیزمان ایران به واسطه وسعت جغرافیایی دارای مراکز تولید برق متعددی می‌باشد که درصد بالایی ازاین مراکز همگی با بهره گیری از ژنراتورهای سنکرون برق مورد نیاز کشور را تولید می‌کنند. از طرف تامین برق سیستم تحریک این ژنراتورها نیازمند یک طراحی جامع و کاملی می باشد که در تمام شرایط بتواند برق مورد نیاز این سیستم را و تنظیم ولتاژ مناسب تهیه کند. در این راستا بایستی مطالعات جامعی برای طراحی تغذیه این سیستم‌ها صورت پذیرد. بدست آوردن مدل کلی این سیستم می‌تواند دید جامعی به مهندسین جهت طراحی بهتر سیستم تولید برق بدهد.
این پایان‌نامه مورد بهره گیری بخش تولید انرژی برق و مولدهای الکتریکی می‌تواند قرار گیرد.
2-2- نوع روش کار:
روش کار به این شکل می‌باشد:
1- جمع‌آوری منابع و مقالات مرتبط با موضوع
2- هدف مدلسازی توزیع شده برای سیستم تحریک استاتیک می باشد. این مدل بایستی دقت کافی داشته باشد به طوری که بتوان به وسیله آن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچ ژنراتور سنکرون را میرا نمود .
3- تهیه SIMULINK سیستم طراحی شده در محیط MATLAB برای شبیه‌سازی کلی سیستم.
2-3-پرسش اصلی پژوهش(مسأله پژوهش):
– آیا بهره گیری از مدل توزیع شده سیستم تحریک در بهبود طراحی کلی سیستم جهت میرا کردن نوسانات، کاربردی می باشد.
– آیا مدل توزیع شده کلی می‌تواند رفتار سیستم را به درستی شبیه‌سازی کند؟
به دنبال مدلسازی توزیع شده برای سیستم تحریک استاتیک می‌باشیم به طوری که از این مدل برای میرا کردن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچ ژنراتور سنکرون بهره گیری کنیم. با در نظر داشتن اینکه دراین حالت از یک منبع تولید ولتاژ سه فاز مستقل بهره گیری شده می باشد بایستی این طراحی به بهترین چگونگی انجام گیرد که در برابر اغتشاشات از این نوع بسیار مقاوم باشد.طراحی بدست آمده در SIMULIK/MATLAB اجرا می­گردد و در حالاتهای مختلف مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
اهمیت مدلسازی سیستم تحریک ناشی از تأثیر آن بر پایداری‌گذرا و دینامیکی شبکه می باشد.]7[ ]8[ قابلیت سیستم تحریک در تامین جریان میدان ژنراتور تأثیر عمده‌ای در پایداری‌گذرای شبکه به هنگام یک اغتشاش بزرگ مثل اتصال کوتاه دارد. همچنین فیدبک تنظیم ولتاژ که از طریق سیستم تحریک بسته می گردد، رفتار شبکه برای اغتشاش کوچک را تحت تأثیر قرار می‌دهد پس سیستم تحریک یک عنصر کلیدی در مطالعات دینامیکی می باشد.
روشهای مدلسازی ریاضی به سه دسته تحلیلی، آزمایشی و ترکیبی تقسیم می شوند. در مدلسازی تحلیلی، معمولاً سیستم اصلی مورد مطالعه به مجموعه‌ای از سیستمهای فرعی تقسیم می گردد. سپس مدل کلی با ترکیب این مدلهای فرعی بدست می‌آید. برای بدست آوردن ارتباط ورودی و خروجی هر قسمت، از قوانین فیزیکی حاکم بر اجزای سیستم بهره گیری می گردد. در مدلسازی آزمایشی با انجام آزمایش بر روی سیستم واقعی و ضبط ورودیها و خروجیها در حین آزمایش و پردازش سیگنالهای ضبط شده، مدل سیستم بدست می‌آید. در مدل سازی ترکیبی ساختار مدل به روش تحلیلی و پارامترهای آن به روش آزمایشی محاسبه می گردند. ]9[
در مرجع]10[ و ]11[ مدل کلی سیستم تحریک را بدست آورده می باشد اما اثر پوستی در آنها لحاظ نشده می باشد. در مرجع ]12[ یک مدل کلی برای سیستم تحریک در نظر گرفته شده می باشد اما علاوه بر اثر پوستی، مدل یکسوساز را نیز در نظر گرفته نشده می باشد.
در این پایان‌نامه می‌خواهیم یک مدل دقیقی از سیستم تحریک داشته باشم که علاوه بر اثر پوستی، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در آن لحاظ کنیم به طوری که رفتار واقعی سیستم را به خوبی شبیه‌سازی کند. در ادامه از این مدل برای میرا کردن نوسانات سیستم با طراحی درست کنترل کننده‌ها و خود سیستم، بهره گیری می‌کنیم.
تعداد صفحه :116
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق: شناسایی چند حالت گفتاری در زبان فارسی

***

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)       [email protected]

دسته‌ها: مهندسی برق