پایان نامه
مقطع کارشناسی ارشد
 
رشته: مهندسی برق قدرت
 
عنوان : کاهش انحراف فرکانس یک ریزشبکه متصل به شبکه اصلی با بهره گیری از منطق فازی و الگوریتم PSO
 
 
   استاد راهنما : دکتر عبدالرضا شیخ الاسلامی
 
   استاد مشاور: مهندس عماد صمدائی
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
امروزه 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 می باشد که کارهای زیادی در راستای کنترل فرکانس این قبیل سیستم­ها صورت گرفته می باشد که روش­های مختلفی را برای شبکه­های مختلف اتخاذ کرده­اند مانند 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 مانند واحد بادی و خورشیدی و ناحیه دوم شامل منابع تولید انرژی از انرژی­های فسیلی مانند واحد دیزلی، بخار و آبی می­باشد پرداخته شده می باشد. آغاز به مدل­سازی دینامیکی مناسب از اجزای این سیستم مبادرت شده می باشد و براساس مدل دینامیکی ارائه شده، اقدام به طراحی کنترل­کننده صورت گرفته می باشد. سه نوع استراتژی کنترلی برای این سیستم، طراحی و در محیط سیمولینک متلب شبیه­سازی شده می باشد. 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. نظاره خواهید نمود 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 نظاره خواهید نمود 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 می باشد. از آنجایی که حالت پایدار در استراتژی دوم مقدار مطلوبی نبوده در استراتژی سوم کوشش به بهبود آن شده می باشد. نظاره خواهید نمود 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 می باشد که کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم هوشمند pso توانسته انحراف فرکانس را نسبت به دو کنترل کننده دیگر به گونه مشهودی بهبود دهد.
 
کلمات کلیدی: کنترل فرکانس- الگوریتم هوشمند PSO – دو ناحیه­ای- کنترل کننده Fuzzy – کنترل کننده کلاسیک PID
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                  صفحه
فصل اول: مقدمه و کلیات پژوهش
1-1 مقدمه……………………………….. 2
1-2 اهداف پایان نامه……………………… 3
1-3 ساختار پایان نامه ……………………. 4
فصل دوم: پیشینه پژوهش
2-1 مقدمه……………………………….. 6
2-2 تولید پراکنده ……………………….. 6
2-2-1 تعریف تولید پراکنده………………….. 6
2-2-2 انواع تولیدات پراکنده……………….. 6
2-2-3 مزایای تولیدات پراکنده …………….. 7
2-2-4 بهره­برداری از واحد­های تولید پراکنده ….. 8
2-2-5 مشارکت منابع تولید پراکنده در سیستم توزیع 8
2-3 سیستم­های مستقل و وابسته……………….. 9
2-3-1 سیستم متصل به شبکه…………………. 10
2-3-2 مفهوم ناحیه کنترلی در سیستم قدرت…….. 10
2-4 سیستم ترکیبی(هیبریدی)………………… 10
2-4-1 مزایای ریز شبکه­ها و چالش­های سیستم­های ترکیبی   12
2-5 انرژی­های تجدید­پذیر………………….. 12
2-5-1 انرژی باد…………………………. 13
2-5-1-1 مزایای بهره برداری از انرژی بادی….. 14
2-5-1-2 توربین­های بادی متصل به شبکه ……… 15
2-5-1-3 توربین بادی منفرد متصل به شبکه……. 15
2-5-1-4 توربین بادی یا مزارع بادی متصل به شبکه 16
2-5-2 انرژی خورشیدی……………………… 16
2-5-2-1 فتوولتائیک………………………. 17
2-5-2-2 کاربرد سلول­های فتوولتائیک………… 18
2-5-2-3 مزایا و معایب بهره گیری از سیستم­های فتوولتائیک    19
2-5-2-4 معضلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه… 20
2-6 سیستم­های ترکیبی در شبکه قدرت…………. 20
2-7 نیروگاه آبی…………………………. 22
2-7-1 مزایای نیروگاه آبی…………………. 23
2-7-2 معایب نیروگاه آبی………………….. 23
2-8 نیروگاه­های دیزلی…………………….. 24
2-9 کنترل فرکانس شبکه……………………. 25
2-9-1 اهداف کنترل فرکانس شبکه……………. 25
2-10کنترل کننده­ها………………………… 29
2-11 کنترل کلاسیک………………………… 29
2-11-1 زمان صعود………………………… 29
2-11-2 زمان نشست………………………… 29
2-11-3 بیشترین فراجهش……………………. 30
2-11-4 انتگرال قدر مطلق خطا………………. 30
2-12 تنظیم پارامتر­های کنترل کننده PID با روش زیگلرنیکلز 31
2-13 سیستم­های Fuzzy……………………….. 32
2-14 طراحی کنترل کننده­های فازی…………… 33
2-15 ساختار یک کنترل کننده فازی………….. 33
2-15-1 پیش پردازنده……………………… 34
2-15-2 فازی کننده……………………….. 34
2-15-3 پایگاه قواعد……………………… 34
2-15-4 موتور استنتاج…………………….. 34
2-15-5 غیر فازی ساز……………………… 35
2-15-6 پس پردازنده………………………. 35
2-16 الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات………. 37
2-17 تاریخچه الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات.. 39
2-18 هوش جمعی…………………………… 40
2-19 پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات 43
2-20 الگو بهینه محلی و بهینه سراسری………. 46
فصل سوم: ساختار شبکه
3-1 ساختار شبکه پیشنهادی…………………. 49
3-1-1 مدل تولید واحد بخار………………… 50
3-1-2 مدل تولید واحد هیدرو……………….. 50
3-1-3 مدل دیزل ژنراتور…………………… 51
3-1-4 مدل تولید ژنراتور توربین بادی………. 52
3-1-5 مدل تولید توان فتوولتائیک………….. 54
3-2 مدل و روش کنترلی پیشنهادی……………. 54
فصل چهارم: نتایج شبیه­سازی
4-1 مقدمه………………………………. 57
4-2 ساختار شبکه…………………………. 57
4-3 سیستم با کنترل کننده PID……………… 59
4-4 بهره کنترل کننده کلاسیک……………….. 60
4-5 مقایسه نتایج کنترل کننده کلاسیک با کنترل کننده فازی  61
4-5-1 ساختار کنترل کننده فازی……………. 61
4-5-2 بهره کنترل کننده فازی………………. 62
4-5-3 بخش فازی ساز………………………. 62
4-5-4 پایگاه قواعد کنترل کننده فازی………. 64
4-6 سیستم با کنترل کننده فازی……………. 65
4-7 ساختار کنترل کننده Fuzzy-pso…………….. 67
4-7-1 بهره کنترل کننده Fuzzy-pso…………….. 67
4-7-2 پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات 68
4-8 سیستم در حضور کنترل کننده Fuzzy-pso ………. 69
فصل پنجم: جمع­بندی نهایی ، پیشنهادات و منابع
5-1 جمع­بندی نهایی ………………………. 73
5-2 پیشنهادات …………………………. 74
5-3 منابع………………………………. 75
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                  صفحه
 
جدول (2-1) تنظیم ضرایب کنترل کننده کلاسیک با بهره گیری از روش زیگلرنیکولز……………………………. 32
جدول(2-2) پایگاه قواعد کنترل کننده فازی….. 36
جدول (3-1) مقادیر مورد بهره گیری در شبکه دو ناحیه­ای پیشنهادی   55
جدول(4-1) بهره کنترل کننده PID ناحیه اول…… 61
جدول(4-2) بهره کنترل کننده PID ناحیه دوم ….. 61
جدول(4-3) بهره کنترل کننده فازی ناحیه اول… 62
جدول(4-4) بهره کنترل کننده فازی ناحیه دوم… 62
جدول(4-5) پایگاه قواعد کنترل کننده فازی …. 64
جدول(4-6) اختصارات پایگاه قواعد کنترل کننده فازی   65
جدول(4-7) بهره کنترل کننده Fuzzy,Fuzzy-pso ناحیه اول 68
جدول(4-8) بهره کنترل کننده Fuzzy,Fuzzy-pso ناحیه دوم 68
جدول(4-9) پارامتر­های الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات     69
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                صفحه
 
شکل(2-1) نیروگاه بادی منجیل …………….. 14
شکل (2-2) انرژی ساطع شده از خورشید……… 17
شکل (2-3) نیروگاه عظیم خورشیدی سویل در اسپانیا 18
شکل (2-4) نمونه­ای از یک شبکه ترکیبی …….. 22
شکل (2-5) سد بتنی کارون 4 ………………. 23
شکل (2-6) تابع کنترلی کنترل­کننده TCPS ……. 26
شکل (2-7) واحد خازنی ذخیره انرژی…………. 27
شکل (2-8) شبکه ایزوله با کنترل­کننده PI …… 28
شکل (2-9) مدل کنترل فرکانسی ریز شبکه ……. 28
شکل (2-10) نمایش بلوکی بهره گیری از کنترل کننده فازی به صورت مستقیم………………………………… 33
شکل (2-11) دیاگرام بلوکی ساختار کنترل کننده فازی   34
شکل (2-12) گروهی از ماهی­ها که خطر شکارچی را پشت سر می­گذارند ……………………………………… 38
شکل (2-13) چند مثال از الگوه­های موجود در طبیعت 39
شکل (2-14) مراحل الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات 43
شکل (3-1) بلوک دیاگرام شبکه پیشنهادی…….. 49
شکل (3-2) ) مدل دینامیکی یک نیروگاه حرارتی. 50
شکل (3-3) مدل دینامیکی یک واحد آبی………. 51
شکل (3-4) مدل دیزل و گاورنر توسط معادله خطی مرتبه اول   51
شکل (3-5) مدل استاندارد دیزل ژنراتور و سرعت گاورنر 51
شکل (3-6) توان خروجی ژنراتور توربین بادی…. 53
شکل (3-7) تابه انتقال ژنراتور توربین بادی… 53
شکل (3-8) مدل طراحی شده توربین بادی……… 53
شکل (3-9) مدل دینامیکی واحد خورشیدی……… 54
شکل (4-1) ساختار شبکه پیشنهادی…………… 57
شکل (4-2) تغییرات بار مصرفی در شبکه……… 58
شکل (4-3) انحراف فرکانس ناحیه اول با کنترل کننده PID 59
شکل (4-4) انحراف فرکانس ناحیه دوم با کنترل کننده PID 59
شکل (4-5) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش کوشش و خطا)………………………………….. 60
شکل (4-6) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش زیگلرنیکولز)…………………………… 60
شکل (4-7) ساختار کنترل کننده فازی………… 62
شکل (4-8)تابع عضویت ورودی اول……………. 63
شکل (4-9) تابع عضویت ورودی دوم…………… 63
شکل (4-10) تابع عضویت خروجی کنترل کننده فازی. 64
شکل (4-11) انحراف فرکانس ناحیه اول با کنترل کننده فازی   65
شکل (4-12) انحراف فرکانس ناحیه دوم با کنترل کننده فازی   65
شکل (4-13) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­کننده فازی­    66
شکل(4-14) انحراف فرکانسT-line شبکه در حضور کنترل­کننده فازی­و کلاسیک                          به صورت مجزا……………… 66
شکل(4-15)بلوک دیاگرام سیستم کنترلی Fuzzy-PSO…. 67
شکل(4-16) انحراف فرکانس ناحیه اول در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO   69
شکل(4-17) انحراف فرکانس ناحیه دوم در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO   70
شکل(4-18) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO    70
شکل(4-19) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور سه کنترل­کننده Fuzzy, Fuzzy-PSO ,     PID به صورت مجزا……………………. 71
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
مقدمه و کلیات پژوهش


1-1 مقدمه
پیامدهای محیطی، کمبود انرژی و نگرانی­های مربوط به بیشینه شدن مصرف سوخت­های فسیلی باعث برانگیخته شدن تحقیقاتی راجع به انواع مختلف منابع انرژی جایگزین شده می باشد. انرژی الکتریکی در زندگی روزمره ما رایج ترین نوع انرژی می باشد اما 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 گردد. در این بین بهره گیری از باد یکی از بهترین راه­های تولید انرژی می باشد. باد می­تواند در مناطق دور دست از سیستم تامین انرژی متمرکز، به عنوان یک مکمل و یا حتی جایگزین نیروگاه­های مرکزی مرسوم مورد بهره گیری قرار بگیرد[3]. تولید توان باد مشخصات خاص خودش را دارد که متفاوت از سیستم­های تولید موجود می باشد. یک نیروگاه بادی ممکن می باشد در یک لحظه به گونه کامل یک بار را تامین کند اما چند ثانیه بعد کمبود توان قابل توجهی داشته باشد. پس، تولید توان در سیستم­های قدرت دارای عدم قطعیت می­باشد، که به گونه پیوسته در حال تغییر بوده و پیش­بینی آن سخت می باشد [6-4].
از آنجایی که توان باد به گونه نامنظم تغییر می­کند پس لازم می باشد 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 می­گردد. سیستم باد- فتو ولتائیک یکی از سیستم­های توان هیبرید می باشد که بیش از یک منبع انرژی بهره گیری می­نماید. سیستم توان هیبرید ترکیبی از دو یا چند منبع توان الکتریکی می باشد 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 اقدام می­کند از طرفی زیرا خورشید در شب یا روز­های ابری وجود ندارد این پشتیبانی با مشکل مواجه می­گردد. پس حس می­گردد که انرژی فتوولتائیک به تنهایی جهت پشتیبانی سیستم کافی نیست[10-9].پس شبکه­ای با واحدهای متشکل از سوخت­های فسیلی با این شبکه اتصال داده شده می باشد.
1-2 اهداف پایان نامه
در 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 می باشد. تاکنون کارهای متعددی در زمینه­ 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 می باشد. یک رویکرد متداول بهره گیری 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 می باشد[13].
سیستم منطق فازی یک چهار چوب بسیار خوب برای مدل کردن کار­آمد و کامل عدم قطعیت در استدلال بشری با بهره گیری 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 می باشد. 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 می باشد[14]. در بخش اول این پژوهش به پیاده سازی یک مدل دینامیکی از سیستم توان هیبرید باد-فتوولتائیک با واحد­های فسیلی پرداخت شده می باشد. سپس به طراحی کنترلری برای سیستم مذکور پرداخته شده می باشد. اولین استراتژی، بهره گیری 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 می­گردد و در نهایت بهره گیری از الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات برای تنظیم مناسب پارامتر­های بهترین کنترل­کننده از کنترل­کننده­های مورد بهره گیری شده بهره می­گیریم. در بخش نتایج شبیه­سازی نشان داده خواهد گردید که کنترل­کننده پیشنهادی، عملکرد نسبتا مناسبی در برابر تغییرات بار از خود نشان خواهد داد و نسبت به تغییرات پارامتری مقاوم می باشد.
 
 
 
1-3 ساختار پایان نامه
چارچوب کلی فصول پایان نامه به صورت زیر می­باشد:
 
در فصل دوم: تعریف کاملی از تولیدات پراکنده توسط مراجع مختلف انجام شده می باشد، همچنین در مورد انواع نیروگاه­ها بحث شده می باشد 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 اظهار شده می باشد.
 
در فصل سوم: ساختار شبکه پیشنهادی آورده شده و مدل هر واحد به تفضیل اظهار شده می باشد.
 
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 می باشد .
***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 و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: طراحی استراتژی کنترل سلسله مراتبی زمان واقعی در خودروهای هایبرید برقی

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

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

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

موجود می باشد

تعداد صفحه :95

قیمت : 14700 تومان

***

—-

دسته‌ها: مهندسی برق