دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق

گرایش قدرت

عنوان :

کنترل فرکانس سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدید پذیر به کمک سیستم ذخیره ساز باتری

استاد راهنما:

دکتر عبدالرضا شیخ الاسلامی


برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
تکه هایی از متن پایان نامه 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)
فهرست مطالب:
فصل1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………….1
1-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-2-تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………………………2
1-3-.هدف از انجام پژوهش……………………………………………………………………………………………………….4
1-4-نوآوری پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………4
1-5- ساختار گزارش…………………………………………………………………………………………………………………5
فصل 2- مطالعه روش های کنترل فرکانس و روش پیشنهادی…………………….. …………………………………6
2-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………..7
2-2-اهمیت تنظیم فرکانس………………………………………………………………………………………………………….7
2-3-مطالعه روش های کنترل تولید و فرکانس………………………………………………………………………………8
2-3-1-کنترل فرکانس به کمک زاویه گام…………………………………………………………………………………….8
2-3-2-کننرل فرکانس به کمک ذخیره سازهای انرژی…………………………………………………………………….8
2-3-3-کنترل فرکانس به کمک روش های مبتنی بر پیش بینی…………………………………………………………9
2-3-4-کنترل فرکانس به کمک روش کنترل بار- فرکانس………………………………………………………………10
2-4-روش مورد بهره گیری در این پایان نامه……………………………………………………………………………………..11
2-5-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………..12
فصل3-ساختار سیستم مورد مطالعه و روش کنترل پیشنهادی …………………………………………………………..13
3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………….14
3-2-معرفی سیستم قدرت مورد مطالعه………………………………………………………………… ……………………..14
3-2-1–معرفی شکل اولیه سیستم قدرت بدون حضور منابع تجدیدپذیر…………………………………………. 14
3-2-2-معرفی شکل نهایی سیستم قدرت با حضور منابع تجدیدپذیر و باتری………………………………….. 15
3-2-3-معرفی و تفکیک نواحی سیستم قدرت مورد مطالعه…………………………………………………………….16
3-2-4-مقدار ولتاژ نامی سیستم و امپدانس خطوط…………………………………………………………………………17
3-2-5-معرفی واحدهای تولید شبکه……………………………………………………………………………………………18
3-2-5-1 -واحدهای تولید حرارتی……………………………………………………………………………………………..18
3-2-5-2-مشخصات واحد تولید بادی…………………………………………………………………………………………19
3-2-5-3-مشخصات واحد تولید خورشیدی…………………………………………………………………………………20
3-2-5-4-مشخصات سیستم ذخیره ساز باتری………………………………………………………………………………22
3-2-6-اندازه گیری فرکانس سیستم……………………………………………………………………………………………..23
3-2-7- جزئیات عملکرد کنترل کننده …………………………………………………………………………………………24
3-2-8-معرفی روش تحلیل مدار به کار رفته…………………………………………………………………………………25
3-3- چگونگی عملکرد واحد تولید حرارتی مجهز به حلقه کنترل فرکانس……………………………………………..26
3-3-1-مدلسازی واحد تولید حرارتی برای مطالعه پاسخ فرکانسی…………………………………………………..27
3-4-کنترل فرکانس در سیستم قدرت بهم پیوسته…………………………………………………………………………..29
3-4-1- مفهوم ناحیه کنترلی در سیستم قدرت……………………………………………………………………………….29
2-4-3-معرفی روابط حاکم میان نواحی کنترلی……………………………………………………………………………..30
3-5-ساختار سیستم تولید توان خورشیدی…………………………………………….. ……………………………………35
31-5–مبدلبه……………………………………………………………………………………………………………35
32-5–کنترل و ردیاب نقطه حداکثر توان ……………………………………………………………………………………35
33-5– مدل سلول خورشیدی ………………………………………………………………………………………………….36
34-5–عوامل تعیین کننده دمای سلول…………………………………………………………………………………………37
35-5– ارتباط ولتاژ نقطه کار با شدت تابش………………………………………………………………………………….39
36-5–مطالعه سیستم تولید توان فوتو ولتائیک…………………………………………………………………………….39
3-6- مدل آیرودینامیکی توربین بادی……………………………………………………………………………………………40
3-7-چگونگی عملکرد کنترل کننده پیشنهادی……………………………………………………………………………………..41
3-8- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………43
فصل4 –نتایج شبیه سازی…………………………………………………………………………………………………………….44
-1-4مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………….45
-2-4نمودار بار متغیر…………………………………………………………………………………………………………………45
فهرست مطالب
-3-4اعمال تغییرات پله ای به بار………………………………………………………………………………………………….45
-4-4نقش ذخیره ساز باتری در صورت تغییرات بار……………………………………………………………………….46
4-5-نمودار سرعت باد……………………………………………………………………………………………………………….47
4-6-نمودار توان تولیدی بادی……………………………………………………………………………………………………..47
4-7-نتیجه بهره گیری از ذخیره ساز باتری در حضور واحد تولید بادی………………………………………………….48
-8-4نمودار تابش خورشیدی……………………………………………………………………………………………………….48
-9-4نمودار توان واحد خورشیدی……………………………………………………………………………………………….49
-10-4اعمال کنترل کننده به واحد تولید خورشیدی………………………………………………………………………..49
-11-4نتایج اعمال کنترل کننده به واحد تولید خورشیدی………………………………………………………………..49
4-12- بهره گیری از کنترل کننده در زمان حضور تمام واحدهای تولید در شبکه…………………………………….50
4-12-1- نتیجه اعمال کنترل کننده به سیستم – حالت کلی……………………………………………………………..50
فصل 5-جمع بندی و پیشنهادات………………………………………………………………………………………………….52
5-1-جمع بندی…………………………………………………………………………………………………………………………53
5-2-پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………….54
فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………..55
واژه نامه فارسی به انگلیسی………………………………………………………………………………………………………….60
وازه نامه انگلیسی به فارسی………………………………………………………………………………………………………….62
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………….65
فهرست علائم ونشانه ها
ثابت اینرسی……………………………………………………………………………………………………………………………..
ثابت لختی……………………………………………………………………………………………………………………………….
مشخصه های افتی واحد تولید………………………………………………………………… ………………………………….
ردیابی حداکثر توان انتقالی…………………………………………………………………………………………………..
فوتوولتائیک…………………………………………………………………………………………………………………………….
اندازه نوسانات فرکانس شبکه……………………………………………………………………………………………………..
اندازه تغییرات بار……………………………………………………………………………………………………………………..
اندازه تغییرات توان مکانیکی ژنراتور …………………………………………………………………………………………
توان عبوری از خطوط ارتباطی………………………………………………………………………………………………..
ضریب میرایی بار……………………………………………………………………………………………………………………….
راکتانس خط ارتباطی بین ناحیه و………………………………………………………………………………………….
زاویه توان داخلی ماشینام…………………………………………………………………………………………………………
زمان نمونه گیری………………………………………………………………………………………………………………………..
ژنراتور توربین بادی……………………………………………………………………………………………………………….
سرعت باد………………………………………………………………………………………………………………………………..
توان ژنراتور………………………………………………………………………………………………………………………………
اینرسی توربین بادی…………………………………………………………………………………………………………………….
گشتاور باد……………………………………………………………………………………………………………………………….
فهرست جداول
جدول 1-1: دسته بندی منابع بر حسب موضوع……………………………………………………………………………..15
جدول 3-1:جزئیات امپدانس و طول خطوط ارتباطی میان ناحیه ای………………………………………………….18
جدول 3-:2مقادیر نامی تولید در واحد های حرارتی……………………………………………………………………….19
جدول 3-3-معرفی پارامترهای سلول خورشیدی……………………………………………………………………………37
فهرست شکل ها
شکل 3-1:شکل اولیه سیستم مورد مطالعه…………………………………………………………………………………….14
شکل3-2:شکل نهایی سیستم مورد مطالعه…………………………………………………………………………………….15
شکل3-2: نواحی کنترلی سیستم…………………………………………………………………………………………………..16
شکل 3-4: واحد تولید حرارتی شبکه…………………………………………………………………………………………..18
شکل3-5:بلوک دیگرام واحد تولید بادی……………………………………………………………………………………….20
شکل3-6:بلوک دیاگرام واحد تولید خورشیدی………………………………………………………………………………21
شکل3-7-منحنی جریان – ولتاژ………………………………………………………………………………………………….21
شکل3-8-منحنی توان – ولتاژ…………………………………………………………………………………………………….22
شکل 3-9: بلوک دیاگرام واحد ذخیره ساز باتری……………………………………………………………………………22
شکل3-10: جزییات پارامترهای باتری مورد بهره گیری………………………………………………………………………..23
شکل 3-11: اندازه گیری فرکانس- حلقه ی قفل شده ی فاز……………………………………………………………23
شکل 3-12:جزییات پارامترهای کنترلر مورد بهره گیری در توربین بادی…………………….. ………………………..24
شکل3-13: بلوک کنترل توان حقیقی وموهومی دریافتی از منبع………………………………………………………..25
شکل:14-3 ژنراتور سنکرون مجهز به حلقه کنترل فرکانس…………………………………………………………….26
شکل3-15: تابع تبدیل مدل کننده ژنراتور- بار……………………………………………………………………………….27
شکل3-16: مدل ساده شده ی شکل3-14……………………………………………………………………………………..28
شکل3-17:مدل توربین – گاورنر سیستم برای: (a) واحد بخاری بدون باز-گرم کننده (b) واحد بخاری
دارای باز-گرم کننده (c) واحد آبی……………………………………………………………………………………………….29
شکل3-18: مدل ترکیبی گاورنر با حلقه کنترل فرکانس برای یک واحد بخاری بدون باز-گرمکن………….30
شکل 3-19: سیستم با nناحیه کنترلی………………………………………………………………………………………….30
شکل3-20: بلاک دیاگرام نشان دهنده تغییرات توان میان ناحیه کنترلی i و دیگر نواحی، در یک سیستم
قدرت با n ناحیه کنترلی………………………………………………………………………………………………………………32
شکل 3-21 : بلوک دیاگرام نشان دهنده کنترل ناحیهi ام…………………………………………………………………..32
شکل3-22:کنترل در ناحیه i ام با حلقه کنترل تکمیلی……………………………………………………………………..33
شکل3-23: معادل سیستم برای تحلیل کنترل بار فرکانس………………………………………………………………..34
شکل3-24:بلوک دیاگرام سیستم تولید توان خورشیدی……………………………………………………………………35
فهرست شکل ها
شکل 3-25 :مدل سلول خورشیدی……………………………………………………………………………………………….36
شکل3-26:سیستم تولید توان فتو ولتائیک………………………………………………………………………………………40
شکل 3-27: :مدل سیستم ژنراتور توربین باد………………………………………………………………………………….40
شکل 3-28:سیستم ژنراتور توربین بادی………………………………………………………………………………………..41
شکل 3-29:کنترل در ناحیه 1 با لحاظ کردن منابع تجدید پذیر همراه با حلقه کنترل تکمیلی……………….42
شکل 3-30:کنترلر……………………………………………………………………………………………………………………….43
شکل4-1 : بار متغیر………………………………………………………………………………………………………………….. 45
شکل 4-2: نمودار پالس اعمالی به بار…………………………………………………………………………………………..46
شکل 4-3: مقایسه نوسانات فرکانس با اعمال تغییرات پله ای در بار .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری ……………………………………………………………………………………………………………46
شکل 4-4 نمودار سرعت باد ……………………………………………………………………………………………………..47
شکل 4-5 :توان تولیدی واحد بادی…………………………………………………………………………………………….47
شکل :6-4مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد تولید بادی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری……………………………………………………………………………………………………………48
شکل 7-4:نمودار تابش خورشید……………………………………………………………………………………………….48
شکل 4-8 :توان تولیدی واحد خورشیدی……………………………………………………………………………………49
شکل 4-9:مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد خورشیدی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری……………………………………………………………………………………………………………50
شکل 4-10:مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد خورشیدی و بادی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری…………………..…………………….…………..……….…………………..5
چکیده:
رسیدگی به تقاضای روز افزون جهانی و تولید برق قابل اطمینان و پایدار، تبدیل به یک نگرانی اصلی در بخش تولید برق شده می باشد.در حال حاضر، نیروگاه های سوخت فسیلی منبع اصلی و عمده سیستم تولید برق جهان می باشند. از سوی دیگر این نیروگاه ها دلیل اصلی برای آلودگی محیط زیست به شمار می طریقه.برای حل این مسئله می توان به تأثیر کلیدی منابع تجدید پذیر توجه نمود، به همین دلیل می باشد که بازار برق امروز به این دست انرژی های نو ،توجه ویژه دارد و در حال حاضر تمرکز اصلی مهندسین بر واحد تولید بادی و خورشیدی می باشد که منابع تزریق توان بدون آلاینده به شبکه هستند.
یکی از چالش های پیشرو در بهره برداری از این منابع ،تغییرات سرعت باد و تغیر در تابش خورشیدمی باشد که پدیده های تصادفی محسوب گشته و موجب نوسان در توان تولیدی خروجی می شوند. این نوسانات توان می توانند باعث افزایش یا کاهش فرکانس خارج از محدوده مجاز یک ریز شبکه شوند.
روش های متعددی به مقصود کاهش نوسانات فرکانسی تا کنون ارائه گردیده می باشد ، در این پایان نامه کنترل کننده ای بر اساس روش کنترلی تزریق توان طراحی شده می باشد . کنترل کننده در صورت اعوجاجات فرکانسی ناشی از عدم تعادل توان تولیدی و مصرفی در سیستم قدرت مورد مطالعه، وارد اقدام می گردد . اصول کار کنترل کننده ی پیشنهادی، اندازه گیری فرکانس در تمام نواحی کنترلی، پردازش آنها و ایجاد یک خروجی کنترلی از جنس فرکانس، برای سیستم می باشد. این خروجی به سیگنال کنترلی از جنس توان تبدیل شده، تا ورودی مناسبی برای واحد های تولید باشد
اختلاف میان مجموع توان تولیدی حاصل از مشارکت واحدهای تولید حرارتی ، خورشیدی و بادی با بار مصرفی سیستم محاسبه می گردد ،اگر مقدار بدست آمده مقداری مثبت باشد، به باتری دستور شارژ داده می گردد و به عنوان مصرف کننده اقدام می کند .اگر با وجود شارژ باتری این اختلاف همچنان وجود داشته باشد کنترل کننده بایستی بتواند یک و یا واحد های تولید متداول بیشتری را غیر فعال نماید وتنها منابع تجدید پذیر وارد اقدام گردند، اگر مقدار بدست آمده مقداری منفی باشد کنترل کننده به باتری دستور دشارژ میدهد، تا به تولید کمک کنند . مقدار توان تعیین شده به عنوان سیگنال مرجع با توان اندازی گیری شده مقایسه می گردد و اختلاف این دو بعد از عبور کنترلر PI حداقل می گردد ، تا مقدار اندازه گیری شده را به مقدار مرجع برساند.زمانی که این اتفاق می افتد فرکانس نیز روی 50 هرتز تنظیم می گردد. علت بهره گیری از این روش نیز، کم حجم بودن محاسبات و سازگاری با تغییرات دینامیکی سیستم می باشد.
برای مطالعه صحت عملکرد این کنترل کننده یک سیستم پنج شینه، حاوی منابع تجدیدپذیر بادی و خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته ، کوشش شده سیستم مشابه شبکه های امروزی و حتی شبیه شبکه هایی که در آینده ی نزدیک بهره گیری خواهند گردید، باشد. شبیه سازی آن بوسیله نرم افزار انجام شده می باشد
1-1-مقدمه
امروزه با افزایش روز افزون تقاضا برای انرژی الکتریکی، چالشهای جدیدی پیشروی صنعت برق قرار گرفته می باشد؛ یکی از این چالشها رو به پایان بودن سوختهای فسیلی می باشد. از سوی دیگر، قیمت بالا و روبه رشد سوختهای تجدید ناپذیر، معضلات زیست محیطی و دیگر معضلات عدیده ی مربوط به این نوع سوخت ها، تمایل برای تولید الکتریسیته از منابع انرژی جدید را افزایش داده می باشد. امروزه بهره گیری از انرژی های تجدید پذیر[1] در شبکه به امری رایج بدل شده و البته چالشهایی را نیز به دنبال خود داشته می باشد.
این منابع تولید انرژی، پدیده های تصادفی محسوب می شوند و تغییرات سریع آب و هوایی و مشخص نبودن اندازه تولید آنها سبب ایجاد نوسانات بالایی در توان تولیدی به شبکه ایجاد می کنند. نوسان توان نیز منجر به نوسان فرکانس می گردد .این امر در کیفیت توان و پایداری شبکه تنش هایی را ایجاد خواهد نمود. به همین دلیل روش های کنترل فرکانس و حفظ پایداری شبکه اهمیت خاصی پیدا کرده می باشد. در ادامه این فصل به مطالعه لزوم کنترل فرکانس و هدف اجرای این طرح می‌پردازیم و نوآوری این پایان‌نامه و ساختار آن را مطرح خواهیم نمود.
تعداد صفحه : 81
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد رشته برق:بررسی روشهای کنترل پدیده سرج در کمپرسورها

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: مهندسی برق