پروژه طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت

پروژه طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت

چكیده :

توسعه شبكه های قدرت نوسانات خود به خودی با فركانس كم را، در سیستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هایی نسبتاً كوچك و ناگهانی در شبكه باعث بوجود آمدن چنین نوساناتی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه كار و مقادیر پارامترهای سیستم ممكن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت بهبود میرایی نوسانات با فركانس كم سیستم، در اغلب شبكه های قدرت پایدار كننده های سیستم قدرت (PSS) به كار گرفته می شود.

این پایدار كننده ها بر اساس مدل تك ماشین – شین بینهایتِ سیستم در یك نقطه كار مشخص طراحی می شوند. بنابراین ممكن است با تغییر پارامترها و یا تغیر نقطه كار شبكه، پایداری سیستم در نقطه كار جدید تهدید شود.

موضوع این پایان نامه طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی كه پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه كار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترهای بر پایداری
سیستم های قدرت تك ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی كنترل كننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به كار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یك روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار كننده مقاوم به مسئله پایدار كردن
مجموعه ای از مدلهای سیستم در نقاط كار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یك مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام كارایی روش فوق در طراحی پایدار كننده های مقاوم برای یك سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیكی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش كلاسیك به اثبات می رسد.

...

فصل اول

1-1- پیشگفتار:

افزایش روز افزون مصرف انرژی الكتریكی، توسعه سیستم های قدرت را بدنبال داشته است بطوریكه امروزه برخی از سیستم های قدرت در جغرافیایی به وسعت یك قاره گسترده شده اند. به موازات این توسعه كه با مزایای متعددی همراه است، در شاخه دینامیك سیستم های قدرت نیز مانند سایر شاخه ها مسائل جدیدی مطرح شده است. از جمله این مسائل می توان به پدیده نوسانات با فركانس كم، تشدید زیر سنكرون (SSR)، و سقوط ولتاژ اشاره كرد.

پدیده نوسانات با فركانس كم در این میان از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در بحث پایداری دینامیكی سیستم های قدرت مورد توجه قرار می گیرد. بروز
اغتشاش های مختلف در شبكه، انحراف سیستم از نقطه تعادل پایدار را به دنبال دارد، در چنین وضعیتی به شرط اینكه سنكرونیزم شبكه از دست نرود، سیستم با نوسانات فركانس كم به نقطه تعادل جدید نزدیك می شود. هنگامی كه یك ژنراتور به تنهایی كار می كند، نوسانات با فركانس كم به دلیل میرایی ذاتی به شكل نسبتاً قابل قبولی میرا می شوند. اما كاربرد برخی از المان ها مانند تحریك كننده های سریع، با اثر دینامیك قسمت های مختلف شبكه ممكن است باعث تزریق میرایی منفی به شبكه شود، به طوریكه نوسانات فركانس كم شبكه به شكل مطلوبی میرا نشده و یا حتی از میرایی منفی برخوردار شوند. بدیهی است افزایش میرایی مودهای الكترومكانیكی سیستم در چنین وضعیتی می تواند به عنوان یك راه حل مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس پایدار كننده های سیستم قدرت (PSS) بر اساس مدل تك ماشین – شین بینهایت طراحی شده و در محدوده وسیعی به كار گرفته می شوند. از دید تئوری كنترل، پایدار كننده های فوق در واقع یك كنترل كننده كلاسیك با تقدیم فاز[1] می باشد كه بر اساس مدل خطی سیستم در یك نقطه كار مشخص طراحی می شوند.

همراه با پیشرفت های چشمگیری در تئوری سیستم ها و كنترل، روش های جدید برای طراحی پایدار كننده های سیستم قدرت ارائه شده است، كه به عنوان نمونه می توان به كنترل كنده های طرح شده بر اساس تئوری های كنترل تطبیقی، كنترل مقاوم، شبكه های عصبی مصنوعی و كنترل فازی اشاره كرد [5-1]. در همه این روش ها سعی بر اینست كه نقایص موجود در طراحی كلاسیك مرتفع شده به طوریكه كنترل كننده به شكل موثرتری بر پایداری سیستم و بهبود میرایی نوسانات اثر گذارد....