اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیكی و تداخل PSS ها( و اثبات برتری آن بر روش كلاسیك ) در 158 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc

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.

روش های كنترل مقاوم، كه در این پایان نامه مورد توجه است به شكل جدی از اوایل دهه هشتاد (1980) مطرح شد و خود به شاخه های متعددی تقسیم می شود. قبل از هر توضیحی درباره كنترل مقاوم نخست به بیان مفهوم عدم قطعیت در مدل
می پردازیم. در كنترل كلاسیك طراحی بر اساس مدل مشخصی از سیستم صورت
می گیرد. مدل سیستم تنها یك تقریب از دینامیك های واقعی سیستم است. حذف دینامیك های سریع به منظور ساده سازی، تغییر مقادیر پارامترهای مدل به دلایل مختلف از منابع ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم ها می باشد. بنابراین بدلیل وجود چنین عدم قطعیت هایی در مدلسازی ، اهداف مورد نظر طراح ممكن است توسط كنترل كننده های طرح شده بر اساس مدل تحقق نیابند.

به منظور رفع این مشكل در كنترل مقاوم بر اینستكه عدم قطعیت های حائز اهمیت موجود در مدل، در طراحی كنترل كننده لحاظ شوند. معمولاً مدلسازی عدم قطعیت در اكثر شاخه های كنترل مقاوم خانواده ای از سیستم ها را بوجود می آورد، حال كنترل كننده مقاوم بایستی چنان طرح شود كه برای هر یك از اعضاء این خانواده اهداف مورد نظر در طراحی برآورده 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 پارامترها 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 پاردار كردن مجموعه ای از مدل های 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.

فهرست مطالب:

چكیده
فصل اول – مقدمه
1-1- پیشگفتار
1-2- رئوس مطالب
1-3- تاریخچه
فصل دوم : پایداری دینامیكی سیستم های قدرت
2-1- پایداری دینامیكی سیستم های قدرت
2-2- نوسانات با فركانس كم در سیستم های قدرت
2-3- مدلسازی سیستمهای قدرت تك ماشینه
2-4- طراحی پایدار كننده های سیستم قدرت (PSS)
2-5- مدلسازی سیستم قدرت چند ماشینه
فصل سوم: كنترل مقاوم
3-1-كنترل مقاوم
3-2- مسئله كنترل مقاوم
3-2-1- مدل سیستم
3-2-2- عدم قطعیت در مدلسازی
3-3- تاریخچه كنترل مقاوم
3-3-1- سیر پیشرفت تئوری
3-3-2- معرفی شاخه های كنترل مقاوم
3-4- طراحی كنترل كننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال
3-4-1- بیان مسئله
3-4-2- تعاریف و مقدمات
3-4-4-‌‌‌تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم به‌یك مسئله Nevanlinna–Pick
3-4-5- طراحی كنترل كننده
3-5- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای
3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم
2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای
3-5-3- طراحی پایدار كننده های مقاوم مرتبه بالا
فصل چهارم : طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
4-1- طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick
برای سیستم های قدرت تک ماشینه
4-2-1- مدل سیستم
4-2-2- طرح یک مثال
4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick
4-2-2- بررسی نتایج
4-2-5- نقدی بر مقاله
4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه
4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه
4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه
4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت
4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله
4-4- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه
4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی
4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای
4-4-3-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی
4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم
4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم
4-5- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (2)
4-5-1- جمع بندی مطالب
4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار
4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید
4-5-4- نتیجه گیری
فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله
5-1- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله
5-2- طراحی PSS‌های مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS ها
5-2-1- تداخل PSS‌ها
5-2-2- بررسی مسئله تداخل PSS‌ها در یك سیستم قدرت سه ماشینه
5-2-3- استفاده از روش طراحی بر اساس چند نقطه كار در هماهنگ
انتخاب مجموعه مدلهای طراحی
5-2-4-‌مقایسه‌عملكرد دو نوع پایدار كننده به كمك شبیه سازی كامپیوتری
5-3- طراحی كنترل كننده های بهینه ( فیدبك حالت ) قابل اطمینان برای سیستم قدرت
5-3-1) طراحی كننده فیدبك حالت بهینه
تنظیم كننده های خطی
5-3-2-كاربرد كنترل بهینه در پایدار سازی سیستم های قدرت چند ماشینه
5-3-3-طراحی كنترل بهینه بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم
5-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله
فصل ششم : بیان نتایج
6-1- بیان نتایج
6-2- پیشنهاد برای تحقیقات بیشتر
مراجع

جهت دریافت فایلاثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیكی و تداخل PSS ها( و اثبات برتری آن بر روش كلاسیك ) لطفا آن را خریداری نمایید