پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی

word
137
4 MB
32249
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۷,۸۱۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی

    مقدمه

    شبکه های انتقال نیروی انعطاف پذیر (FACTS[1])، یکی از جنبه های انقلاب الکترونیک است که در همه زمینه های انرژی الکتریکی در حال وقوع می باشد. مفهوم  FACTS نخستین بار در سال 1988 توسط Hingorani   مطرح شد. گستره ادوات قدرت نیمه هادی های علاوه بر مزایای کلید زنی سریع و قابل اطمینان، با تکیه بر مفاهیم جدیدی از مدارها فرصت هایی را برای ارزشمند نمودن انرژی الکتریکی فراهم می‌کند. کمبود توان راکتیو در شبکه های قدرت سبب ایجاد افت ولتاژ، نوسانات ولتاژ، تلفات سیستم، کاهش ظرفیت انتقال توان، ناپایداری در سیستم و برهم خوردن پروفیل ولتاژ می‌شود. با توجه به گسترش و پیچیدگی شبکه های قدرت جبران سازهای توان راکتیو به منظور جلوگیری از فروپاشی ولتاژ از اهمیت خاصی برخوردار هستند.

    یکی از انواع تجهیزات نسل دوم ادوات S FACT که برای جبران سازی موازی در خطوط انتقال به کار می‌رود، جبران ساز استاتیکی سنکرون یا [2]STATCOM است. امروزه با توجه به مزیت های STATCOM نسبت به نسل اول خود یعنی [3] SVC به کار می‌رود. جبرانساز ها که امروزه بطور کلی برای کنترل دینامیکی ولتاژ، امپدانس و زاویه فاز خطوط AC مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند به چهار ترکیب اصلی دسته بندی گردد:

    - کنترل کننده های سری

    - کنترل کننده های سری- سری

    - کنترل کننده های موازی (شنت)

    - کنترل کننده های سری-موازی

    مهمترین گزینه‌های پیشنهادی برای جبران سازی عبارتند از: نصب بانکهای خازنی ثابت، نصب بانکهای خازنی سوئیچ شونده، نصب جبران‌ساز وار استاتیکی SVC و جبران ساز وار فعال با استفاده از STATCOM؛ بهترین راه حل، استفاده از جبران‌ساز‌های موازی همچون SVC و STATCOM به علت داشتن مزایای بهتر نسبت به انواع دیگر جبرانساز ها می‌باشد. نتایج نشان  می‌دهد که اگر STATCOM و SVC در محل نصب شوند سبب افزایش پایداری ولتاژ شده و توانایی انتقال قدرت را افزایش می‌دهند. با توجه به اینکه STATCOM نسل دوم SVC می‌باشد دارای مزایای بیشتری نسبت به SVC است، در STATCOM توان راکتیو مبادله شده بدون استفاده از خازن های AC یا سلف فقط با کلیدزنی متعدد کانورترهای قدرت تامین می‌شود درصورتیکه در SVC توان مبادله شده با شبکه توسط خازن و سلف تامین می‌گردد. کنورتورهایی که امروزه در طراحی STATCOM به کار می رود بیشتر از نوع کنورتور منبع ولتاژ هستند. عملکرد و اساس کار SVC و STATCOM در بخش های بعدی به تفصیل شرح داده می‌شود. لازم به ذکر است که این کنورتورها با روش های مختلفی قابل کنترل می‌باشند، از قبیل کنترلر مبنی برجریان و یا ولتاژ که از خط نمونه گیری و بصورت فیدبک به کنترلر اعمال می‌کند. در این پایان نامه از روش کنترل ولتاژی استفاده شده است که کنترل بر روی زاویه فاز ولتاژ می‌باشد.

    جبران سازهای استاتیکی توان راکتیو (SVC ،STATCOM) ]1[

    جبران ساز استاتیکی توان راکتیو (SVC) و جبران ساز استاتیکی سنکرون (STATCOM) مولد های استاتیکی توان راکتیو هستند، که در آنها خروجی بصورتی تغییر کرده است که پارامتر های مشخصی در سیستم های قدرت الکتریکی، حفظ یا کنترل گردد. یک مولد استاتیکی توان راکتیو ممکن است از نوع امپدانس راکتیو کنترل شده ( با بهره گیری از راکتورها و خازن های کنترل و سوئیچ شده با تریستور)  یا از نوع منبع ولتاژی ( با استفاده از کنورتور قدرت قابل سوئیچ شدن ) یا از نوع مختلط ( که ترکیبی از این اجزاء را استفاده می کند ) باشد. اگرچه اصول عملکرد این مولد های توان راکتیو بسیار متفاوت هستند و مشخصه I-V و تلفات در برابر توان راکتیو خروجی آنها و همچنین سرعت پاسخ و عرض باند فرکانس قابل حصول آنها کاملاً اختلاف دارند، همه آنها می‌توانند به طور کلی جبران سازی راکتیو شنت قابل کنترل را، با قابلیت های عملیاتی مشابه، در محدوده کاری خطی خود به نمایش گذارند. معنی این امر آن است که ساختار اساسی کنترل بیرونی که کارکرد عملیاتی جبران ساز را تعریف می‌کند و در نتیجه ورودی های مرجع را برای مولد توان راکتیو بدست می‌دهد، اساساً مستقل از نوع مولد توان راکتیو مورد استفاده، یکسان است. (توجه کنید که مولد توان راکتیو مبتنی بر کنورتور می‌تواند به یک ذخیره ساز انرژی مناسب مجهز شود تا جبران سازی راکتیو را ایجاد نماید؛ که در این صورت کنترل جبرانساز بایستی با حلقه های اضافی کنترل، جهت مدیریت تبادل توان حقیقی بین سیستم AC و کنورتور، تکمیل شود .)

    هدف اولیه کاربرد جبران ساز استاتیکی (این اصطلاح یا اصطلاح کوتاه تر جبرانساز به طور عمومی برای ارجاع به یک SVC و نیز یک STATCOM به کار خواهد رفت) در یک سیستم قدرت، افزایش قابلیت انتقال توان در یک شبکه انتقال مفروض، از نیروگاه تا بار است. از آنجا که جبران ساز های استاتیکی نمی‌توانند توان حقیقی تولید یا جذب کنند (صرف نظر از تلفات داخلی نسبتاً کم SVC و با فرض عدم ذخیره سازی انرژی برای STATCOM)، انتقال توان سیستم بصورت غیر مستقیم از کنترل ولتاژ تاثیرمی‌پذیرد. این مطلب به این معنی است که توان راکتیو خروجی (خازنی یا القایی) جبران ساز برای کنترل ولتاژ، در ترمینال های معین شبکه انتقال تغییر داده می‌شود، تا سیلان توان مطلوب در اعوجاج ها و شرایط اضطراری احتمالی سیستم حفظ شود. [1]

    2-1-1- جبران ساز توان راکتیو استاتیکی (SVC) ]2[

    جبرانساز SVC را می‌توان از اولین نسل جبران ساز های پیشرفته دانست که در اوایل دهه هفتاد میلادی معرفی شد، یک مولد یا جذب کننده استاتیکی توان راکتیو که بصورت موازی متصل شده و خروجی آن برای مبادله جریان خازنی یا القایی تنظیم می‌شود بطوری که پارا متر های مشخصی در سیستم قدرت (نوعاً ولتاژ شینه)را حفظ یا کنترل نمایند. [1]

    این عبارت  اصطلاحی عمومی برای یک راکتور قابل کلید زنی با تریستور یا قابل کنترل با تریستور، و یا خازن (یا ترکیب خازن و راکتور) قابل کلید زنی با تریستور است. عملکرد SVC بر مبنای تریستور های فاقد قابلیت قطع دریچه است و شامل تجهیزات جداگانه ای برای تقدم یا تاخر فاز توان راکتیو است. این تجهیزات عبارتند از راکتور با قابلیت کلید زنی یا کنترل تریستوری برای جذب توان راکتیو و خازن با قابلیت کلید زنی تریستوری برای تامین بار راکتیو است. برخی SVC را گزینه ارزان قیمت تره STATCOM  می‌دانند، هرچند اگر ملاک مقایسه بر اساس عملکرد مورد نیاز باشد و نه فقط MVA، وضعیت به این صورت نخواهد بود. از انواع SVC ها می‌توان به TCR  (راکتور قابل کنترل با تریستور)،TSR   (راکتور قابل کلید زنی با ترسیتور)،TSC   (خازن قابل کلیدزنی با تریستور) [1].

     

  • فهرست و منابع پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی

    فهرست:

    مقدمه........................ 2

    فصل دوم

    2-1- جبران سازهای استاتیکی توان راکتیو (SVC ،STATCOM) ]1[ 6

    2-1-1- جبران ساز توان راکتیو استاتیکی (SVC) ]2[ 7

    2-1-1-1- شرایطی عمومی SVC  ]2[ 8

    2-1-1-2- مهمترین کاربردهای SVC ]1[ 9

    2-1-1-3-رایج ترین انواع SVC ]1[ 9

    2-1-2- جبران کننده سنکرون استاتیکی (STATCOM) ]1[ 10

    2-1-2-1-مهمترین کاربردهای STATCOM  [1] 16

    2-1-2-2- مزایای STATCOM ]3[ 16

    2-1-2-3- توان مصرفی در حضور  STATCOM ]4[ 16

    2-1-2-4- تلفات در حضور  STATCOM ]4[ 17

    2-1-2-5- روش های کنترل STATCOM... 18

    2-1-3- مقایسه STATCOM و SVC  ]1[ 18

    2-1-3-1- مقایسه STATCOM با SVC در حالت خطا ]2[ 21

    2-2- بررسی روش های کنترل STATCOM... 22

    2-2-1- طرحهای کنترلی جبرانساز استاتیکی سنکرون (STATCOM) 25

    2-2-1-1- کنترل با ولتاژ DC ثابت... 25

    2-2-1-2- کنترل بوسیله ی زاویه فاز. 29

    2-2-2- روشهای کنترل STATCOM مبتنی بر مدل.. 31

    2-2-2-1- مدل DQ   31

    2-2-2-1-1- کنترل PI 41

    2-2-2-1-2- روش جایابی قطب... 43

    2-2-2-1-3-رگولاتور درجه دوم خطی (LQR) 45

    2-2-2-2- مدل متوسط.. 46

    2-2-3- روشهای کنترل STATCOM مستقل از مدل.. 47

    2-2-3-1- کنترل PI استاتیک... 47

    2-2-3-2- روش کنترل جریان هیسترزیس... 48

    2-2-3-3- شبکه های عصبی و فازی.. 50

    2-3- مدولاسیون............... 53

    2-3-1- کاربرد مدولاسیون.. 53

    2-3-2- انواع مدولاسیون ها 57

    2-3-2-1- مدولاسیون پهنای پالس (PWM) 57

    2-3-2-1-1- روشهای ایجاد سیگنال PWM ]5[ 57

    2-3-2-2-مدلاسیونSPWM... 59

    2-3-2-2-1-انواع مدولاسیون SPWM... 60

    فصل سوم

    3-1- اینورتر منبع ولتاژی(VSI) سه ساق.. 65

    3-2- مدولاسیون فضای برداری (SVM) 68

    3-2-1- مدولاسیون فضای برداری(SVM) بر مبنای VSI سه ساق.. 70

    3-2-2- طرحهای مختلف مدولاسیون فضای برداری (SVM) 75

    3-2-2-1- توالی راستگرد (SVM1) 76

    3-2-2-2- توالی متقارن (SVM2) 76

    3-2-2-3- توالی بردار صفر متغیر (SVM3) 77

    3-2-2-4-  توالی بیشترین جریان بدون سوئیچینگ (SVM4) 78

    3-3- حالت اشباع SVPWM ]7[ 78

    3-4- روش کنترلی مبتنی بر مدل متوسط.. 81

    -1-4-3 متوسط گیری از STATCOM... 81

    3-5- مدولاتور SVM برای مدل متوسط STATCOM... 87

    3-5-1- توابع سیکل وظیفه مدل متوسط براساس مدولاسیون SVM... 88

    فصل چهارم

     

    4-1- مقایسه کنترل مبتنی بر مدل متوسط و کنترل هیسترزیس ( نتایج شبیه سازی) 93

    فصل پنجم

    5-1- کنترل حلقه بسته STATCOM به وسیله مدل متوسط مبتنی بر SVM (شبیه سازی) 103

    5-2- سیستم کنترلی جدید STATCOM با مدولاتور SVM بر مبنای مدل متوسط.. 105

    5-3- نتایج شبیه سازی.. 107

    نتیجه گیری و پیشنهادات.. 119

    منابع و مراجع................... 121

     

     

    منبع:

     

     [[1]]  کتاب آشنایی با ادوات FACTS (مفاهیم و فناوری شبکه های انتقال نیروی انعطاف پذیر)، نویسندگان نارین.جی.هینگورانی،لازلوگایوگی، مترجم احمد فریدون درافشان

    [2]   بررسی تاثیر ادوات مختلف FACTS بر پایداری ولتاژ، نویسندگان حمید فتاحی، حمدی عبدی، آرش زرینی تبار، کنفرانس ملی ایده های نو در مهندسی برق ، آذر 91

    [3]   مدل سازی و شبیه سازی یک Distribution Statcom ، نویسندگان موسی درکاله خواجه، معصومه علیزاده، فرانک بابایی

    [4]   پخش بار شبکه های قدرت شامل ادوات FACTS ، نویسندگان داود آزاد ، امین صادق زاده

    [5]   کتاب آشنایی با مدولاسیونهای ppwm,spwm,pwmاز کتابخانه مجازی ایران www.namelectronic.ir

    [6] کنترل توان­های غیراکتیو و هارمونیک­ها، نویسنده محمد توکلی بینا، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی،1382.

     [7]         Power Electronics (Exercise: Space Vector Modulation ) 2013 , Prof. Dr.-Ing. Ralph Kennel.

     

     [8] M. Tavakoli Bina and Ashoka K. S. Bhat, “Averaging technique for the modeling of STATCOM and active filters,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 23, no. 2, March 2008.

    [9] M. Tavakoli Bina and N. Khodabakhshi, “Generation of voltage reference signal in closed-loop control of STATCOM,” Power Engineering conference, AUPEC 2008.

    [10] Adapa, M. H. Bake, L. Bohmann K. Clark, K. Habashi, L. Gyugyi “Proposed terms and definitions for flexible AC transmission system (FACTS),” IEEE Trans. Power Delivery, vol. 12, no. 4, Oct. 1997, pp. 1848–1853

     [11] D. Neacsu, “Space vector modulation – An introduction,” The 27th annual conference of the IEEE industrial electronics society, 2014.

    [12] Park, R.H., “Two-Reaction Theory of Synchronous Machines”, AIEE Trans. No.48, 1929, pp.716-730 and no. 52, 1933, pp.352-355.

    [13] Kron, G., “The Application of Tensors to the Analysis of Rotating Electrical Machinery”,  Schenectady, NY, USA, General Electric Review, 2003

    [14] Kovacs, K.P., Racz, I., “Transiente Vorgange in Wechselstrommachinen”, Budapest, Hungary, Akad.Kiado, 2006.

     [15] C. Schauder and H. Mehta, “Vector analysis and control of advanced static VAR compensators,” Proc. Inst. Elect. Eng. , vol. 140, no. 4, pp. 299-306, Jul. 2009.

    [16] P. Rao, M. L. Crow and Z. Yang, “STATCOM control for power system voltage control applications,” IEEE Trans. Power Del. , vol. 15. No. 4, pp. 1311-1317, Oct 2013.

     

    [17] H. W. vanderBroeck, H. Ch. Skudelny and G. Stanke, “Analysis and realization of a pulse width modulator based on voltage space vectors,” IEEE Trans. Ind. Applicat., vol.  24,  pp.  142–150, Jan./Feb. 1988

    [18] P. Kazmierkowski, L. Malesani, “Current Control Techniques for Three-Phase Voltage-Source PWM Converters: A Survey”, IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 5, October 2006.

    [19] Eun-Chul Shin, Sung-Min Park, “A Novel Current Controller to Reduce the Switching Frequency and Current Error in D-STATCOM”, the 30th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, November 2014.

    [20] L. Malesani and P. Tenti, “A Novel Hysteresis Control Method for Current Controlled VSI-PWM Inverters with Constant Modulation Frequency”, IEEE Transaction. Ind. Applicant, Vol. 44, Pages: 406-417, Aug. 2007.

    [21] M. A. Dzieniakowski and M. P. Kazmierkowski, “Self-tuned fuzzy PI current controller for PWM-VSI, ”in Proc. EPE Conf., Seville, Spain, 1995, pp. 1. 308–1.313.

    [22] S. Mohagheghi, G. K. Venayagamoorthy, R. G. Harley, “Optimal Neuro-Fuzzy External Controller for a STATCOM in the 12-Bus Benchmark Power System”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 22, No. 4, October  2012.

     

    [23] M. Tavakoli Bina ,M. D. Eskandari and M. Panahlou, “Design and installation of a ±250 Kvar D-STATCOM for a distribution substation,” Amesterdam, the Netherlands : Elsevier, pp. 383-391, Mar. 2010.

     

    [24] N. G. Hingorani and Gyugyi, “Understanding FACTS,” Newyork : IEEE press 2013.

    [25] L. Gyugyi, “Dynamic compensation of AC transmission lines by solid state synchronous voltage source,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 9, no. 2, pp. 904-911, 1994.

     

    [26] M. Saeedifard, H. Nikkhajoei and R. Iravani, “A space vector modulated STATCOM based on a three-level neutral point   clamped converter,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 22, no. 2, April 2014.

     [27]       Kalyan, K. Sen ”STATCOM-STATIC synchronous compensator: Theory, Modeling and Applications,” Member, IEEE Westinghouse Electric Corporation, IEEE 1998, vol.2, pp. 1177 - 1183.

     [28]     , M. Tavakoli Bina , Average circuit model for angle-controlled STATCOM,with the Faculty of Electrical Engineering, University of K. N. Toosi,Tehran PO Box 16315-1355, Iran D.C. Hamill is with the School of Electronics, Mathematics and Computing, University of Surrey, Guildford, Surrey, UK r IEE, 2005 IEE Proceedings IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 152, No. 3, May 2005

     [29] Qingguang.Yu, Pei.Li, Wenhua.Liu, Xiaorong.Xie, “Overview of STATCOM Technologies”, 2004 IEEE International Conference, DRPT2004, April 2004 Hong Kong, Vol.2, pp. 647 - 652.

    [30] Musunuri.S,  Dehnavi.G, “Comparison of STAT COM, SVC, TCSC, and SSSC Performance in Steady State Voltage Stability Improvement”, IEEE Conferences 2010, pp. 1 – 7.

    [31] Yuang.Shung Lee, San.Yung Sun, “STATCOM Controller Design for Power System Stabilization with Sub-Optimal Control and Strip Pole Assignment”, Elsevier 2002, Electrical and Energy Systems 24, pp. 771-779.

     [32]       Zhou Xue.song, Liu Yi.qi, Ma You.jie; Ya Hai.shan, Zhou Xuan.zheng, “STATCOM control research and analysis”, IEEE Conferences, pp. 1 – 4, 2010.

     

     [33]       S.Aizam, N.Mariun, H.Hizam, AW.Noor Izzri, “ Design of the Pole Placement Controller for D-STATCOM in Mitigating Three Phase Fault”, Inaugural IEEE PES 2005 Conference, Africa, pp. 349 - 355

    [34]   A.Ajami, N.Taheri, m.younesi, ”A Novel Hybrid Fuzzy/LQR Damping Oscillations Controller Using STATCOM”,  2009 Second International Conference on Electrical Engineering, pp. 348 - 352

    [35]   R. D. Middlebrook and S. Cuk. “A general unified approach to modeling switching-converter power stages,”  in Proc. IEEE Power Electron. Spec. Conf, pp. 18-34, 1976.



تحقیق در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, مقاله در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, پروژه درباره پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی, رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی کنترلر فاز با استفاده از مدل میانگین جبرانساز استاتیکی

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس