متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته برق قدرت گرایش تکنولوژی فشار قوی

با عنوان : مدلسازی توزیع شده سیستم تحریک استاتیک

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده فنی و مهندسی، گروه برق و الکترونیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.SC ) در رشته برق قدرت

گرایش تکنولوژی فشار قوی

عنوان:

مدلسازی توزیع شده سیستم تحریک استاتیک به منظور

میرا کردن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچی تحریک ژنراتور سنکرون

استاد راهنما:

دکتر محمد اسیایی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

ژنراتورهای سنکرون ماشینی است که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکیac به کار             می‌رود. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می‌شود تا میدان مغناطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم‌پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می‌کند .یکی از مهمترین قسمت‌های سیستم تولید انرژی در نیروگاه‌ها، سیستم تحریک است. از طرفی روش تغذیه استاتیک این سیستم‌ها جزو معمولترین روش‌ها می‌باشد. یك سیستم تحریك استاتیك به لحاظ عملكرد شبیه تنظیم‌كننده اتوماتیك ولتاژ میدان رفتار می‌كند بطوریكه اگر ولتاژ ژنراتور كاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عكس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را كاهش می‌دهد. درواقع سیستم تحریك استاتیك توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌كند در حالیكه تنظیم‌كننده ولتاژ، توان میدان تحریك‌كننده را برآورده می‌سازد. در این پایان‌نامه اثر شفت در فرکانس های بالا رابصورت RL موازی و یاطاقان‌ها رابه صورت یک اثر خازنی Cb و اثر پوستی سیم پیچ ها را بایک مدل RL سری برای یک ژنراتور200 مگاولت امپریANSALDO نوع 1054در نظر خواهیم گرفت و حتی می‌توانیم برای افزایش دقت، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در نظر بگیریم.

واژه‌های کلیدی: ژنراتور سنکرون– سیستم‌های تحریک و انواع آن- مبدل باک -شش پالسه تریستوری-ولتاژ شفت وجریان بیرینگ

 1-1- مقدمه:

همانطور که می‌دانیم ژنراتور یکی از اجزای اصلی موجود در هر نیروگاهی است و از آنجا که سیستم تحریک مهم‌ترین جزء هر ژنراتور را شامل می‌شود لذا سیستم تحریک نقش بسیار مهمی، در تولید برق دارد.

یکی از کاربردهای مهم سیستم تحریک، این است كه می‌تواند ژنراتور را طوری هدایت کند كه ژنراتور در ناحیه امن (محدوده پایداری) باقی بماند.

لذا با توجه به اهمیت و جایگاه بسیار مهم سیستم تحریک در نیروگاه ها، طبیعی است که حساسیت روی سیستم تحریک بالا می رود و اگر مشکلی در سیستم تحریک ایجاد شود، این مشکل به طور مستقیم روی ژنراتور اثر می‌گذارد. به عنوان مثال در صورت عملكرد نا مناسب محدود کننده زیر تحریک و یا فوق تحریك ژنراتور آسیب می‌ببیند و در صورت ایجاد مشکل در ژنراتور ناپایداری در شبکه نیز به وجود خواهد آمد. جالب است که تمام نوساناتی که در شبکه ایجاد می‌شود از لحاظ ولتاژی و تا حدی از لحاظ فرکانسی، سیستم تحریک تا حدودی می‌تواند به آنها پاسخ دهد. تمام این موارد نشان‌دهنده اهمیت سیستم تحریک می‌باشد و همین اهمیت هم باعث می‌شود که وقتی ما می‌خواهیم سیستم تحریکی را عیب یابی کنیم باید اولاً تمام این اهمیت‌ها را در نظر بگیریم ثانیاً رفع عیب را در زمان کوتاهی انجام دهیم چرا که اگر عیب در مدت زمان کوتاه برطرف نشود به معنای آن است که در تولید برق توسط نیروگاه وقفه ایجاد شده است و این وقفه در تولید برای نیروگاه ضرر اقتصادی را به همراه دارد لذا لازم است که شناخت کافی نسبت به اجزای سیستم تحریک داشته باشیم . درسیستم تحریك استاتیك3 مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت كنترل، پل یكسوساز و ترانسفورماتور قدرت كه در تركیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، كنترل می‌‌كنند. مدلسازی این سیستم می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را در این سیستم راحت‌تر کند. روشهای مدلسازی ریاضی به سه دسته تحلیلی، آزمایشی و تركیبی تقسیم می‌شوند. در مدلسازی تحلیلی، معمولاً سیستم اصلی مورد مطالعه به مجموعه ای از سیستمهای فرعی تقسیم می‌شود. سپس مدل كلی با تركیب این مدلهای فرعی بدست می‌آید. برای بدست آوردن رابطه ورودی و خروجی هر قسمت، از قوانین فیزیكی حاكم بر اجزای سیستم استفاده می‌شود. در مدلسازی آزمایشی با انجام آزمایش بر روی سیستم واقعی و ضبط ورودیها و خروجیها در حین آزمایش و پردازش سیگنالهای ضبط شده، مدل سیستم بدست می‌آید. در مدل سازی تركیبی ساختار مدل به روش تحلیلی و پارامترهای آن به روش آزمایشی محاسبه می‌گردند .در مدلسازی تحلیلی سیستم تحریک، برای هر یک از اجزای این سیستم، مدل ریاضی منطبق بر ساختار آن در نظر گرفته می‌شود. بر اساس مقادیر عناصر و نیز اندازه‌گیری‌های انجام شده پارامترهای مدل هر یک از اجزا بدست می‌آید. در این پایان‌نامه می‌خواهیم مدلسازی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون را با استفاده مدل همه قسمت‌های سیستم و به صورت توزیع شده بدست آوریم. در واقع برای آنالیز دقیق و صحیح سیستم تحریک باید یک مدل کامل و با در نظر گرفتن جزییات از جمله اثر پوستی در نظر گرفت

 1-2- بیان مسئله:

وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون است بعلاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد. ]1[

برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد ، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده است به فکر تغییر سیستم و اصلاح وارتقاء آن‌ها بیفتیم. ]2[

سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم‌پیچ تحریک واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل می‌کند وبا تغییر نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خروجی تنظیم می‌شود بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل می‌شود.

مهمترین اجرا سیستم تحریک]3[ ]4[:

1- تحریک کننده: تامین توان جریان مستقیم مورد نیاز سیم پیچ تحریک (بخش توان سیستم تحریک)

2- تنظیم‌کننده: سیگنالهای کنترل ورودی را به سطح و شکلی که برای کنترل تحریک‌کننده مناسب است تقویت و پردازش می‌کند. این بلوک شامل تنظیم کننده‌ها و نیز توابع پایدارساز سیستم تحریک می‌باشد.

3- مبدل ولتاژ پایانه و جبرانگر بار:

4- پایدارساز سیستم قدرت:

5- مدارهای محدودکننده و حفاظتی: شامل مجموعه وسیعی از توابع کنترلی و حفاظتی برای اطمینان از اینکه از حدود توانایی‌های تحریک‌کننده و و ژنراتور تجاوز نشود.

با توجه به عدم دسترسی به اطلاعات و مدارك كامل و گاهی مغایرت مدارك با واقعیت و نیز تغییر مشخصه مدارات الكترونیكی، الكتریكی و مكانیكی واحدهای تولید انرژی با گذشت زمان و تنظیم كنترل‌كننده‌ها بر اساس مقادیر زمان نصب واحد، تعیین پارامترهای مدل دینامیكی سیستمهای قدرت ضروری است. ]5 [این الزام با گسترش شبكه و معرفی سیستمهای تحریك سریع بویژه پایداركننده‌های سیستم قدرت و لزوم تنظیم آنها كه فقط با شبیه‌سازی‌های مطمئن مقدور است، اهمیت خود را بیشتر نشان می‌دهد. ]6[

1-3- جنبۀ نوآوری و جدید بودن تحقیق:

تاکنون در تحقیقات انجام شده بر روی مدلسازی سیستم تحریک،به مدل توزیع شده تمام قسمت‌ها به طور یکجا و با در نظر گرفته شدن اثر توجه ویژه‌ای نشده است. از طرفی در این پایان‌نامه با در نظر گرفتن اثر پوستی یک مدل کلی و توزیع شده برای سیستم تحریک به دست خواهیم آوردن و همچنین در صورت امکان مدل یکسوساز تریستوری را هم در مدل کلی در نظر خواهیم گرفت. همچنین با بهره گرفتن از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.

1-4- فرضیه‌ها:

مطالعات نشان می‌دهد مدلسازی دقیق و جامع سیستم تحریک می‌تواند آنالیز و تحلیل سیستم کلی یک ژنراتور سنکرون جهت تولید برق را راحت‌تر کند. می‌توان با در نظر گرفتن اثر پوستی و اثر یاتاقان‌ها و حتی مدل کلی یکسوساز تریستوری این مدل را به مدل واقعی نزدیک‌تر کرد و در جهت میرا کردن نوسانات سیم پیچ تحریک برای طراحی کنترل‌کننده از آن استفاده نمود. فرآیندهای تحلیلی با بهره گرفتن از این مدل بهبود بهره‌برداری اقتصادی و تامین دائمی برق مورد نیاز را به همراه خواهد داشت.

– با بهره گرفتن از نرم‌افزار قدرتمند SIMULINK/MATLAB کار شبیه‌سازی کل صورت می‌گیرد.

2-1- اهداف تحقیق (شامل اهداف علمی، کاربردی وروش‌های خاص انجام تحقیق):

2-1-1- اهداف علمی تحقیق:

بدست آوردن مدل توزیع شده سیستم تحریک ژنراتور سنکرون با در نظر گرفتن اثر پوستی و استفاده از این مدل برای میرا کردن نوسانات ولتاژ سیم پیچ تحریک.

استفاده از SIMULINK/MATLAB برای شبیه سازی سیستم مورد نظر می‌باشد.

2-1-2 اهداف کاربردی تحقیق:

برای تامین تغذیه دایمی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون برق مورد نیاز از خروجی ژنراتور مورد استفاده قرار می­گیرد. استفاده از مدل کلی و توزیع شده سیستم تحریک می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را ساده‌تر کند. کاهش تلفات کمتر، هزینه سرمایه‌گذاری کمتر و نیاز به دایمی بودن سیستم برق تولیدی در ژنراتور سنکرون و سایر مزایای دیگر اجرای چنین پایان نامه‌ای را در جهت مناسب‌ترین الگوی طراحی و مدلسازی تغذیه سیستم تحریک لازم می­شمارد.

کشور عزیزمان ایران به واسطه وسعت جغرافیایی دارای مراکز تولید برق متعددی می‌باشد که درصد بالایی ازاین مراکز همگی با بهره گرفتن از ژنراتورهای سنکرون برق مورد نیاز کشور را تولید می‌کنند. از طرف تامین برق سیستم تحریک این ژنراتورها نیازمند یک طراحی جامع و کاملی است که در تمام شرایط بتواند برق مورد نیاز این سیستم را و تنظیم ولتاژ مناسب تهیه کند. در این راستا باید مطالعات جامعی برای طراحی تغذیه این سیستم‌ها صورت پذیرد. بدست آوردن مدل کلی این سیستم می‌تواند دید جامعی به مهندسین جهت طراحی بهتر سیستم تولید برق بدهد.

این پایان‌نامه مورد استفاده بخش تولید انرژی برق و مولدهای الکتریکی می‌تواند قرار گیرد.

2-2- نوع روش کار:

روش کار بدین صورت می‌باشد:

1- جمع‌آوری منابع و مقالات مرتبط با موضوع

2- هدف مدلسازی توزیع شده برای سیستم تحریک استاتیک است. این مدل باید دقت کافی داشته باشد به طوری که بتوان به وسیله آن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچ ژنراتور سنکرون را میرا کرد .

3- تهیه SIMULINK سیستم طراحی شده در محیط MATLAB برای شبیه‌سازی کلی سیستم.

2-3-پرسش اصلی تحقیق(مسأله تحقیق):

– آیا استفاده از مدل توزیع شده سیستم تحریک در بهبود طراحی کلی سیستم جهت میرا کردن نوسانات، کاربردی است.

– آیا مدل توزیع شده کلی می‌تواند رفتار سیستم را به درستی شبیه‌سازی کند؟

به دنبال مدلسازی توزیع شده برای سیستم تحریک استاتیک می‌باشیم به طوری که از این مدل برای میرا کردن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچ ژنراتور سنکرون استفاده کنیم. با توجه به اینکه دراین حالت از یک منبع تولید ولتاژ سه فاز مستقل استفاده شده است باید این طراحی به بهترین نحوه انجام گیرد که در برابر اغتشاشات از این نوع بسیار مقاوم باشد.طراحی بدست آمده در SIMULIK/MATLAB اجرا می­شود و در حالاتهای مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

اهمیت مدلسازی سیستم تحریك ناشی از تأثیر آن بر پایداری‌گذرا و دینامیكی شبكه است.]7[ ]8[ قابلیت سیستم تحریك در تامین جریان میدان ژنراتور نقش عمده‌ای در پایداری‌گذرای شبكه به هنگام یك اغتشاش بزرگ مثل اتصال كوتاه دارد. همچنین فیدبك تنظیم ولتاژ كه از طریق سیستم تحریك بسته می‌شود، رفتار شبكه برای اغتشاش كوچك را تحت تأثیر قرار می‌دهد بنابراین سیستم تحریك یك عنصر كلیدی در مطالعات دینامیكی است.

روشهای مدلسازی ریاضی به سه دسته تحلیلی، آزمایشی و تركیبی تقسیم می‌شوند. در مدلسازی تحلیلی، معمولاً سیستم اصلی مورد مطالعه به مجموعه‌ای از سیستمهای فرعی تقسیم می‌شود. سپس مدل كلی با تركیب این مدلهای فرعی بدست می‌آید. برای بدست آوردن رابطه ورودی و خروجی هر قسمت، از قوانین فیزیكی حاكم بر اجزای سیستم استفاده می‌شود. در مدلسازی آزمایشی با انجام آزمایش بر روی سیستم واقعی و ضبط ورودیها و خروجیها در حین آزمایش و پردازش سیگنالهای ضبط شده، مدل سیستم بدست می‌آید. در مدل سازی تركیبی ساختار مدل به روش تحلیلی و پارامترهای آن به روش آزمایشی محاسبه می گردند. ]9[

در مرجع]10[ و ]11[ مدل کلی سیستم تحریک را بدست آورده است ولی اثر پوستی در آنها لحاظ نشده است. در مرجع ]12[ یک مدل کلی برای سیستم تحریک در نظر گرفته شده است ولی علاوه بر اثر پوستی، مدل یکسوساز را نیز در نظر گرفته نشده است.

در این پایان‌نامه می‌خواهیم یک مدل دقیقی از سیستم تحریک داشته باشم که علاوه بر اثر پوستی، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در آن لحاظ کنیم به طوری که رفتار واقعی سیستم را به خوبی شبیه‌سازی کند. در ادامه از این مدل برای میرا کردن نوسانات سیستم با طراحی درست کنترل کننده‌ها و خود سیستم، استفاده می‌کنیم.

تعداد صفحه :116

قیمت : 14700 تومان

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *