دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت

با عنوان :کنترل فرکانس در سیستم قدرت در حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی با باتری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

پایـان نـامـه

مقطـع کارشناسـی ارشـد

رشته:مهندسی برق قدرت

عنـوان: کنترل فرکانس در سیستم قدرت در حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی با باتری

استـاد راهنمـا: جنـاب آقای دکترعبدالرضا شیخ الاسلامی

استـاد مشاور: رویا احمدی

تابستان 1392

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

خورشید یك منبع عظیم انرژی محسوب می شود و با توجه به كاهش هزینه های ساخت سلول های خورشیدی در طول زمان، استفاده از سیستم های فتوولتائیك جهت تولید برق به عنوان یكی از منابع تولید پراكنده مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. مزیت نیروگاه های خورشیدی بر آن است كه به یك بار هزینه راه اندازی و نصب نیاز داشته و انرژی رایگان، با هزینه اندك تعمیرات و نگه داری به شبكه تا مدت طولانی تحویل می دهد. مشكل عمده نیروگاه های توان بالای متصل به شبكه قدرت، وابستگی توان تولیدی شبكه به شرایط آب و هوایی می باشد كه رفع این مشكل با كنترل فركانس شبكه با روش های هوشمند و استفاده از تجهیزات با سرعت بالا و همچنین استفاده از نیروگاه ذخیره انرژی به صورت كاملا بهینه انجام پذیر می باشد .در اینجا سعی بر طراحی یک سیستم کنترلی هوشمند برای كنترل فركانس یک شبكه الكتریكی قدرت، تشكیل یافته از تولید هیبرید خورشید، گاز و ذخیره ساز باتری، می باشد. این سیستم كنترلی هوشمند به صورت خودكار ضرایب کنترلی را برای نیروگاه گازی و باتری محاسبه می نماید. در این روش برای تعیین مقادیر ضرایب كنترل كننده فازی از روش الگوریتم پرندگان استفاده شده كه موجب بهینه سازی هر چه بهتر معیار خطا برای به دست آوردن ضرایب کنترل كننده فازی شده است. مدل سیستم كنترل فازی در متلب دارای انعطاف در شبیه سازی محیط سیمولینك نمی باشد و در حین انجام سیولینك شبكه نمی تواند، مقادیر رنج های ورودی و خروجی فازی را تغییر دهد. در این پایان نامه تمام كد های فازی و توابع عضویت در محیط متلب نوشته شده است و با توابع دیگر به سیستم شبكه قدرت سیمولینك اتصال پیدا كرده و نتایج را در حافظه می تواند ذخیره داشته باشد. تمام اجزا نیروگاه خورشیدی به طور كامل شبیه سازی شده از مدل كردن یك سلول تا پنل خورشیدی و اتصال چندین هزار پنل به یكدیگر تست شده و مدار ردیاب حداكثر توان نیروگاه خورشیدی شبیه سازی شده و تعیین مقدار سلف و خازن آن با شبیه سازی تعیین گشته شده است و تعداد سوییچینگ مبدل بوست سیستم با الگوریتم ردیابی و مشاهده[1] استفاده شده است. به منظور بررسی، ابتدا شبكه قدرت به صورت بلوک کنترلی لاپلاس مدل شده و بار را تغییر می دهیم. همان طور كه نتایج را مشاهده می کنیم در صورت استفاده كنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان زمان نشست نسبت به كنترلر معمول و نسبت به كنترلر انتگرالگیر ساده بهبود یافته است. پیك حداكثر خطای فركانس در صورت استفاده كنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان نسبت به كنترلر معمول و نسبت به كنترلر انتگرالگیر ساده نیز بهبود یافته است. سپس اجزاء دینامیکی به طور کامل مدل شده در شبیه سازی، کارایی استراتژی پیشنهادی را مشاهده کرده و با روش های دیگر مقایسه می نماییم. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر رفتار دقیق شبكه قدرت می باشد در نتیجه امكان ناپایداری در سیستم وجود داشته با این حال الگوریتم هوشمند جواب های مقدار كنترل قازی را محاسبه كرده و نتایج نشان دهنده كارایی بالای روش پیشنهادی می باشند.

 

 

 

فصل اول.. 1

مقدمه و كلیات تحقیق.. 1

1-1 مقدمه.. 2

1-1-1 مشخصات نیروگاه خورشیدی:.. 2

1-1-2 مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی:.. 3

1-1-2-1 مطالعات در ایران:.. 3

1-1-2-2 تولید برق بدون نیاز به انرژی های دیگر:.. 3

1-1-2-3 عدم احتیاج به آب زیاد :.. 3

1-1-2-4 عدم آلودگی محیط زیست.. 3

1-1-2-5 امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای:.. 4

1-1-2-6 استهلاک کم و عمر زیاد:.. 4

1-1-2-7 عدم احتیاج به متخصص.. 4

1-1-3 مشكلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبكه:.. 4

1-1-4 كنترل فركانس شبكه:.. 5

1-1-5 اهداف كنترل فركانس شبكه قدرت:.. 5

1-1-6 شبیه سازی شبكه قدرت برای كنترل فركانس شبكه متصل به نیروگاه خوشیدی:.. 6

1-1-7 لزوم استفاده نیروگاه ذخیره انرژی در شبكه:.. 7

1-1-8 روش كنترلی هوشمند استفاده شده و معیار اندازه گیری انحراف فركانس:.. 7

1-1-9   مزیت روش پیشنهادی.. 7

1-1-10آنچه پیشرو داریم:.. 8

فصل دوم.. 9

ادبیات موضوع.. 9

مقدمه:.. 10

2-1 کنترل فرکانس از دیدگاه کنترلی.. 10

2-1-1 کنترل کننده PI. 10

2-1-2روش دو درجه ی آزادی در کنترل داخلی :. 11

2-2روش های كنترل هوشمند.. 12

2-2-1الگوریتم ژنتیک.. 12

2-2-2 الگوریتم جستجوی گرانشی.. 14

2-2-3 بهینه سازی گروهی پرندگان :. 15

2-2-4 شبکه عصبی مصنوعی :. 16

2-2-5کنترل منطق فازی.. 19

2-2-5-1خود سازماندهی کنترل فازی.. 24

2-2-5-2الگوریتم ژنتیک در مدل فازی برای کنترل بار فرکانس   24

2-3روش کنترل با منطق فازی:.. 27

2-4سیستم کنترل فرکانس:.. 31

2-5 مدل ذخیره انرژی :.. 32

2-6 مدل اینورتر برای تولید DC/AC.. 34

فصل سوم.. 35

روش تحقیق.. 35

3-1 مقدمه:.. 36

3-2مدل فازی:.. 36

3-2-1:قسمت های مختلف یك سیستم فازی.. 36

3-2-2مدل كنترلر تركیب فازی با PI:.. 39

3-3 الگوریتم بهینه سازی گروه پرندگان:.. 40

3-4 کاربردی ازPSO در ریاضیات:.. 41

3-5 تشریح عملكرد پیدا كردن ضرایب كنترلر فازی و كنترلر PI و بهبود كارایی:.. 43

فصل چهارم.. 48

محاسبات و.. 48

یافته های تحقیق.. 48

4-1مقدمه.. 49

4-2-1 مدل شبیه سازی شده به صورت بلوك كنترلی با توابع لاپلاس:   49

4-2-2 مدل شبیه سازی شده كامل شبكه قدرت:.. 50

4-3 پنل خورشیدی:.. 51

4-4 مشخصه های پانل فتوولتائیك:.. 51

4-5 مدل و مشخصات سیستم فتوولتاییك:.. 52

4-6مدل ردیابی حداکثر توان.. 54

4-7 مدار داخلی مبدل بوست شبیه سازی شده در متلب :.. 58

4-8 الگوریتمMPPT:.. 59

4-8-1روش کنترل P&O:.. 59

4-8-2 روش هدایت افزایشی:.. 59

4-8-3دنبال كننده حداكثر توان(MPPT):.. 60

4-8-4 الگوریتمMPPT شبیه سازی شده در متلب :.. 61

4-9 مدل اینورتر:.. 62

4-10 مدل اینورتر شبیه سازی شده در متلب :.. 63

4-11 مدل واحد:.. 65

4-12مدل كردن نیروگاه گازی:.. 65

4-13 مدل بار:.. 66

4-14 مدل موتور محرك:.. 66

4-15مدل گاورنر:.. 66

4-16مدل خط ارتباطی:.. 68

4-17مدل ذخیره ساز انرژی :.. 68

4-18 مقایسه PI-FUZZYدر مدل بلوکی بدون باتری:.. 69

4-19 مقایسه کنترلرها در حضور تمام تجهیزات در مدل بلوکی:   70

حال مدل فازی را در شرایط گوناگون بررسی می کنیم :.. 71

4-20-1بدون حضور خورشید و باتری:.. 71

4-20-2 با حضور باتری :.. 72

4-20-3   نتایج با حضور نیروگاه خورشید و باتری :.. 75

فصل پنجم.. 80

نتیجه گیری و پیشنهادات.. 80

5-1 نتیجه گیری :.. 81

5-2 پیشنهادات:.. 82

 

 

 

 

فهرست اشکال، نمودارها و جداول

 

شكل 2-1 ساختارTDF-IMC………………………………………………………………………………………………..12

شكل 2-2 مدل كردن برای الگوریتم ژنتیك…………………………………………………………………………………14

شكل 2-3 كنترلر سیستم قدرت تك منطقه ای…………………………………………………………………………… 15

شكل 2-4 عملكرد بهینه سازی pso…………………………………………………………………………………………16

شكل 2-5 یك لایه شبكه عصبی……………………………………………………………………………………………….18

شكل2-6 نمای پایه یك شبكه فازی…………………………………………………………………………………………..19

شكل 2-7 سیستم تولید قدرت منطق فازی پایه مرکزی……………………………………………………………….21

شكل2-8 توابع عضویت کنترل فازی…………………………………………………………………………………………22

شكل2-9 مدل فازی برای مرجع………………………………………………………………………………………………23

شكل2-10معماری کنترل فازی خود سازماندهی شده ……………………………………………………………….24

شكل 2-11 مسیر برای آموزش در طرح الگوریتم ژنتیك………………………………………………………………25

شكل 2-12 نمودار کلی یک سیستم قدرت دو منطقه……………………………………………………………………27

شکل2- 13ساختار پایه ای از یک سیستم کنترل فازی………………………………………………………………….28

شكل2-14 توابع فازی برای كاركرد مدل MPPT……………………………………………………………………..28

شكل 2-15 اتصال دو سیستم دارای MPPT مجزا به یكدیگر……………………………………………………30

شكل2-16 شماتیک ساختار سیستم قدرت………………………………………………………………………………..31

شكل 2-17 مدل یك BES در شبكه قدرت…………………………………………………………………………….32

شكل 2-18 اجزاء مدل یك BES به صورت بلوك دیاگرامی………………………………………………………33

شكل 2-19 مدار بایاس از اینورتر منبع ولتاژی……………………………………………………………………………34

شكل 2-20 سوییچ زنی PWM برای یك فاز برای جریان………………………………………………………….34

شكل3-1 توابع عضویت سیستم فازی نمونه………………………………………………………………………………37

شكل 3-2 مدل PI-FUZZY………………………………………………………………………………………………..39

شكل 3-3 مقادیر تصادفی برای ردیابی تابع هدف در الگوریتمPSO……………………………………………41

شكل 3-4 عملكرد بهینه سازی pso ………………………………………………………………………………………42

شكل 3-5 توابع عضویت فازی برای یك متغییر ورودی……………………………………………………………….43

شكل 3-6 نمودار فركانس با نواحی تشخیص برای كنترل كننده فازی…………………………………………..44

شكل 3-7 مقدار دهی به ضرایب فازی ساز………………………………………………………………………………..45

شكل 3-8 الگوریتم پیشنهادی برای محاسبه ضرایب……………………………………………………………………47

شكل 4-1 سیستم بلوکی مدل لاپلاس ……………………………………………………………………………………….50

شكل4-2 مدل شبیه سازی كامل شبكه………………………………………………………………………………………50

شكل 4-3 مدل مداری سلول خورشیدی…………………………………………………………………………………..51

شكل 4-4 شبیه سازی نیروگاه خورشیدی با مدار بوست و كنترلر مبدل dc/ac با اینورتر و سلف

خطوط در متلب……………………………………………………………………………………………………………………..53

شكل 4-5 شبیه سازی سلول خورشیدی و ماژول خورشیدی در متلب…………………………………………..53

شكل 4-6   مشخصات ولتاژ- جریان(a) و ولتاژ- توان(b) یك ماژول خورشیدی………………………….54

شكل 4-7 ماژول PV به طور مستقیم به یک بار مقاومتی(متغییر) متصل است……………………………….55

شكل 4-8 منحنی IV BP SX 150S ماژول PV و بارهای مختلف مقاومتی شبیه سازی با مدل

متلب………………………………………………………………………………………………………………………………….. 55

شكل 4-9 مبدل بوست…………………………………………………………………………………………………………. 56

شكل 4-10 جریان سلف در دو زمان قطع و وصل سوییچ……………………………………………………………57

شكل 4-11 مدار مبدل بوست و سلف و ورودی سوییچینگ MPPT شبیه سازی شده در متلب……..57

شكل 4-12 مدار داخلی مبدل بوست………………………………………………………………………………………..58

شكل 4-13 ورودی و خروجی ولتاژ مبدل بوست با مقدار 50% دستور MPPT………………………….. 58

شكل 4-14 فلوچارت روش…………………………………………………………………………………………………. 59

شكل 4-15 دسته بندی مكان های نمودار توان – ولتاژ برای ردیابی نقطه MPP………………………….. 59

شكل 4-16 مشخصه توان ولتاژ MPPT………………………………………………………………………………… 61

شكل 4-17 اجزاء ورودی و خروجی برای Mfile نوشته شده در MPPT ………………………………….62

شكل 4-18 نحوه بدست آوردن مقدار جریان مرجع در نقاط توان ماكزیمم در تابش های مختلف….. 63

شكل 4-19 مدل شبیه سازی اجزاء كامل اینورتر با وجود سلف و ترانس برای اتصال به شبكه……….. 61

شكل 4-20 مدار داخلی سیستم كنترلی اینورتر dc/ac ……………………………………………………………..61

شكل 4-21 مدل داخلی تبدیل سه بردار abc به مختصات dq…………………………………………………… 65

شكل 4-22 مدل داخلی سیستم نیروگاه گازی با مدل كنترلی………………………………………………………..65

شكل 4-23 مدل ساده از سیستم كنترلی همراه با گاورنر……………………………………………………………. 67

شكل4-24: بلوك دیاگرام گاورنر، ژنراتور، بار و توربین و كنترلر…………………………………………………..68

شكل 4-25 مقایسه نتایج PI-FUZZY در مدل بلوكی……………………………………………………………….69

شكل 4-26 نتایج فركانس از شبكه…………………………………………………………………………………………….70

شكل4-27 توان الكتریكی خط از نیروگاه گاز…………………………………………………………………………… 71

شكل 4-28 فركانس سیستم در حالت تامین بارفقط از نیروگاه گازی در شبكه سیمولینك كامل……….71

شكل 4-29 توان انتقالی نیروگاه ذخیره، باتری در حالت ورود بار در شبكه سیمولینك كامل……………..72

شكل 4-30 فركانس سیستم در حالت ورود بار در شبكه سیمولینك كامل با وجود باتری………………73

شكل4-31 مقایسه نتایج فركانس سیستم در دو حالت وجود و عدم نیروگاه ذخیره …………………………73

شكل4-32 مقدار توان نیروگاه خورشیدی…………………………………………………………………………………..74

شكل 4-33 فركانس سیستم در شبكه كامل با حضور نیروگاه خورشیدی و عدم سیستم ذخیره انرژی

باتری…………………………………………………………………………………………………………………………………..75

شكل 4-34 فركانس سیستم در شبكه كامل با حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی باتری……………………………………………………………………………………………………………………………………..76

شكل 4-35 مقایسه فركانس شبكه در دو حالت با وجود نیروگاه خورشیدی با تابش متغییر در صورت

وجود و عدم نیروگاه ذخیره انرژی……………………………………………………………………………………………77

جدول(2-1)قوانین فازی برای بلوک اول…………………………………………………………………………………..21

جدول(3-1):تقسیم بندی ورودی شرایط در بازه های کلی………………………………………………………….38

جدول(3-2):قوانین ورودی و خروجی………………………………………………………………………………………39

 

 

جدول(4-1) مشاهدات نتایج شبیه سازی در متلب با توجه به شكل4-25………………………………………69

جدول(4-2) مشاهدات نتایج شبیه سازی كامل شبكه در متلب با توجه به شكل4-26………………………72

 

فصل اول

مقدمه و كلیات تحقیق

 

 

 

1-1 مقدمه

1-1-1 مشخصات نیروگاه خورشیدی:

خورشید یك منبع بزرگ و تقریباً لایزال انرژی محسوب می شود. انرژی كه از خورشید به زمین می رسد حدود 11^10*8/1 مگاوات است كه چند هزار برابر انرژی مصرفی سوخت های تجاری است. یكی از مهمترین سیستم های تبدیل انرژی خورشیدی، سیستم فتوولتائیك می باشد كه در آن انرژی خورشیدی به وسیله سلول خورشیدی به برق تبدیل می شود. با توجه به كاهش هزینه ساخت سلول ها در طول زمان، در سالیان اخیر استفاده از سیستم فتوولتائیك جهت تولید برق به عنوان یكی از منابع تولید پراكنده مورد توجه كشورها و شركت های مختلف قرار گرفته است. از آنجا كه بازده سلول ها پایین بوده و هزینه اولیه آن ها تا حدودی زیاد می باشد، باید به نحوی از آن ها بهره برداری نمود كه همیشه در نقطه توان ماكزیمم خود كار كنند تا بدین وسیله بازده سیستم حداكثر شده و از سیستم استفاده بهتری شود .

مساحت سطوح سلول تأثیری بر ولتاژ آن نداشته که حدود 0.5 ولت می باشد . اما شدت جریان تابع مساحت سطوح سلول و شدت تشعشع خورشید بوده و در شرایط ایده آل معادل 250 آمپر درهر متر مربع از سطح سلول می باشد.

روی صفحه ای كه تشعشعات خورشیدی كل آن (W/m2916) می باشد. یك ردیف سلول خورشیدی سیلیكون با كارایی 15 درصد و سطح مؤثر یك مترمربع می تواند 137 وات (W916*15/0) توان الكتریكی تولید نماید.

با این نسبت جهت توان 20 مگاواتی برق (توان خروجی یك تأسیسات تولید برق حرارتی متوسط) در تشعشع كامل و عمود خورشید سطح مورد نیاز پانلهای خورشیدی تقریباً 360 جریب و بیش از نیم مایل مربع می باشد مولدهای فتوولتائیك به دلیل ویژگیهایی همچون نداشتن آلودگی های زیست محیطی و آلودگی صوتی، تعمیر و نگهداری كم، به یكی از پراهمیت ترین منابع تجدیدپذیر تبدیل شده اند .اما تنها دلیلی كه مانع از گسترش استفاده از چنین تكنولوژی شده است، هزینة زیاد تولید و بازدهی تبدیل انرژی پایین آنها است.

 

 

 

1-1-2 مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی:

1-1-2-1 مطالعات در ایران:

خورشید عامل و منشا انرژی های گوناگونی است كه در طبیعت موجود است. ایران با وجود اینكه یكی از كشورهای نفت خیز جهان به شمار می رود و دارای منابع عظیم گاز طبیعی نیز میباشد، خوشبختانه به علت شدت تابش خوب خورشید در اكثر مناطق كشور، اجرای طرح های خورشیدی الزامی و امكان استفاده از انرژی خورشیدی در شهرها و شصت هزار روستای پراكنده در سطح مملكت ، می تواند صرفه جویی مهمی در مصرف نفت و گاز را به همراه داشته.

 

1-1-2-2 تولید برق بدون نیاز به انرژی های دیگر:

نیروگاه های خورشیدی نیاز به سوخت ندارد و بر خلاف نیروگاه های فسیلی قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می باشد، در نیروگاه های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگه داشت.

 

[1] P&O

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 و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :105

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.

  *


15 Comments

Comments are closed.