بررسی تغییر پارامترها بر تداخل پایدارساز سیستم قدرت و دینامیکی پایداری

برق، الکترونیک، مخابرات
دانلود پایان نامه مهندسی برق بررسی تغییر پارامترها بر تداخل پایدارساز سیستم قدرت و دینامیکی پایداری 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 بررسی تغییر پارامترها بر تداخل پایدارساز سیستم قدرت و دینامیکی پایداری است. 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. کلمات کلیدی: دینامیکی پایداری طراحی پایدارساز مقاوم پایدار كننده های سیستم قدرت طراحی پایدار ساز مقاوم برای سیستم قدرت مقدمه: 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 می باشد كه بر اساس مدل خطی سیستم در یك نقطه كار مشخص طراحی می شوند. فهرست مطالب استفاده از پایدار كننده های سیستم قدرت جهت بهبود میرایی نوسانات با فركانس كم سیستم چكیده فصل اول – مقدمه 1-1- پیشگفتار 4 1-2- رئوس مطالب 7 1-3- تاریخچه 9 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) 23 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 31 3-2-2- عدم قطعیت در مدلسازی 32 3-3- تاریخچه كنترل مقاوم 37 3-3-1- سیر پیشرفت تئوری 37 3-3-2- معرفی شاخه های كنترل مقاوم 39 3-4- طراحی كنترل كننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال 45 3-4-1- بیان مسئله 45 3-4-2- تعاریف و مقدمات 46 3-4-4-‌‌‌تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم به‌یك مسئله Nevanlinna–Pick 50 3-4-5- طراحی كنترل كننده 53 3-5- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای 55 3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم 55 2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای 59 3-5-3- طراحی پایدار كننده های مقاوم مرتبه بالا 64 فصل چهارم : طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت 4-1- طراحی پایدار كننده های مقاوم برای سیستم های قدرت 67 4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick 69 برای سیستم های قدرت تک ماشینه 69 4-2-1- مدل سیستم 69 4-2-2- طرح یک مثال 71 4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick 73 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 86 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 95 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