دانلود سمینار آماده بررسی و تحلیل مداری ساختار کنترل کننده شارش توان یکپارچه UPFC

سمینار آماده بررسی و تحلیل مداری ساختار کنترل کننده شارش توان یکپارچه UPFC

با افزایش روز افزون تقاضا برای انرژی الکتریکی باید میزان توان قابل انتقال افزایش یابد که این کار با ایجاد خطوط جدید دارای هزینه های زیاد و محدودیت های محیطی است. با استفاده از ادوات FACTS می توان ظرفیت انتقال موجود را افزایش داد. کنترل کننده ی پخش توان یکپارچه، قوی ترین و جامع ترین نوع ادوات FACTS است، که قادر است توان اکتیو و راکتیو خط انتقال و ولتاژ شینی که به آن متصل است، را کنترل کند. UPFC می تواند ظرفیت انتقال خطوط را افزایش دهد و همچنین باعث پایداری ولتاژ گردد. علاوه بر این بسته به محل نصب، UPFC می تواند باعث کاهش تلفات سیستم قدرت نیز شود.

در بررسی UPFC ابتدا مقدمه ای بر عملکرد آن ارائه شده و سپس یکی از روش های کنترلی معمول برای آن توضیح و بسط داده شده، برخی دیگر از روشهای کنترلی مانند روش های کنترلی زاویه ی فاز، کوپل متقاطع، کوپل متقاطع پیشرفته، متغیر حالات، کنترل بر اساس اندازه گیری محلی، کنترل کننده ی میرایی اضافی و همچنین کنترل کننده ی فازی مورد بررسی قرار گرفته اند.

واژگان کلیدی: کنترل کننده یکپارچه شارش توان ، توان راکتیو، توان اکتیو،ادوات FACTS.

فهرست مطالب شارش توان یکپارچه UPFC

فصل ۱: مقدمه ۱

۱-۲-۲- اساس عملکرد کنترل کننده پخش توان یکپارچه ۱
۱-۳- مرور ادبیات کارهای انجام شده ۳

فصل ۲: تحلیل مداری و کنترلی به کار رفته در ‏ساختار کنترل کننده شارش توان یکپارچه ‏UPFC 6

۲-۱- مقدمه ۷
۲-۲- شرح مقدماتی UPFC 8
۲-۳- طرح کنترلی متداول ۱۰
۲-۴- طرح کنترلی پیشرفته و آنالیز گذرا ۱۱
۲-۵- پیکره بندی سیستم عملی ۱۴
۲-۶- نتایج شبیه سازی و عملی ۱۷
۲-۷- جمع بندی ۲۲

فصل ۳: بررسی UPFC و کاربرهای آن در سیستم های قدرت ۲۴

۳-۱- ساختار ارائه شده در مقاله [۲۶] ۲۵
۳-۱-۱- عملکرد اساسی UPFC 25
۳-۱-۲- مدل ریاضی UPFC 26
۳-۱-۳- کنترل و مدل سازی UPFC 27
۳-۱-۴- طرح کنترلی ۲۸
۳-۲- نتایج شبیه سازی ۳۰
۳-۳- جمع بندی ۳۳

فصل ۴: بررسی ساختارهای کنترلی UPFC

۴-۱- ساختار ارائه شده در مقاله [۲۷] برای بهبود رفتار UPFC رد مواجهه با نوسانات ۳۵
۴-۱-۱- تاثیر ثابت اینرسی رو ی نوسانات بین ناحیه ای ۳۶
۴-۱-۲- مدل سازی UPFC 36
۴-۱-۳- سیستم کنترل UPFC 38
۴-۱-۴- بررسی موردی ۳۹
۴-۱-۵- نتایج شبیه سازی ۳۹
۴-۱-۶- جمع بندی ۴۴
۴-۲- بررسی ساختار ارائه شده در مقاله [۲۸] کنترل UPFC با استفاده از کنترل کننده ی فازی ۴۵
۴-۲-۲- سیستم کنترل جدید ۴۶
۴-۲-۳- عملکرد روش کنترلی جدید ۴۸

۴-۲-۴- جمع بندی ۵۴

۴-۳- بررسی ساختار ارائه شده در مرجع [۲۹] و برای یک UPFC بدون ترانس با مبدل های چندسطحی ۵۵
۴-۳-۲- نتایج شبیه سازی و پیاده سازی ۵۶
۴-۳-۳- نتیجه گیری ۶۰
۴-۴- بررسی ساختار ارائه شده در مقاله [۳۰] کاربرد UPFC در مزارع توربین بادی ۶۱
۴-۴-۲- نتایج شبیه سازی و پیاده سازی ۶۲
۴-۴-۳- نتیجه گیری ۶۵
۴-۵- بررسی ساختار ارائه شده در مقاله [۳۱] و مبتنی بر کنترل کننده پیش بین ۶۶
۴-۵-۲- آشنایی با کنترل پیش بین مدل ۶۷
۴-۵-۳- نتایج شبیه سازی ۶۸
۴-۵-۴- نتیجه گیری ۷۱
۴-۶- بررسی ساختار ارئه شده در [۳۲] با کنترل کننده لغزشی-فازی ۷۲
۴-۶-۲- نتایج شبیه سازی ۷۳
۴-۶-۳- نتیجه گیری ۷۵
۴-۷- بررسی ساختار ارائه شده در مقاله [۳۳] و در مورد سیستم کنترل پخش بار و تزریق ولتاژ ۷۶

فصل ۵: نتیجه‌گیری ۸۴

۵-۱- نتیجه گیری ۸۵
۵-۲- پیشنهادات ۸۶
مراجع ۸۷

فهرست شکل‌ها

شکل ۱-۱ ساختار اساسی [۱] ۲
فصل ۲: تحلیل مداری و کنترلی به کار رفته در ‏ساختار کنترل کننده شارش توان یکپارچه ‏UPFC 6
شکل ۲-۱ پیکره بندی سیستم یک UPFC [25] 8
شکل ۲-۲ مدار معادل تک فاز [۴] ۹
شکل ۲-۳ دیاگرام فازوری کنترل توان اکتیو و راکتیو: (a) توان اکتیو (b) توان راکتیو[۲۵] ۹
شکل ۲-۴ مدار اصلی سیستم عملی[۲۵] ۱۵
شکل ۲-۵ مدار کنترل [۲۵] ۱۶
شکل ۲-۶ شکل موج های شبیه سازی و عملی هنگامی که کنترل زاویه ی فاز اعمال شده است. Kp=0.5V/A و p*=16.5KW (a) شکل موج های شبیه سازی (b) شکل موج های عملی [۲۵] ۱۸
شکل ۲-۷ شکل موج های شبیه سازی و عملی هنگامی که کنترل کوپل متقاطع اعمال شده است. Kp=Kq=0.5V/A، p*=16.5KW و q*=0 (a) شکل موج های شبیه سازی (b) شکل موج های عملی [۲۵] ۱۹
شکل ۲-۸ شکل موج های شبیه سازی و عملی هنگامی که کنترل پیشنهادی به همراه بهره ی تناسبی اعمال شده است. Kp=Kq=0.5V/A، Kr=1.2V/A، p*=12KW و q*=0 (a) شکل موج های شبیه سازی (b) شکل موج های عملی [۲۵] ۲۱

شکل ۲-۹ شکل موج های شبیه سازی و عملی هنگامی که کنترل پیشنهادی به همراه بهره تناسبی – انتگرالی اعمال شده است.

p=Kq=0.5V/A، Kr=1.2V/A، TI=5ms، p*=10KW و q*=0 (a) شکل موج های شبیه سازی (b) شکل موج های عملی [۲۵] ۲۲
فصل ۳: بررسی UPFC و کاربرهای آن در سیستم های قدرت ۲۴
شکل ۳-۱ UPFC نصب شده در یک خط انتقال ۲۶
شکل ۳-۲ مدل ریاضی UPFC نصب شده در یک خط انتقال ۲۷
شکل ۳-۳ دیاگرام تک خطی یک UPFC متصل به اتنهای خط انتقال ۲۷
شکل ۳-۴ دیاگرام برداری UPFC متصل به شبکه ۲۸
شکل ۳-۵ بلوک دیاگرام کنترل یک STATCOM 29
شکل ۳-۶ کنترل کننده ی مدولاسیون برای Vbp و Vbq 29
شکل ۳-۷ بلوک دیاگرام کنترل اینورتر ۳۰
شکل ۳-۸ سیستم قدرت شبیه سازی ۳۰
شکل ۳-۹ قدرت اکتیو ژنراتور (سیستم پایدار نمی باشد) ۳۱

شکل ۳-۱۰ تغییرات توان اکتیو در سمت فرستنده PGEN و گیرنده PR سیستم ۳۲

شکل ۳-۱۱ مراجع مولفه های ولتاژ سری ۳۲
شکل ۳-۱۲ (a) ولتاژ سری تزریقی (b) بزرگنمایی شده ی ولتاژ سری تزریقی ۳۲
شکل ۳-۱۳ تغییرات ولتاژ لینک dc 33
فصل ۴: بررسی چند ساختار کنترلی ارائه شده در مقالات ۳۴
شکل ۴-۱ مدل معادل UPFC 36
شکل ۴-۲ دیاگرام مدار معادل ۳۷
شکل ۴-۳ مدل تزریق UPFC 38
شکل ۴-۴ قسمت سری سیستم کنترلی UPFC 38
شکل ۴-۵ یک مدل سیستم دو ناحیه ای ساده ۳۹
شکل ۴-۶ پاسخ سیستم قدرت به تغییر ثابت اینرسی ژنراتورها ۴۰
شکل ۴-۷ پاسخ سیستم قدرت به تغییرات بارهای اکتیو ۴۱
شکل ۴-۸ ولتاژ تزریقی سری توسط UPFC به منظور میراسازی نوسانات ۴۱
شکل ۴-۹ نوسان زاویه ای ژنراتورها به خطای سه فاز با وبدون UPFC 42
شکل ۴-۱۰ نوسان توان اکتیو ژنراتورها به خطای سه فاز با و بدون UPFC 42
شکل ۴-۱۱ نوسان زاویه ای ماشین GEN3 به خطای سه فاز با یک و دو سیگنال میراسازی اضافی ۴۳
شکل ۴-۱۲ نوسان توان GEN3 به خطای سه فاز با یک و دو سیگنال میراسازی اضافی ۴۳

شکل ۴-۱۳ UPFC متصل به خط انتقال ۴۶

شکل ۴-۱۴ سیستم کنترل مبدل موازی با همراه کنترل کننده ی هماهنگی ۴۷
شکل ۴-۱۵ سیستم کنترل مبدل سری بر اساس روش پیشنهادی کنترل کننده ی توان حقیقی خط انتقال b) کنترل کننده ی ولتاژ شین UPFC 48
شکل ۴-۱۶ سیستم دو ماشینه با ۴۹
شکل ۴-۱۷ پاسخ به تغییر پله در مرجه توان اکتیو خط انتقال ۵۰
شکل ۴-۱۸ پاسخ به تغییر پله در مرجه توان اکتیو خط انتقال ۵۰
شکل ۴-۱۹ پاسخ به تغییر پله در ولتاژ سمت گیرنده از ۰٫۹۲۵pu به ۱٫۰۳pu 51
شکل ۴-۲۰ پاسخ به تغییر پله در ولتاژ سمت گیرنده از ۰٫۹۲۵pu به ۱٫۰۳pu 53
شکل ۴-۲۱ سیستم کنترل UPFC با ساختار بدون ترانسفورماتور ۵۵
شکل ۴-۲۲ ساختار CMI سری و موازی که می تواند از ماژول های تمام پل یا نیم پل تشکیل شده باشد ۵۶

شکل ۴-۲۳ مجموعه آزمایشگاهی برای مقاله ۵۶

شکل ۴-۲۴ نمودار نسبت توان انتقالی در شرایط بار کامل و در شرایط کم باری ۵۹
شکل ۴-۲۵ شکل موج های مربوط به ولتاژ لینک dc برای CMI سری مربوط به سه فاز A، B و C 59
شکل ۴-۲۶ شکل موج های مربوط به ولتاژ لینک dc برای CMI موازی مربوط به سه فاز A، B و C 60
شکل ۴-۲۷ ساختار کنترلی مبدل موازی در UPFC 61

شکل ۴-۲۸ ساختار کنترلی مبدل سری در UPFC 62

شکل ۴-۲۹ مقایسه توانایی مهار نوسانات شبکه با یک U
شکل ۴-۳۰ مقایسه توانایی مهار نوسانات شبکه با یک با ظرفیت ۳۰۰MW 64
شکل ۴-۳۱ مقایسه توانایی مهار نوسانات شبکه با یک با ظرفیت ۱۰۰MW 64
شکل ۴-۳۲ مقایسه توانایی مهار نوسانات شبکه با یک با
شکل ۴-۳۳ سیستم قدرت تک ماشینه با ۶۷
شکل ۴-۳۴ نمایش بلوک دیاگرامی کنترل کننده MPC 67
شکل ۴-۳۵ پاسخ تغییرات سرعت روتور در حضور کنترل کننده های مختلف ۶۹
شکل ۴-۳۶ تغییرات توان راکتیو در سیستم در حضور کنترل کننده های مختلف ۷۰
شکل ۴-۳۷ تغییرات زاویه بار در سیستم در حضور کنترل کننده های مختلف ۷۰
شکل ۴-۳۸ تغییرات توان اکتیو در سیستم در حضور کنترل کننده های مختلف ۷۱
شکل ۴-۳۹ بلوک دیاگرام کنترل کننده مد لغزشی فازی ۷۳
شکل ۴-۴۰ مقایسه عملکرد کنترل کننده مد لغزشی-فازی با کنترل کننده های ANFIS و PI 75
شکل ۴-۴۱ ساختار کنترل کننده پیشنهادی ۷۷
شکل ۴-۴۲ دلب ۷۸
شکل ۴-۴۳ کنترل پخش توان ۸۰
شکل ۴-۴۴ تزریق ولتاژ با استفاده از UPFC 81
فصل ۵: نتیجه‌گیری ۸۴
مراجع ۸۷