دانلود پایان نامه

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 ۱۳۹۲

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

خورشید یک منبع عظیم انرژی محسوب می شود و با توجه به کاهش هزینه های ساخت سلول های خورشیدی در طول زمان، استفاده از سیستم های فتوولتائیک جهت تولید برق به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. مزیت نیروگاه های خورشیدی بر آن است که به یک بار هزینه راه اندازی و نصب نیاز داشته و انرژی رایگان، با هزینه اندک تعمیرات و نگه داری به شبکه تا مدت طولانی تحویل می دهد. مشکل عمده نیروگاه های توان بالای متصل به شبکه قدرت، وابستگی توان تولیدی شبکه به شرایط آب و هوایی می باشد که رفع این مشکل با کنترل فرکانس شبکه با روش های هوشمند و استفاده از تجهیزات با سرعت بالا و همچنین استفاده از نیروگاه ذخیره انرژی به صورت کاملا بهینه انجام پذیر می باشد .در اینجا سعی بر طراحی یک سیستم کنترلی هوشمند برای کنترل فرکانس یک شبکه الکتریکی قدرت، تشکیل یافته از تولید هیبرید خورشید، گاز و ذخیره ساز باتری، می باشد. این سیستم کنترلی هوشمند به صورت خودکار ضرایب کنترلی را برای نیروگاه گازی و باتری محاسبه می نماید. در این روش برای تعیین مقادیر ضرایب کنترل کننده فازی از روش الگوریتم پرندگان استفاده شده که موجب بهینه سازی هر چه بهتر معیار خطا برای به دست آوردن ضرایب کنترل کننده فازی شده است. مدل سیستم کنترل فازی در متلب دارای انعطاف در شبیه سازی محیط سیمولینک نمی باشد و در حین انجام سیولینک شبکه نمی تواند، مقادیر رنج های ورودی و خروجی فازی را تغییر دهد. در این پایان نامه تمام کد های فازی و توابع عضویت در محیط متلب نوشته شده است و با توابع دیگر به سیستم شبکه قدرت سیمولینک اتصال پیدا کرده و نتایج را در حافظه می تواند ذخیره داشته باشد. تمام اجزا نیروگاه خورشیدی به طور کامل شبیه سازی شده از مدل کردن یک سلول تا پنل خورشیدی و اتصال چندین هزار پنل به یکدیگر تست شده و مدار ردیاب حداکثر 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[۱] استفاده شده است. به منظور بررسی، ابتدا شبکه قدرت به صورت بلوک کنترلی لاپلاس مدل شده و بار را تغییر می دهیم. همان طور که نتایج را مشاهده می کنیم در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان زمان نشست نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر انتگرالگیر ساده بهبود یافته است. پیک حداکثر خطای فرکانس در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر 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 شبکه قدرت می باشد در نتیجه امکان ناپایداری در سیستم وجود داشته با این حال الگوریتم هوشمند جواب های مقدار کنترل قازی را محاسبه کرده و نتایج نشان دهنده کارایی بالای روش پیشنهادی می باشند.
 
 
 
فصل اول.. ۱
مقدمه و کلیات تحقیق.. ۱
۱-۱ مقدمه.. ۲
۱-۱-۱ مشخصات نیروگاه خورشیدی:.. ۲
۱-۱-۲ مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی:.. ۳
۱-۱-۲-۱ مطالعات در ایران:.. ۳
۱-۱-۲-۲ تولید برق بدون نیاز به انرژی های دیگر:.. ۳
۱-۱-۲-۳ عدم احتیاج به آب زیاد :.. ۳
۱-۱-۲-۴ عدم آلودگی محیط زیست.. ۳
۱-۱-۲-۵ امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای:.. ۴
۱-۱-۲-۶ استهلاک کم و عمر زیاد:.. ۴
۱-۱-۲-۷ عدم احتیاج به متخصص.. ۴
۱-۱-۳ مشکلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه:.. ۴
۱-۱-۴ کنترل فرکانس شبکه:.. ۵
۱-۱-۵ اهداف کنترل فرکانس شبکه قدرت:.. ۵
۱-۱-۶ شبیه سازی شبکه قدرت برای کنترل فرکانس شبکه متصل به نیروگاه خوشیدی:.. ۶
۱-۱-۷ لزوم استفاده نیروگاه ذخیره انرژی در شبکه:.. ۷
۱-۱-۸ روش کنترلی هوشمند استفاده شده و معیار اندازه گیری انحراف فرکانس:.. ۷
۱-۱-۹   مزیت روش پیشنهادی.. ۷
۱-۱-۱۰آنچه پیشرو داریم:.. ۸
فصل دوم.. ۹
ادبیات موضوع.. ۹
مقدمه:.. ۱۰
۲-۱ کنترل فرکانس از دیدگاه کنترلی.. ۱۰
۲-۱-۱ کنترل کننده PI. 10
۲-۱-۲روش دو درجه ی آزادی در کنترل داخلی :. ۱۱
۲-۲روش های کنترل هوشمند.. ۱۲
۲-۲-۱الگوریتم ژنتیک.. ۱۲
۲-۲-۲ الگوریتم جستجوی گرانشی.. ۱۴
۲-۲-۳ بهینه سازی گروهی پرندگان :. ۱۵
۲-۲-۴ شبکه عصبی مصنوعی :. ۱۶
۲-۲-۵کنترل منطق فازی.. ۱۹
۲-۲-۵-۱خود سازماندهی کنترل فازی.. ۲۴
۲-۲-۵-۲الگوریتم ژنتیک در مدل فازی برای کنترل بار فرکانس   24
۲-۳روش کنترل با منطق فازی:.. ۲۷
۲-۴سیستم کنترل فرکانس:.. ۳۱
۲-۵ مدل ذخیره انرژی :.. ۳۲
۲-۶ مدل اینورتر برای تولید DC/AC.. 34
فصل سوم.. ۳۵
روش تحقیق.. ۳۵
۳-۱ مقدمه:.. ۳۶
۳-۲مدل فازی:.. ۳۶
۳-۲-۱:قسمت های مختلف یک سیستم فازی.. ۳۶
۳-۲-۲مدل کنترلر ترکیب فازی با PI:.. 39
۳-۳ الگوریتم بهینه سازی گروه پرندگان:.. ۴۰
۳-۴ کاربردی ازPSO در ریاضیات:.. ۴۱
۳-۵ تشریح عملکرد پیدا کردن ضرایب کنترلر فازی و کنترلر PI و بهبود کارایی:.. ۴۳
فصل چهارم.. ۴۸
محاسبات و.. ۴۸
یافته های تحقیق.. ۴۸
۴-۱مقدمه.. ۴۹
۴-۲-۱ مدل شبیه سازی شده به صورت بلوک کنترلی با توابع لاپلاس:   49
۴-۲-۲ مدل شبیه سازی شده کامل شبکه قدرت:.. ۵۰
۴-۳ پنل خورشیدی:.. ۵۱
۴-۴ مشخصه های پانل فتوولتائیک:.. ۵۱
۴-۵ مدل و مشخصات سیستم فتوولتاییک:.. ۵۲
۴-۶مدل ردیابی حداکثر توان.. ۵۴
۴-۷ مدار داخلی مبدل بوست شبیه سازی شده در متلب :.. ۵۸
۴-۸ الگوریتمMPPT:.. 59
۴-۸-۱روش کنترل P&O:.. 59
۴-۸-۲ روش هدایت افزایشی:.. ۵۹
۴-۸-۳دنبال کننده حداکثر توان(MPPT):.. 60
۴-۸-۴ الگوریتمMPPT شبیه سازی شده در متلب :.. ۶۱
۴-۹ مدل اینورتر:.. ۶۲
۴-۱۰ مدل اینورتر شبیه سازی شده در متلب :.. ۶۳
۴-۱۱ مدل واحد:.. ۶۵
۴-۱۲مدل کردن نیروگاه گازی:.. ۶۵
۴-۱۳ مدل بار:.. ۶۶
۴-۱۴ مدل موتور محرک:.. ۶۶
۴-۱۵مدل گاورنر:.. ۶۶
۴-۱۶مدل خط ارتباطی:.. ۶۸
۴-۱۷مدل ذخیره ساز انرژی :.. ۶۸
۴-۱۸ مقایسه PI-FUZZYدر مدل بلوکی بدون باتری:.. ۶۹
۴-۱۹ مقایسه کنترلرها در حضور تمام تجهیزات در مدل بلوکی:   70
حال مدل فازی را در شرایط گوناگون بررسی می کنیم :.. ۷۱
۴-۲۰-۱بدون حضور خورشید و باتری:.. ۷۱
۴-۲۰-۲ با حضور باتری :.. ۷۲
۴-۲۰-۳   نتایج با حضور نیروگاه خورشید و باتری :.. ۷۵
فصل پنجم.. ۸۰
نتیجه گیری و پیشنهادات.. ۸۰
۵-۱ نتیجه گیری :.. ۸۱
۵-۲ پیشنهادات:.. ۸۲
 
 
 
 
فهرست اشکال، نمودارها و جداول
 
شکل ۲-۱ ساختارTDF-IMC………………………………………………………………………………………………..12
شکل ۲-۲ مدل کردن برای الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………۱۴
شکل ۲-۳ کنترلر سیستم قدرت تک منطقه ای…………………………………………………………………………… ۱۵
شکل ۲-۴ عملکرد بهینه سازی pso…………………………………………………………………………………………16
شکل ۲-۵ یک لایه شبکه عصبی……………………………………………………………………………………………….۱۸
شکل۲-۶ نمای پایه یک شبکه فازی…………………………………………………………………………………………..۱۹
شکل ۲-۷ سیستم تولید قدرت منطق فازی پایه مرکزی……………………………………………………………….۲۱
شکل۲-۸ توابع عضویت کنترل فازی…………………………………………………………………………………………۲۲
شکل۲-۹ مدل فازی برای مرجع………………………………………………………………………………………………۲۳
شکل۲-۱۰معماری کنترل فازی خود سازماندهی شده ……………………………………………………………….۲۴
شکل ۲-۱۱ مسیر برای آموزش در طرح الگوریتم ژنتیک………………………………………………………………۲۵
شکل ۲-۱۲ نمودار کلی یک سیستم قدرت دو منطقه……………………………………………………………………۲۷
شکل۲- ۱۳ساختار پایه ای از یک سیستم کنترل فازی………………………………………………………………….۲۸
شکل۲-۱۴ توابع فازی برای کارکرد مدل MPPT……………………………………………………………………..28
شکل ۲-۱۵ اتصال دو سیستم دارای MPPT مجزا به یکدیگر……………………………………………………۳۰
شکل۲-۱۶ شماتیک ساختار سیستم قدرت………………………………………………………………………………..۳۱
شکل ۲-۱۷ مدل یک BES در شبکه قدرت…………………………………………………………………………….۳۲
شکل ۲-۱۸ اجزاء مدل یک BES به صورت بلوک دیاگرامی………………………………………………………۳۳
شکل ۲-۱۹ مدار بایاس از اینورتر منبع ولتاژی……………………………………………………………………………۳۴
شکل ۲-۲۰ سوییچ زنی PWM برای یک فاز برای جریان………………………………………………………….۳۴
شکل۳-۱ توابع عضویت سیستم فازی نمونه………………………………………………………………………………۳۷
شکل ۳-۲ مدل PI-FUZZY………………………………………………………………………………………………..39
شکل ۳-۳ مقادیر تصادفی برای ردیابی تابع هدف در الگوریتمPSO……………………………………………41
شکل ۳-۴ عملکرد بهینه سازی pso ………………………………………………………………………………………42
شکل ۳-۵ توابع عضویت فازی برای یک متغییر ورودی……………………………………………………………….۴۳
شکل ۳-۶ نمودار فرکانس با نواحی تشخیص برای کنترل کننده فازی…………………………………………..۴۴
شکل ۳-۷ مقدار دهی به ضرایب فازی ساز………………………………………………………………………………..۴۵
شکل ۳-۸ الگوریتم پیشنهادی برای محاسبه ضرایب……………………………………………………………………۴۷
شکل ۴-۱ سیستم بلوکی مدل لاپلاس ……………………………………………………………………………………….۵۰
شکل۴-۲ مدل شبیه سازی کامل شبکه………………………………………………………………………………………۵۰
شکل ۴-۳ مدل مداری سلول خورشیدی…………………………………………………………………………………..۵۱
شکل ۴-۴ شبیه سازی نیروگاه خورشیدی با مدار بوست و کنترلر مبدل dc/ac با اینورتر و سلف
خطوط در متلب……………………………………………………………………………………………………………………..۵۳
شکل ۴-۵ شبیه سازی سلول خورشیدی و ماژول خورشیدی در متلب…………………………………………..۵۳
شکل ۴-۶   مشخصات ولتاژ- جریان(a) و ولتاژ- توان(b) یک ماژول خورشیدی………………………….۵۴
شکل ۴-۷ ماژول PV به طور مستقیم به یک بار مقاومتی(متغییر) متصل است……………………………….۵۵
شکل ۴-۸ منحنی IV BP SX 150S ماژول PV و بارهای مختلف مقاومتی شبیه سازی با مدل
متلب………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۵
شکل ۴-۹ مبدل بوست…………………………………………………………………………………………………………. ۵۶
شکل ۴-۱۰ جریان سلف در دو زمان قطع و وصل سوییچ……………………………………………………………۵۷
شکل ۴-۱۱ مدار مبدل بوست و سلف و ورودی سوییچینگ MPPT شبیه سازی شده در متلب……..۵۷
شکل ۴-۱۲ مدار داخلی مبدل بوست………………………………………………………………………………………..۵۸
شکل ۴-۱۳ ورودی و خروجی ولتاژ مبدل بوست با مقدار ۵۰% دستور MPPT………………………….. 58
شکل ۴-۱۴ فلوچارت روش…………………………………………………………………………………………………. ۵۹
شکل ۴-۱۵ دسته بندی مکان های نمودار توان – ولتاژ برای ردیابی نقطه MPP………………………….. 59
شکل ۴-۱۶ مشخصه توان ولتاژ MPPT………………………………………………………………………………… 61
شکل ۴-۱۷ اجزاء ورودی و خروجی برای Mfile نوشته شده در MPPT ………………………………….62
شکل ۴-۱۸ نحوه بدست آوردن مقدار جریان مرجع در نقاط توان ماکزیمم در تابش های مختلف….. ۶۳
شکل ۴-۱۹ مدل شبیه سازی اجزاء کامل اینورتر با وجود سلف و ترانس برای اتصال به شبکه……….. ۶۱
شکل ۴-۲۰ مدار داخلی سیستم کنترلی اینورتر dc/ac ……………………………………………………………..61
شکل ۴-۲۱ مدل داخلی تبدیل سه بردار abc به مختصات dq…………………………………………………… 65
شکل ۴-۲۲ مدل داخلی سیستم نیروگاه گازی با مدل کنترلی………………………………………………………..۶۵
شکل ۴-۲۳ مدل ساده از سیستم کنترلی همراه با گاورنر……………………………………………………………. ۶۷
شکل۴-۲۴: بلوک دیاگرام گاورنر، ژنراتور، بار و توربین و کنترلر…………………………………………………..۶۸
شکل ۴-۲۵ مقایسه نتایج PI-FUZZY در مدل بلوکی……………………………………………………………….۶۹
شکل ۴-۲۶ نتایج فرکانس از شبکه…………………………………………………………………………………………….۷۰
شکل۴-۲۷ توان الکتریکی خط از نیروگاه گاز…………………………………………………………………………… ۷۱
شکل ۴-۲۸ فرکانس سیستم در حالت تامین بارفقط از نیروگاه گازی در شبکه سیمولینک کامل……….۷۱
شکل ۴-۲۹ توان انتقالی نیروگاه ذخیره، باتری در حالت ورود بار در شبکه سیمولینک کامل……………..۷۲
شکل ۴-۳۰ فرکانس سیستم در حالت ورود بار در شبکه سیمولینک کامل با وجود باتری………………۷۳
شکل۴-۳۱ مقایسه نتایج فرکانس سیستم در دو حالت وجود و عدم نیروگاه ذخیره …………………………۷۳
شکل۴-۳۲ مقدار توان نیروگاه خورشیدی…………………………………………………………………………………..۷۴
شکل ۴-۳۳ فرکانس سیستم در شبکه کامل با حضور نیروگاه خورشیدی و عدم سیستم ذخیره انرژی
باتری…………………………………………………………………………………………………………………………………..۷۵
شکل ۴-۳۴ فرکانس سیستم در شبکه کامل با حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی باتری……………………………………………………………………………………………………………………………………..۷۶
شکل ۴-۳۵ مقایسه فرکانس شبکه در دو حالت با وجود نیروگاه خورشیدی با تابش متغییر در صورت
وجود و عدم نیروگاه ذخیره انرژی……………………………………………………………………………………………۷۷
جدول(۲-۱)قوانین فازی برای بلوک اول…………………………………………………………………………………..۲۱
جدول(۳-۱):تقسیم بندی ورودی شرایط در بازه های کلی………………………………………………………….۳۸
جدول(۳-۲):قوانین ورودی و خروجی………………………………………………………………………………………۳۹

  •  سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های مقطع ارشد می باشد برای جستجو در بقیه پایان نامه ها می توانید کلمه کلیدی مورد نظر خود را در سایت جستجو نمایید:

        

 
 
جدول(۴-۱) مشاهدات نتایج شبیه سازی در متلب با توجه به شکل۴-۲۵٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۶۹
جدول(۴-۲) مشاهدات نتایج شبیه سازی کامل شبکه در متلب با توجه به شکل۴-۲۶٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۷۲
 

فصل اول

مقدمه و کلیات تحقیق

 

 
 

۱-۱ مقدمه

۱-۱-۱ مشخصات نیروگاه خورشیدی:

خورشید یک منبع بزرگ و تقریباً لایزال انرژی محسوب می شود. انرژی که از خورشید به زمین می رسد حدود ۱۱^۱۰*۸/۱ مگاوات است که چند هزار برابر انرژی مصرفی سوخت های تجاری است. یکی از مهمترین سیستم های تبدیل انرژی خورشیدی، سیستم فتوولتائیک می باشد که در آن انرژی خورشیدی به وسیله سلول خورشیدی به برق تبدیل می شود. با توجه به کاهش هزینه ساخت سلول ها در طول زمان، در سالیان اخیر استفاده از سیستم فتوولتائیک جهت تولید برق به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده مورد توجه کشورها و شرکت های مختلف قرار گرفته است. از آنجا که بازده سلول ها پایین بوده و هزینه اولیه آن ها تا حدودی زیاد می باشد، باید به نحوی از آن ها بهره برداری نمود که همیشه در نقطه توان ماکزیمم خود کار کنند تا بدین وسیله بازده سیستم حداکثر شده و از سیستم استفاده بهتری شود .
مساحت سطوح سلول تأثیری بر ولتاژ آن نداشته که حدود ۰٫۵ ولت می باشد . اما شدت جریان تابع مساحت سطوح سلول و شدت تشعشع خورشید بوده و در شرایط ایده آل معادل ۲۵۰ آمپر درهر متر مربع از سطح سلول می باشد.
روی صفحه ای که تشعشعات خورشیدی کل آن (W/m2916) می باشد. یک ردیف سلول خورشیدی سیلیکون با کارایی ۱۵ درصد و سطح مؤثر یک مترمربع می تواند ۱۳۷ وات (W916*15/0) توان الکتریکی تولید نماید.
با این نسبت جهت توان ۲۰ مگاواتی برق (توان خروجی یک تأسیسات تولید برق حرارتی متوسط) در تشعشع کامل و عمود خورشید سطح مورد نیاز پانلهای خورشیدی تقریباً ۳۶۰ جریب و بیش از نیم مایل مربع می باشد مولدهای فتوولتائیک به دلیل ویژگیهایی همچون نداشتن آلودگی های زیست محیطی و آلودگی صوتی، تعمیر و نگهداری کم، به یکی از پراهمیت ترین منابع تجدیدپذیر تبدیل شده اند .اما تنها دلیلی که مانع از گسترش استفاده از چنین تکنولوژی شده است، هزینه زیاد تولید و بازدهی تبدیل انرژی پایین آنها است.
 
 
 

۱-۱-۲ مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی:

۱-۱-۲-۱ مطالعات در ایران:

خورشید عامل و منشا انرژی های گوناگونی است که در طبیعت موجود است. ایران با وجود اینکه یکی از کشورهای نفت خیز جهان به شمار می رود و دارای منابع عظیم گاز طبیعی نیز میباشد، خوشبختانه به علت شدت تابش خوب خورشید در اکثر مناطق کشور، اجرای طرح های خورشیدی الزامی و امکان استفاده از انرژی خورشیدی در شهرها و شصت هزار روستای پراکنده در سطح مملکت ، می تواند صرفه جویی مهمی در مصرف نفت و گاز را به همراه داشته.
 

۱-۱-۲-۲ 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.
 
[۱] 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 :۱۰۵

قیمت : 14700 تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)       [email protected]