عنوان تحقیق: طراحي و شبيه سازي کنترل‌کننده‌های هوشمند بهینه براي کنترل بار فرکانس توربین‌های بادیفرمت فایل: wordتعداد صفحات: 99شرح مختصر:امروزه با توجه به نیاز روزافزون بشر به انرژی از یک سو و کاهش منابع سنتی انرژی از سویی دیگر، نیاز به یافتن منابع جدید انرژی به روشنی احساس می گردد. جایگزینی منابع فسیلی با انرژی های نو و تجدیدپذیر راهکاری است که مدت هاست مورد توجه کشورهای پیشرفته جهان قرار گرفته است. در بین منابع انرژی های نو، انرژی باد به دلیل پاک و پایان ناپذیر بودن، داشتن قابلیت تبدیل به انرژی الکتریکی و رایگان بودن گزینه مناسبی برای این منظور می باشد. مشکل عمده در بهره برداری از آن این است که تغییرات لحظه ای سرعت باد باعث ایجاد نوسانات در توان خروجی توربین بادی می شود که این نوسانات به شکل تغییر فرکانس در سرتاسر سیستم منعکس می شود و عملکرد سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد. به صورت سنتی وظیفه کنترل فرکانس به عهده واحد های تولید کننده انرژی سنتی می باشد اما با افزایش مشارکت واحدهای تولید بادی در تولید انرژی برای بهبود عملکرد سیستم، آنها نیز باید در کنترل فرکانس شرکت کنند.این پایانامه به بررسی نقش مشارکت واحدهای تولید بادی درکنترل فرکانس پرداخته است و برای کنترل فرکانس، کنترل هر چه بهتر تغییرات سرعت توربین های بادی پیشنهاد شده است. ابتدا سیستم قدرت مورد نظر با استفاده از کنترل کنندهPIکلاسیک برای کنترل کردن سرعت ژنراتور توربین بادی شبیه سازی شده و در ادامه به منظور بهبود عملکرد سیستم، بهینه سازی تنظیم پارامترهای کنترل کنندهPI با الگوریتم بهینه سازی هوشمند ازدحام ذرات پیشنهاد شده است. در پایان به علت اینکه سیستم های قدرت در حضور واحدهای بادی در معرض تغییر پارامترها و عدم قطعیت های زیادی قرار می گیرند جایگزینی کنترل کنندهPI با کنترل کننده فازی پیشنهاد شده است که غیر خطی می باشد و عملکرد مقاومتری نسبت به تغییر پارامترهای سیستم از خود نشان می دهد. بدیهی است با بهینه سازی کنترل کننده فازی مورد نظر با الگوریتم بهینه سازی هوشمند ازدحام ذرات نتایج مطلوب تری بدست می آید. کلید واژه: کنترل فرکانس سیستم قدرت- سیستم های تبدیل کننده انرژی باد- کنترل کننده PI– کنترل کننده فازی- الگوریتم ازدحام ذراتفهرست مطالبچکیده 1فصل1: مقدمه2۱-۱ طرح مسئله2۲-۱ اهداف تحقیق۳۳-۱ معرفی فصل های مورد بررسی در این تحقیق۴فصل2: انرژی باد و انواع توربین های بادی۵۱-۲ انرژی باد۶۱-۱-۲ منشا باد۶۲-۱-۲ پیشینه استفاده از باد۷۳-۱-۲ مزايايانرژيبادي۸۴-۱-۲ ناکارآمديهايانرژيبادي۹۵-۱-۲ وضعيتاستفادهازانرژيباددرسطحجهان۱۰۲-۲ فناوری توربین های بادی۱۱۱-۲-۲ توربينهايباديبامحورچرخش افقی۱۲۲-۲-۲ توربينهايباديبامحورچرخش عمودی۱۲۳-۲-۲ اجزای اصلی توربین بادی۱۴۴-۲-۲ چگونگی تولید توان در سیستم های بادی۱۵۱-۴-۲-۲ منحنی پیش بینی توان توربین باد۱۵۳-۲ تقسیم بندی سیستم های تبدیل کننده انرژیباد (WECS)بر اساس نحوه عملکرد۲۰۱-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژیباد(WECS) سرعتثابت۲۰۲-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژیباد(WECS) سرعتمتغير۲۲۳-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژیبادبر مبنایژنراتورالقاييباتغذيهدوگانه (DFIG)۲۴۴-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژیباد مجهز بهتوربین های سرعتمتغيربامبدل فرکانسيباظرفيتکامل۲۶فصل۳: تاریخچه کنترل فرکانس سیستم های قدرت در حضور واحدهای بادی، معرفی مدل ریاضی و الگوریتم ازدحام ذرات۲۷۱-۳ مرورری بر کارهای انجام شده۲۹۲-۳ کنترل DFIG۳۳۳-۳ مدل دینامیکی سیستم تنظیم فرکانس توربین بادی با ژنراتورالقايي تغذيهدوگانه۳۶۴-۳ مدل دینامیکی ساختار تنظیم فرکانس سیستم تک ناحیه ای در حضور توربین بادی با ژنراتورالقايي تغذيهدوگانه (DFIG)۴۰۵-۳ الگوریتم حرکت گروهی پرندگان یا ازدحام ذرات PSO۴۴۶-۳ نتیجه گیری۴۷فصل۴: طراحی کنترل کننده PI بهینه سازی شده توسط الگوریتم ازدحام ذرات۴۸۱-۴ بهینه سازی طراحی کنترل‌کننده PI با استفاده از روش بهینه سازی هوشمند ازدحام ذرات (PSO)۴۹۱-۱-۴ نتایج شبیه سازی کنترل کننده PI بهینه سازی شده با الگوریتم PSO۵۳۴-۲ نتیجه گیری۵۹فصل پنجم: طراحی کنترل کننده فازی۶۱۱-۵ منطق فازی۶۲۱-۱-۵ تعریف مجموعه فازی۶۲۲-۱-۵ مزایای استفاده از منطق فازی۶۳۵-۲ طراحی کنترل کننده فازی۶۴۱-۲-۵ ساختاريككنترلكنندهفازي۶۴۱-۱-۲-۵ فازی کننده۶۵۲-۱-۲-۵ پايگاهقواعد۶۶۳-۱-۲-۵ موتور استنتاج۶۶۴-۱-۲-۵ غیر فازی ساز۶۷۳-۵ طراحی کنترل‌کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO۶۸5-3-1 نتایج شبیه سازی۷۲فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات78۱-۶ نتیجه گیری۷۹۲-۶ پیشنهادات۸۱منابع و مراجعفهرست جدولها جدول ۱-۲: انواع توربین های عرضه شده در بازار۱۱جدول ۴-۱: اطلاعات شبیه سازی۵۱جدول ۲-۴: پارامترهای انتخابی الگوریتم PSO۵۳جدول ۳-۴: اطلاعات شبیه سازی۵۳جدول ۱-۵: پارامترهای انتخابی الگوریتم PSO۷۳جدول ۲-۵:پارامترهای بهینه شده کتترل کننده فازی با الگوریتم PSO۷۳فهرست شکلها شکل ۱-۲ : تولید باد۶شکل ۲-۲: وسیله ای بر اساس طرح ایرانیان به منظور استفاده از انرژی باد [۱۰]۷شکل ۳-۲: ساختمانتوربينباديمحورافقي [۱۱]۱۳شکل ۴-۲: توربينبادينوعداريوس (محورعمودي) [۱۱]۱۳شکل ۵-۲: نمایی از یک سیستم تبدیل انرژی بادی در توربین بادی با محور افقی [۱]۱۴شکل ۶-۲: دیاگرام سیستم بادی [۲]۱۵شکل ۷-۲: منحنی توان-سرعت باد یک توربین بادی زاویه گام قابل تنظیم ۱۵۰۰ کیلوواتی با سرعت قطع خروجی ۲۵ متربرثانیه [۲]۱۶شکل ۸-۲ : نمودار تغییرات بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام متغیر [۱]۱۸شکل ۹-۲: نمودار تغییرات بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام متغیر [۱]۱۹شکل ۱۰-۲: نمودار تغییرات و بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام ثابت [۱]۲۰شکل ۱۱-۲: توربينباديسرعتثابت۲۱شکل ۱۲-۲: آرایشی از توربينباديباسرعتمتغيرمحدودبامقاومتمتغيررتور۲۳شکل ۱۳-۲: ساختمانتوربينبادينوع DFIG۲۵شکل ۱-۳: نمایی از عملکرد سیستم تبدیل انرژی باد۳۴شکل ۲-۳: ساختار کنترل کننده توربین بادی DFIG [۳۰]۳۵شکل ۳-۳: مدل دینامیکی سیستم قدرت تک ناحیه ای در حضور واحدهای تولید غیر سنتی (بادی)[۳۰]۳۶شکل ۴-۳: مدل دینامیکی توربین بادی دارای ژنراتور DFIG به منظور تنظیم فرکانس[۳۰]۳۷شکل ۵-۳: بلوک دیاگرام سیستم تنظیم فرکانس سیستم قدرت تک ناحیه ای در حضور توربین بادی DFIG [۳۰]۴۱شکل ۶-۳: شماتیک برداری روابط الگوریتم PSO۴۵شکل ۷-۳: فلوچارت الگوریتم PSO۴۶شکل ۱-۴: سیستم حلقه بسته۵۰شکل ۲-۴: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترل‌کننده PI کلاسیک به ازای تغییر بار ، و۵۱شکل ۳-۴: سیستم حلقه بسته با اضافه کردن انتگرال مربع خطا۵۲شکل ۴-۴: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترل‌کننده PI بهینه به ازای تغییر بار ، و۵۴شکل ۵-۴: مقایسه نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترل‌کننده PI بهینه و کلاسیک به ازای تغییر بار۵۵شکل 6-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PIکلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۵۶شکل7-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کنندهPIبهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۵۶شکل 8-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PI کلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۵۷شکل 9-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کنندهPI بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۵۷شکل ۱0-۴: تغییرات توان تولید شده توسط واحدهای بادی با در نظر گرفتن کنترل کننده PI کلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی۵۸شکل ۱1-۴: تغییرات توان تولید شده توسط واحدهای بادی با در نظر گرفتن کنترل کننده PI بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی۵۹شکل ۱-۵: نماييازيككنترلكنندهفازي۶۵شکل ۲-۵: مثال هایی از توابع عضویت: (a) تابع z ، (b) گوسين، (c) تابع s، (d-f) حالتهايمختلفمثلثي، (g-i) حالتهايمختلفذوزنقهای، (j) گوسينتخت،(k) مستطيلی، (l) تكمقداري۶۵شکل ۳-۵: تابع عضویت خطا۶۹شکل ۴-۵: تابع عضویت مشتق خطا۶۹شکل ۵-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی برای کنترل کننده PI بهینه به ازای تغییر بار۷۲شکل ۶-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSOبه ازای ورودی اغتشاش۷۴شکل ۷-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSOبه ازای ورودی اغتشاش۷۴شکل ۸-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSOبه ازای ورودی اغتشاش۷۵شکل ۹-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSOبه ازای ورودی اغتشاش۷۵شکل ۱۰-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۷۶شکل ۱۱-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کنندهفازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۷۶شکل ۱۲-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازیبهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۷۷شکل ۱۳-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازیبهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار۷۷