فهرست مطالبعنوان صفحهفهرست علائم و نشانه ها.......يفهرست جدول ها....كفهرست شکل ها.....لفصل1-مقدمه.....11-1-مقدمه.......21-2-تاریخچه.......21-3-.هدف از انجام پژوهش......41-4-نوآوری پژوهش.....41-5- ساختار گزارش.....5فصل 2- بررسی روش های کنترل فرکانس و روش پیشنهادی........62-1-مقدمه..........72-2-اهمیت تنظیم فرکانس.......72-3-بررسی روش های کنترل تولید و فرکانس..........................................................................................82-3-1-کنترل فرکانس به کمک زاویه گام.................................................................................................82-3-2-کننرل فرکانس به کمک ذخیره سازهای انرژی...............................................................................82-3-3-کنترل فرکانس به کمک روش های مبتنی بر پیش بینی..................................................................92-3-4-کنترل فرکانس به کمک روش کنترل بار- فرکانس........................................................................102-4-روش مورد استفاده در این پایان نامه..................................................................................................112-5-نتیجه گیری.........................................................................................................................................12فصل3-ساختار سیستم مورد مطالعه و روش کنترل پیشنهادی ....................................................................133-1- مقدمه.................................................................................................................................................143-2-معرفی سیستم قدرت مورد مطالعه........................................................................... ..........................143-2-1–معرفی شکل اولیه سیستم قدرت بدون حضور منابع تجدیدپذیر.................................................143-2-2-معرفی شکل نهایی سیستم قدرت با حضور منابع تجدیدپذیر و باتری......................................... 153-2-3-معرفی و تفکیک نواحی سیستم قدرت مورد مطالعه......................................................................163-2-4-مقدارولتاژنامیسیستموامپدانسخطوط....................................................................................17 فهرست مطالبعنوان صفحه3-2-5-معرفی واحدهایتولیدشبکه.........................................................................................................183-2-5-1 -واحدهایتولیدحرارتی...........................................................................................................183-2-5-2-مشخصات واحد تولید بادی......................................................................................................193-2-5-3-مشخصات واحد تولید خورشیدی.............................................................................................203-2-5-4-مشخصات سیستم ذخیره ساز باتری..........................................................................................223-2-6-اندازه گیری فرکانس سیستم...........................................................................................................233-2-7- جزئیات عملکرد کنترل کننده ......................................................................................................243-2-8-معرفیروشتحلیلمداربهکاررفته.............................................................................................253-3- نحوه عملکرد واحد تولید حرارتی مجهز به حلقه کنترل فرکانس.....................................................263-3-1-مدلسازی واحد تولید حرارتیبرایبررسیپاسخفرکانسی...........................................................273-4-کنترل فرکانسدرسیستمقدرتبهمپیوسته......................................................................................293-4-1- مفهومناحیهکنترلیدرسیستمقدرت...........................................................................................292-4-3-معرفیروابطحاکممیاننواحیکنترلی.........................................................................................303-5-ساختارسيستمتوليدتوانخورشيدي..................................................... ..........................................3531-5--مبدلبه...........................................................................................................................3532-5--كنترلورديابنقطهحداكثرتوان................................................................................................3533-5-- مدلسلولخورشيدي................................................................................................................3634-5--عواملتعيينكنندهدمايسلول......................................................................................................3735-5--رابطهولتاژنقطهكارباشدتتابش..............................................................................................3936-5--بررسی سیستم تولید توان فوتو ولتائیک........................................................................................393-6- مدل آیرودینامیکی توربین بادی.........................................................................................................403-7-نحوه عملکرد کنترل کننده پیشنهادی..................................................................................................413-8- نتیجه گیری.......................................................................................................................................43فصل4 –نتایج شبیه سازی............................................................................................................................44-1-4مقدمه.................................................................................................................................................45-2-4نمودار بار متغیر.................................................................................................................................45فهرست مطالبعنوان صفحه-3-4اعمال تغییرات پله ای به بار................................................................................................................45-4-4نقش ذخیره ساز باتری در صورت تغییرات بار..................................................................................464-5-نمودار سرعت باد...............................................................................................................................474-6-نمودار توان تولیدی بادی....................................................................................................................474-7-نتیجه استفاده از ذخیره ساز باتری در حضور واحد تولید بادی..........................................................48-8-4نمودار تابش خورشیدی......................................................................................................................48-9-4نمودار توان واحد خورشیدی.............................................................................................................49-10-4اعمال کنترلکننده به واحد تولید خورشیدی...................................................................................49-11-4نتایج اعمال کنترل کننده به واحد تولید خورشیدی..........................................................................494-12- استفاده ازکنترلکنندهدرزمانحضورتمامواحدهایتولیددرشبکه...........................................504-12-1- نتیجهاعمالکنترل کنندهبهسیستم– حالتکلی.......................................................................50فصل 5-جمع بندی و پیشنهادات................................................................................................................525-1-جمع بندی..........................................................................................................................................535-2-پیشنهادات...........................................................................................................................................54فهرستمنابع...............................................................................................................................................55واژهنامهفارسیبه انگلیسی.........................................................................................................................60وازه نامه انگلیسی به فارسی.........................................................................................................................62چکیده انگلیسی...........................................................................................................................................65 فهرست علائم ونشانه هاعنوان علامت اختصاریثابتاینرسی...............................................................................................................................................ثابتلختی.................................................................................................................................................مشخصه های افتی واحد تولید........................................................................... ........................................رديابيحداكثرتوانانتقالي.................................................................................................................فوتوولتائیک..............................................................................................................................................میزان نوسانات فرکانس شبکه....................................................................................................................میزان تغییرات بار......................................................................................................................................میزان تغییرات توان مکانیکی ژنراتور ......................................................................................................توان عبوری از خطوط ارتباطی..............................................................................................................ضریب میرایی بار........................................................................................................................................راکتانس خط ارتباطی بین ناحیه و.......................................................................................................زاویه توان داخلی ماشینام........................................................................................................................زمان نمونه گیری.........................................................................................................................................ژنراتور توربین بادی...............................................................................................................................سرعت باد..................................................................................................................................................توان ژنراتور................................................................................................................................................اینرسی توربین بادی.....................................................................................................................................گشتاور باد................................................................................................................................................. فهرست جداولعنوان صفحهجدول 1-1: دسته بندی منابع بر حسب موضوع.........................................................................................15جدول 3-1:جزئیاتامپدانسوطولخطوطارتباطیمیانناحیهای..........................................................18جدول 3-:2مقادیرنامیتولیددرواحدهایحرارتی..................................................................................19جدول 3-3-معرفی پارامترهای سلول خورشیدی.......................................................................................37 فهرست شکل هاعنوان صفحهشکل 3-1:شکل اولیه سیستم مورد بررسی.................................................................................................14 شکل3-2:شکل نهایی سیستم مورد بررسی.................................................................................................15شکل3-2: نواحی کنترلی سیستم.................................................................................................................16شکل 3-4: واحدتولیدحرارتیشبکه........................................................................................................18شکل3-5:بلوک دیگرام واحد تولید بادی....................................................................................................20شکل3-6:بلوک دیاگرام واحد تولید خورشیدی..........................................................................................21شکل3-7-منحنی جریان – ولتاژ................................................................................................................21شکل3-8-منحنی توان – ولتاژ...................................................................................................................22شکل 3-9: بلوک دیاگرام واحد ذخیره ساز باتری.......................................................................................22شکل3-10:جزییاتپارامترهایباتریمورداستفاده...................................................................................23شکل 3-11: اندازه گيري فرکانس- حلقه ي قفل شده ي فاز.....................................................................23شکل 3-12:جزییاتپارامترهایکنترلرمورداستفاده در توربین بادی.......................... .............................24شکل3-13: بلوک کنترل توان حقیقی وموهومی دریافتی از منبع.................................................................25شکل:14-3 ژنراتورسنکرونمجهزبهحلقه کنترلفرکانس......................................................................26شکل3-15: تابعتبدیلمدلکنندهژنراتور- بار...........................................................................................27شکل3-16:مدلسادهشده یشکل3-14..................................................................................................28شکل3-17:مدلتوربین– گاورنرسیستمبرای:(a) واحدبخاریبدونباز-گرمکننده(b)واحدبخاریدارایباز-گرمکننده(c) واحدآبی.............................................................................................................29شکل3-18: مدلترکیبیگاورنرباحلقهکنترلفرکانسبراییکواحدبخاریبدونباز-گرمکن.............30شکل 3-19: سیستم با nناحیهکنترلی.......................................................................................................30شکل3-20:بلاکدیاگرامنشاندهندهتغییراتتوانمیانناحیهکنترلیi ودیگرنواحی،دریکسیستمقدرتباn ناحیهکنترلی..............................................................................................................................32شکل 3-21 : بلوک دیاگرام نشاندهندهکنترلناحیهiام.............................................................................32شکل3-22:کنترلدر ناحیه i ام با حلقه کنترل تکمیلی................................................................................33شکل3-23: معادل سیستم برای تحلیل کنترل بار فرکانس..........................................................................34شکل3-24:بلوك دياگرام سيستم توليد توان خورشيدي..............................................................................35فهرست شکل هاعنوان صفحهشکل 3-25 :مدل سلول خورشیدی.............................................................................................................36شکل3-26:سیستم تولید توان فتو ولتائیک...................................................................................................40شکل 3-27: :مدل سیستم ژنراتور توربین باد..............................................................................................40شکل 3-28:سیستم ژنراتور توربین بادی.....................................................................................................41شکل 3-29:کنترل در ناحیه 1 با لحاظ کردن منابع تجدید پذیر همراه با حلقه کنترل تکمیلی...................42شکل 3-30:کنترلر........................................................................................................................................43شکل4-1 : بار متغیر...................................................................................................................................45شکل 4-2: نمودار پالس اعمالی به بار........................................................................................................46شکل 4-3: مقایسه نوسانات فرکانس با اعمال تغییرات پله ای در بار .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری ...........................................................................................................................46شکل 4-4 نمودارسرعتباد ....................................................................................................................47شکل 4-5 :توان تولیدی واحد بادی..........................................................................................................47شکل :6-4مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد تولید بادی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری...........................................................................................................................48شکل 7-4:نمودار تابش خورشید.............................................................................................................48شکل 4-8 :توان تولیدی واحد خورشیدی................................................................................................49شکل 4-9:مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد خورشیدی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری...........................................................................................................................50شکل 4-10:مقایسه نوسانات فرکانس با وارد شدن واحد خورشیدی و بادی .صورتی بدون حضور باتری، آبی با حضور ذخیره ساز باتری……………….....……......………….…………..……….…………...……..51 فصل اولمقدمه1-1-مقدمهامروزهباافزایشروزافزونتقاضابرایانرژیالکتریکی،چالشهایجدیدیپیشرویصنعتبرققرار گرفتهاست؛یکیازاینچالشهاروبهپایانبودنسوختهایفسیلیاست. ازسویدیگر،قیمتبالاو روبه رشدسوختهایتجدیدناپذیر،مشکلاتزیستمحیطیودیگرمشکلاتعدیده یمربوطبهاین نوع سوختها،تمایلبرایتولیدالکتریسیتهازمنابعانرژینوینراافزایشدادهاست. امروزهاستفادهاز انرژیهایتجدیدپذیر[1]درشبکهبهامریرایجبدلشدهوالبتهچالشهاییرانیزبهدنبالخودداشته است.این منابع تولید انرژی، پدیده های تصادفی محسوب می شوند و تغییرات سریع آب و هوایی و مشخص نبودنميزانتوليدآنها سبب ایجاد نوسانات بالایی در توان تولیدی به شبکه ایجاد می کنند. نوسان توان نیز منجر به نوسان فرکانس می گردد .اینامردرکیفیتتوانوپایداریشبکهتنش هایی را ایجاد خواهد کرد. به همین دلیل روش های کنترل فرکانس و حفظ پایداری شبکه اهمیت خاصی پیدا کرده است. در ادامه اين فصل به بررسی لزوم کنترل فرکانس و هدف اجرای اين طرح می‌پردازيم و نوآوری اين پايان‌نامه و ساختار آن را مطرح خواهيم کرد.