فهرست مطالب1. فصل اول: مقدمه11-1- ضرورت احتیاج به تحقیق21-2- هدف تحقیق و اهمیت آن31-3- بخش‌هاي پایان‌نامه32-1- مقدمه62-2- مروری بر ادبیات موضوع63-1- مقدمه103-2- توربین بادی103-2-1-توربین‌های بادی سرعت ثابت123-2-2- توربین بادی سرعت متغیر محدودشده133-2-3- توربین سرعت متغیر با ژنراتور القایی دو سویه143-2-4-توربین بادی سرعت متغیر با مبدل تمام سطح143-3- جریان خطای توربین بادی153-3-1-جریان اتصال کوتاه در توربین بادی سرعت ثابت153-3-2-جریان اتصال کوتاه در توربین بادی سرعت متغیر محدودشده163-3-3-جریان اتصال کوتاه در توربین سرعت متغیر با ژنراتور القایی دو سو تغذیه163-3-4-جریان اتصال کوتاه در توربین بادی سرعت متغیر با مبدل تمام سطح173-4- کد شبکه183-4-1- معیار توان اکتیو و راکتیو193-4-2- معیار فرکانس213-4-3- معیار ولتاژ223-5- راه‌حل‌های عبور از ولتاژ کم244-1- مقدمه274-2- حلقه بسته فاز284-2-1-روش قاب مرجع سنکرون تحت شرایط عدم تعادل294-2-2-بررسی روش قاب مرجع در شرایط عدم تعادل304-2-3-قاب مرجع دوتایی مجزا سنکرون334-2-4-روش قاب مرجع دوتایی سنکرون بهینه شده384-3- منطق فازی424-3-1-مفاهیم و اصطلاحات424-3-2-توابع عضویت434-3-3-متغیر زبانی454-3-4-سیستم استنتاجی464-3-5-غیر فازی ساز474-3-6-تنظیم کردن پارامترهای کنترل فازی494-4- بهینه‌سازی فازی تطبیقی گروه تجمع ذرات504-4-1-مقدمه504-4-2-الگوریتم بهینه‌سازی گروه ذرات504-4-3- الگوریتم بهینه‌سازی فازی تطبیقی تجمع ذرات524-5- معرفی STATCOM554-5-1-مشخصه ولتاژ-جریان564-5-2-مدل حالت دائمSTATCOM574-6- منابع ذخیره انرژی604-6-1-باتری614-6-2-چرخ طیار614-6-3- ابررسانا624-7- کنترل پیش بین624-7-2-کنترل پیش بین در مبدل قدرت و درایو644-7-3-چرا کنترل پیش بین برای الکترونیک قدرت مناسب است؟664-7-4-کنترل پیش بین برای مبدل سه فاز684-7-5- رفتار دینامیکی مبدل DC-ACبه شبکه694-7-6-کنترل پیش بین مبدل DC-AC بر اساس روش 3+3745-1- مقدمه795-2- شبکه مورد مطالعه795-3- شناسایی اندازه و زاویه ولتاژ در شرایط خطا به وسیله‌ی ODDSRF-PLL805-4- ایجاد مرجع توان راکتیو توسط کنترل فازی815-5- بهبود ولتاژ باس توربین بادی توسط P-DPC نوع 3+3846-1- مقدمه896-2- راهکارهای پیشنهادی ادامه‌ی کار بهتر89 فهرست شکلهاشکل 3-1 شماتیک توربین بادی سرعت ثابت12شکل 3-2 شماتیک توربین بادی سرعت متغیر با ژنرانور سیم‌پیچی شده13شکل 3-3 شماتیک توربین بادی سرعت متغیر با DFIG14شکل 3-4 شماتیک کلی توربین بادی سرعت متغیر با مبدل تمام سطح15شکل 3-5 ضریب توان برای توان‌های بالاتر از 100 مگاوات در کد شبکه آلمان20شکل 3-6 شرایط کاری توربین بادی با توجه به اندازه فرکانس در کدهای مختلف شبکه 22شکل 3-7 مقایسه معیار ولتاژ برای توربین بادی در سه کد آلمان ،دانمارک و سوئد23شکل 4-1 شماتیکSRF29شکل 4-2 توالی مثبت و منفی ولتاژ در حالت عدم تعادل ولتاژ34شکل 4-3 سلول جداکننده37شکل 4-4 شماتیک کلیDDSRF37شکل 4-5 شماتیک ODDSRF-PLL38شکل 4-6 مقدار مولفه d و q اندازهگیری شده بوسیلهی روش ODDSRF-PLL برای پرش فاز40 درجه.39شکل 4-7 مقایسه ولتاژ اندازهگیری شده بوسیلهی ODDSRF-PLL و PLLاستفاده شده در MATLAB برای حالت اول.39شکل 4-8 مقدار مولفه d و q اندازهگیری شده بوسیلهی روش ODDSRF-PLL برای خطای دو فاز به زمین.40شکل 4-9 مقایسه ولتاژ اندازهگیری شده بوسیلهی ODDSRF-PLL و PLLاستفاده شده در MATLAB برای حالت دوم.40شکل 4-10 مقدار مولفه d و q اندازهگیری شده بوسیلهی روش ODDSRF-PLL برای خطای سه فاز به زمین.41شکل 4-11 مقایسه ولتاژ اندازهگیری شده بوسیلهی ODDSRF-PLL و PLLاستفاده شده در MATLAB برای حالت سوم.41شکل 4-12 دسته بندی توابع عضویت43شکل 4-13 اجزای سیستم فازی46شکل 4-14 کلاسه بندی غیر فازی ساز47شکل 4-15 اساس کار الگوریتم PSO51شکل 4-16 توابع عضویت برای NBF ، NBU ، ، و 53شکل 4-17 فلوچارتAFPSO54شکل 4-18 مشخصه ولتاژ-جریان STATCOM56شکل 4-19 شماتیک STATCOM به همراه قابلیت در تولید یا تزریق توان اکتیو راکتیو57شکل 4-20 شماتیک STATCOM به همراه بردارهای ولتاژ خروجی STATCOM و شبکه58شکل 4-21 انواع کنترل‌کننده‌ها برای مبدل65شکل 4-22 قابلیت‌های کنترل پیش بین67شکل 4-23 انواع مختلف کنترل پیش بین69شکل 4-24 شماتیک مبدل DC-AC70شکل 4-25 شمای ساده‌شده‌ی مبدل DC-AC70شکل 4-26 بردارهای 8 گانه مدولاسیون SVM73شکل 4-27 تغییرات توان اکتیو راکتیو به وسیله‌ی اعمال بردارهای 8 گانه ولتاژ76شکل 4-28 نحوه‌ی اعمال بردارهای سه گانه انتخاب‌شده برای کنترل P-DPC77شکل 5-1 شماتیک شبکه شبیه‌سازی شده79شکل 5-2 کمینه شدن تابع هزینه ITAE81شکل 5-3 اندازه ولتاژ مؤلفه‌های d و q پس از بهینه‌سازی ODDSRF81شکل 5-4 نحوه‌ی اتصال ODDSRF-PLL ،FLC و P-DPC به یکدیگر83شکل 5-5 الف) توان راکتیو تولیدشده با توجه به خطا و تغییرات خطای ولتاژ ب)میزان توان راکتیو مرجع بدست آمده83شکل 5-6 پروفیل ولتاژ باس توربین بادی قبل و پس از اعمال STATCOM85شکل 5-7 مدت زمان تحمل ولتاژ های توربین بادی بر حسب ولتاژ بر اساس Nordic grid code86شکل 5-8 الگوریتم کلی برای بهینه کردن عملکرد کنترل پیش بین87 فهرست جدولهاجدول 3-1 مقایسه مزایا و معایب توربین بادی سرعت ثابت و متغیر11جدول 3-2 مقایسه ضریب توان توربین بادی در کدهای شبکه19جدول 5-1 قواعد فازی برای ضریب یادگیری 53جدول 5-2 قواعد فازی برای ضریب یادگیری 53جدول 5-3 قواعد فازی برای 54جدول 6-1 نمونه‌هایی از کاربردهای کنترل پیش بین63جدول 6-2 اندازه بردارهای ولتاژ 8 گانه بر روی محورهای قاب ساکن73جدول 6-3 بردارهای انتخاب‌شده برای اعمال آن به کنترل پیش بین توان مستقیم76جدول 7-1 پارامترهای ثابت شبکه80جدول 7-2 قواعد فازی برای تولید توان راکتیو مرجع به وسیله‌ی خطا و تغییرات خطای ولتاژ83جدول 7-3 مقایسه‌ی ولتاژ باس توربین بادی قبل و بعد اعمال STATCOM85 فهرست کلمات اختصاری AFPSO Adaptive Fuzzy Particle Swarm OptimizationBF Best FitnessDDSRF Double Decouple Synchronous Reference FrameDFIG Doubly Fed Induction GeneratorDG Distributed GenerationDPC Direct Power ControlDVR Dynamic Voltage RestorerFACTS Flexible AC Transmission SystemsFLC Fuzzy Logic ControllerFOM First Of MaximumFRT Fault Ride ThroughIGBT Insulated Gate Bipolar TransistorISC Instantaneous Symmetrical ComponentsGTO Gate Turn-OffLOM Last Of MaximumLVRT Low Voltage Ride ThroughODDSRF Optimized Double Decouple Synchronous Reference FramePDPC Predictive Direct Power ControlPLL Phase Locked LoopPSO Particle Swarm OptimizatiomRSC Rotor Side ConverterSOA Center Of AverageSRF Synchronous Reference FramSTATCOM Static Synchronous CompensatorSVC Static Var CompensatorSVM Space Vector ModulationTSR Tip Speed RatioUF Unchanged FitnessVOC Voltage Oriented ControlVSC Voltage Source ConverterVSWT Variable speed wind turbineWRIG Wounded Rotor Induction Generator فصل اول: مقدمه 1-1-ضرورت احتیاج به تحقیقدر سال‌های اخیر توجه بیشتری به منابع انرژی پاک مانند توربین بادی صورت گرفته است. نتیجه این امر به صورت رشد در تعداد توربین بادی و ظرفیت هر توربین بادی ظاهر شده است. از طرفیدیگر با توجه به اینکه اخیراً توربین‌های بادی ظرفیت بالایی را تولید می‌کنند و یا تجمع توربین‌های بادیبه صورت مزرعه بادی توان قابل‌ملاحظه‌ای را به شبکه تزریق می‌کند، دیگر نمی‌توان توربین بادی را به عنوان منبع قابل انفصال در هر زمان دلخواه در نظر گرفت. بدین منظور کدهای شبکه وضع شده است که توربین بادی را ملزم می‌کند در زمان خطا برای مدتی در شبکه باقیبماند.با توجه به نکات بالا لزوم بهبود ولتاژ باس توربین بادی از دو لحاظ حائز اهمیت است. اول اینکه با بهبود ولتاژ در زمان خطا از عبور جریان زیاد از مبدل‌ها جلوگیری می‌شود. ثانیاً اگر بهبود به اندازه مطلوبی باشد دیگر نیاز به جدا کردن توربین بادی از شبکه نیست.از طرفی دیگر توربین بادی به دلیل محدودیت در تولید توان راکتیو خود نمی‌تواند ولتاژ باس خود را به اندازه قابل قبولی بهبود دهد. همچنین از میان منابع تولیدکننده توان راکتیو STATCOMگزینه‌ی مطلوبی است. زیرا می‌تواند مستقل از اندازه ولتاژ توان اکتیو یا راکتیو به شبکه تزریق کند.برای کنترل STATCOMروش‌های گوناگونی وجود دارد ولی از بین این روش‌ها، کنترل پیش بین به دلیل قابلیت‌هایی نظیر پیاده‌سازی آسان ، سرعت در عملکرد و قابلیت در چند هدفه بودن گزینه مطلوبی به حساب می‌رسد. همچنین با توجه به لزوم کنترل STATCOMدر شرایط خطا نیاز به دانستن دقیق اندازه و زاویه ولتاژ نیازی مبرم است ،که این نیاز به وسیله‌ی قفل حلقه بستهی فازمرجع دوتایی مجزای سنکرون بهینه‌شده (ODDSRF-PLL)[1] مرتفع شده است. علاوه بر آن باید از مراجعی دینامیکی برای کنترل STATCOMاستفاده کرد تا بر اساس اندازه‌های مختلف ولتاژ توان راکتیو مختلف به شبکه تزریق کرد بنابراین از کنترل‌کننده فازی به منظور ابزاری برای نگاشتی از اند