فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمهمفاهیم اولیّه میکروشبکه و کاربردهای آن........ 5عنوان صفحه فصل دوم: مروری بر کارهای گذشته2-1) کاربرد های پیل سوختی در میکرو شبکه...... 21 فصل سوم: کنترل کننده های هوشمند فصل چهار: کنترل فرکانس در میکروشبکهعنوان صفحه 4-2-2) مدل فرکانسی اجزاء میکروشبکه....... 534-3)نحوه طراحي والگوريتم حل مسئله به روش PSO. 58 فصل پنجم: نتایج شبیه سازی5-1) سیستم مورد مطالعه...................... 705-3) بررسی اثر سیستم الکترولایزر بر روی کنترل فرکانس میکروشبکه............................................ 76 عنوان صفحه پیوست هاپیوست الف............................ 90پیوست ب.............................. 95پیوست پ.............................. 97فهرست جداول عنوان صفحه جدول(4-1). پارامترهای مدل میکرو شبکه.......... 52جدول(4-2). پارامترهای مدل دینامیکی اجزاء میکرو شبکه54جدول(4-3). پارامترهای مدل میکرو شبکه.......... 55جدول(4-4). پارامترهای کنترل کننده کننده فازی بکار برده شدهدر میکرو توربین گازی.......................... 56جدول(4-5): حدود پارامترهاي کنترل کننده PID..... 59جدول(4-6). نتایج الگوریتم بازای تعداد جمعیت n=20 و تعداد تکرار Iteration=20....................................... 60جدول (4-7). تعداد MF های هر کدام از متغیرهای ورودی یا خروجی 63جدول(4-8): جدول قوانین فازی برای Kp∆........... 64جدول(4-9): جدول قوانین فازی برای KI∆........... 64جدول (5-1): مقادیر توان اجزاء مختلف میکروشبکه در نقطه کار نامی متعادل........................................ 72فهرست اشکال عنوان صفحه شکل 1-1) نمایی از یک میکروشبکه ................ 6شکل 1-2) ساختارو اجزای میکروشبکه.............. 10شکل1-3). مد متصل به شبکه...................... 13شکل1-4) مد جزیرهای............................ 14شکل 1-5) ساختار میکروشبکه مورد بررسی در این پایان نامه 15شکل 3-1) تابع تعلق مربوط به کلمه "زیاد"....... 33شکل 3-2) تابع تعلق مربوط به کلمه "کم"......... 33شکل 3-3) ساختار اصلی سیستم فازی خالص.......... 36شکل3-4) ساختار اصلی سیستم فازی TSK............. 37شکل 3-5) سیستم فازی با فازی ساز و غیرفازی ساز. 38شکل 3-6) سیستم فازی به عنوان کنترل کننده حلقه باز 39شکل 3-7) سیستم فازی به عنوان کنترل کننده حلقه بسته39شکل3-8)ساختارکلی سیستم فازی................... 45شکل4-1) سیستم میکروشبکه....................... 50شکل4-2) بلوك دياگرام اعمال تغييرات توان به كنترل کننده فازي 56شکل4-3) میکرو شبکه با حضورکنترل کننده فازی.... 57شکل 4-4) سیستم کنترلی میکروشبکه (Fuzzy PI)....... 61 عنوان صفحه شکل 4-5) ورودی‌های کنترل کننده فازی............ 62شكل 4-6) خروجی‌های کنترل کننده PI فازی.......... 63شكل 4-7) پيكربندي نویز سفید با پهنای باند محدود65شکل 5-1)یکربندی میکروشبکه..................... 70شکل 5-2)ساختار کنترلی میکروشبکه (Fuzzy PI ، و Well-Tuned PI) 71شکل5-3)یکر بندی تولید سیگنال تصادفی برای اجزای مختلف میکرو شبکه .............................................. 73شکل5-4) منحنی تغییرات توان برای تمام اجزاء میکرو شبکه 74شکل5-5)تغییرات فرکانس میکروشبکه در سه حالت:1) با وجود کنترل کننده fuzzy-PI2) کنترل کننده Well-Tuned PI و3) بدون کنترل کننده.......................... 75شکل5-6) ضریب Kp کنترل کننده فازی............... 75شکل5-7) ضریب Ki کنترل کننده فازی............... 76شکل5-8) تغییر بار در زمان t=150s از 50kw به مقدار 75kw : الف ) با استفاده ازالکترولایزر ب) بدون استفاده از الکترولایزر...... 77شکل5-9)منحنی توان میکروشبکه زمان رخداد اضافه بار 78شکل5-10). توان فوتوولتاییک در لحظه t=150s از توان 10KW به 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550s به توان 10KW برمی‌گردد. 78شکل5-11) تغییرات توان الکترولایزر وقتی که توان فتولتاییک در لحظهt=150s از توان 10KW به 8KW تغییر یافته و مجددا در لحظه t=550sبه توان 10KWبرمی‌گردد.......................... 79 عنوان صفحه شکل(5-12). تغییرات توان میکروتوربین وقتی که توان فوتوولتاییک در لحظهt=150s از 10KWبه 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550sبه توان 10KW برمی‌گردد......................... 79شکل(5-13). تغییرات فرکانس میکروشبکه وقتی که توان فوتوولتاییکدر لحظه t=150s از 10KW به 8KWتغییر یافته و مجددا در لحظه t=550sبه توان 10KW برمی‌گردد......................... 80 مقدمه امروزه عمده توان الکتریکی تولید شده در شبکه های قدرت، از مراکز توان متمرکز است که معمولأ ترکیبی از توربینهای آبی مقیاس بزرگ، نیروگاه های مبتنی بر سوخت فسیلی و یا راکتورهای هسته ای میباشد. در چنین سیستم هایی پاره ای مشکلات اساسی وجود دارند، که شاید مهم ترین آن، قابلیت اطمینان پایین و عدم دسترسی به منابع توان به دلیل کهنگی زیر ساخت های موجود است. علاوه بر این انتقال توان به مسافت های طولانی، تلفات اقتصادی زیادی را به بار میآورد. از طرفی تقاضای بار در حال افزایش است و عدم تطابق بین تولید و مصرف آن، روز به روز جدی تر میشود. در این وضعیت، حتی اگر یک نیروگاه جدید در نظر گرفته شود، انتخاب محل و تدارکات و رفع نیازهای موجود، به وجود آورنده چالشی جدی است. به منظور حل این مساله اجتناب ناپذیر در سیستم های الکتریکی متمرکز، یک انتخاب موثر و عملی استفاده از تولید پراکنده[1] به شکل میکروشبکه[2] است.یک میکروشبکه، شامل ترکیبی از منابع پراکنده انرژی، واسط های الکترونیک-قدرت و بار میباشد. در تحلیل میکروشبکه، مسائلی چون بررسی پروفیل فرکانس سیستم، مشخصات پخش بار منابع توان و عملکرد میکروشبکه در شرایط کاری متعدد، مورد بررسی قرار میگیرد. به طور کلی نوسانات مصرف برق چه تجاری، خانگی، کشاورزی وصنعتی در شبکه به صورت لحظه ای اتفاق میافتد. وظیفه مراکز کنترل، ایجاد تعادل بین تولید و مصرف به صورت لحظه ای و تنظیم فرکانس است. این تنظیم باید با برنامه ریزی صحیح و پیش بینی نوسانات مصرف، به صورت بهینه و اقتصادی انجام پذیرد.چه عدم تنظیم تعادل تولید و مصرف موجب تغییرات فرکانس گردیده که از یک طرف خسارات فراوانی را برای مشترکین و از طرف دیگر صدمات زیادی برای مولدهای نیرو و تجهیزات وابسته آن در بر دارد. عدم مقابله صحیح و آنی در برخورد با اغتشاشات و اتفاقات شبکه که ممکن است علاوه بر نوسانات مصرف، در شبکه به وجود آید میتواند منجر به از دست رفتن کل شبکه و صدمات جبران ناپدیری گردد که عوارض سیاسی، اجتماعی، انسانی و اقتصادی آن غیر قابل اجتناب است. در این پایان نامه مسائل مربوط به کنترل فرکانس در میکروشبکه را بررسی میکنیم. در این پایان نامه، یک میکروشبکه مبتنی بر پیل سوختی که شامل میکروتوربین[3]، پیل سوختی[4]، سیستم فتوولتائیک[5]، توربین بادی[6]، الکترولایزر[7]، تانک هیدروژن و بار است، معرفی شده و یک سیستم کنترل فازی[8] جهت کنترل فرکانس در آن طراحی میشود. عملکرد سیستم کنترلی مزبور در خلال خطاهای مختلف در شبکه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا ساختار میکروشبکه، تعریف میشود. سپس سیستم کنترل فازی مورد نظر برای کنترل فرکانس میکروشبکه طراحی خواهد شد. مباحث قابل بحث، در قالب پنج فصل ساماندهی شده است.در فصل اول، ابتدا مفاهیم تولید پراکنده و میکروشبکه بررسی میشود. سپس مدهای عملکرد وساختار میکروشبکه و اجزای تشکیل دهنده ی آن در حالت کلی بررسی خواهد شد. در فصل دوم به مرورر برخی مقالات در خصوص میکروشبکه، مدل سازی دینامیکی و کنترل فرکانس خواهیم پرداخت.