مشخصات این فایل
عنوان: استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 153
این مقاله درمورد استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم می باشد.
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم
عدم قطعیت در مدلسازی:
همة روش های طراحی کنترل کننده بر اساس مدلی از سیستم فیزیکی به طراحی
می پردازند. مدل ریاضی فقط یک تقریت از دینامیک های سیستم واقعی است.
در یک روند طراحی ممکن است هدف طراح غلبه بر مشکل خاصی از سیستم باشد. بنابراین منطقی است که در مدل فقط پدیده هایی که در ارتباط با مسئله، دارای اهمیت است منعکس شوند. به عبارت دیگر به منظور جلوگیری از پیچیدگی در تحلیل و طراحی از پدیده های کم اهمیت صرف نظر شود.
اغلب این پدیده های کم اهمیت دارای دینامیک سریع (نسبت به پدیده غالب در مسئله) می باشند. حذف دینامیک های سریع که بعضاً با آگاهی طراح در یک مدلسازی ریاضی صورت می گیرد از عوامل ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم است. به طور خلاصه مهمترین منابع ایجاد عدم قطعیت در مدل عبارتند از:
a) دینامیک های سریع مدل نشده (فرکانس بالا)
b) کاهش مرتبة مدل در جهت ساده سازی
c) صرفنظر کردن از غیر خطی بودن معادلات
d) تغییر مقادیر پارامترهای مدل
از عوامل ایجاد قسمت d می توان به خطاهای اندازه گیری، خطاهای شناسایی و تغییر شرایط فیزیکی (دما، فشار و ... ) در بعضی از سیستم ها اشاره کرد. علاوه بر این موارد هرگاه یک سیستم غیر خطی حول یک نقطه کار خطی سازی شود، مقادیر پارامترهای سیستم خطی با جابجایی نقطه کار تغییر می کند.
نهایت این که مدل یک سیستم با خود سیستم از حیث رفتاری همواره دارای اختلاف می باشد. در بعضی از کتاب ها عدم قطعیت در مدل را همین اختلاف بین مدل و سیستم تعریف کرده اند. تفاوت های بین مدل و سیستم در بعضی از موارد ممکن است آنقدر قابل ملاحظه باشد که کنترل کننده طرح شده بر اساس مدل برای سیستم فیزیکی مناسب نباشد به عبارت دیگر اهداف طراح خدشه دار شده و یا به کلی تحقق نیابند.
در مثال زیبای مقاله [26] با حذف یک دینامیک بسیار سریع در مقابل قسمت کند سیستم، مدلی ساده شده برای سیستم حاصل می شود. کنترل کننده بر اساس این مدل طرح و روی سیستم اصلی امتحان می شود. هر چند مجموعه کنترل کننده و مدل به خوبی پایدار می باشند، اما پایداری سیستم اصلی با این کنترل کننده به طور کلی از .....(ادامه دارد)
طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت :
همانطور که در فصل دوم گفته شد، پایدار کننده های سیستم قدرت (pss) به منظور بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، بر مبنای مدل تک ماشین – شین بی نهایت طراحی می شوند. از آنجایی که طراحی PSS ها بر اساس یک نقطه کار مشخص صورت می گیرد، تغییر پارامترهای سیستم یا تغییر شرایط باردهی ماشین های سنکرون ممکن است باعث خدشه دار شدن اهداف کنترل و یا به کلی از بین رفتن آنها شود. در این فصل با استفاده از روشهای کنترل مقاوم توضیخ داده شده در فصل سوم به طراحی پایدارکننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه می پردازیم.
در بخش (4-2) روش Nevanlinna-Pick به منظور طراحی پایدار کننده مقاوم برای یک سیستم قدرت تک ماشین – شین بی نهایت به کارگرفته می شود . دراین بخش پس از تحلیل این روش، یک مقاله منتشر شده در این زمینه نیز مورد نقد و بررسی قرار می گیرد.
در بخش (4-3) ابتدا مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه به دست آورده می شود. سپس به بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت سه ماشینه پرداخته و در یک نقطه کار ناپایدار برای هر یک از ماشین های سنکرون آن یک پایدار کننده سیستم قدرت طراحی می شود. در پایان بخش به کمک شبیه سازی کامپیوتری، کارایی PSS ها در پایداری سازی سیستم در نقطه کار ناپایدار تحقیق می شود.
در بخش (4-4) ابتدا اثرتغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی سیستم قدرت مورد مطالعه وقتی PSS مجهز است مورد بررسی قرار میگیرد، سپس با استفاده از سیستم های بازه ای تغییر پارامترهای سیستم مدلسازی شده و به دنبال آن روش Kharitonov جهت طراحی یک پایدار کننده مقاوم به کارگرفته می شود. .....(ادامه دارد)
اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی:
در بخش (4-3) برای سیستم قدرت سه ماشینه شکل (4-9) در یک نقطه کار ناپایدار، متناظر با هر یکی ازماشین های سنکرون یک PSS طراحی شد. سپس کارایی این کنترل کننده ها در پایدار سازی و بهبود نوسانات سیستم در همان نقطه کار به کمک شبیه سازی به اثبات رسید. در این بخش به بررسی اثر تغییر برخی از پارامترهای شبکه بر پایداری نقطه کار به کمک شبیه سازی قدرت مورد مطالعه می پردازیم.
در عمل ژنراتورهای سنکرون در یک سیستم قدرت توسط شبکه های انتقال به هم متصل می شوند. هر شبکه انتقال با آرایشی خاص از خطوط انتقال سری و موازی تشکیل شده است. تغییری دراین آرایش مانند قطع یا وصل یک خط انتقال راکتانس معدل شبکه انتقال را تغییر می دهد. به عنوان مثال اگر در سیستم قدرت شکل (4-9) ژنراتور 1 از طریق دو خط انتقال موازی به شین بی نهایت ول شده باشد، با از مدار خارج شدن یکی از این خطوط مقدار راکتانس (داده شده در جدول (4-5)) به دو برابر افزایش می یابد. اکنون به بررسی اثر این تغییر بر پایدار دینامیکی سیستم
می پردازیم. بدین منظور برای این مقدار جدید با سایر مشخصات نقطه کار جدول (4-8) آنالیز پخش بار انجام شده و ماتریس های تا محاسبه می شود. مودهای الکترومکانیکی سیستم در دو وضعیت بدون کنترل و با PSS های .....(ادامه دارد)
مقایسه‌عملکرد دو نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری:
به منظور مقایسه عملکرد پایدار کننده کلاسیک با کنترل جدید پاسخ پله سیستم (مشابه فصل قبل ) در شکل (5-1) رسم شده است در این شکل منحنی های تغییرات سرعت ماشینهای سنکرون به همراه منحنی تغییرات زاویه ماشین 3 درسه حالت بدون کنترل ، با کنترل کلاسیک و با کنترل کننده جدید مقایسه شده اند . نقطه کار سیستم همان نقطه کار طراحی پایدار کننده های کلاسیک ( زیر بخش (5-2-2) ) ، می باشد با این تفاوت که KA3=450 انتخاب شده است .
همانطور که گفته شد ، تحت این شرایط پایدار کننده های کلاسیک تداخل کرده ( نتایج جدول (5-2)) سیستم ناپایدار می شود . نگاهی به شکل (5-1) نشان می دهد اگر چه نوسانات پاسخ های سیستم بدون کنترل از میرایی قابل قبولی برخوردار نیست، اما بهرحال سیستم در این شرایط پایدار است . در حالیکه بر دامنه نوسانات پاسخ های سیستم وقتی به PSSهای کلاسیک مجهز است بتدریج افزوده می شود. بعبارت دیگر به دلیل مسئله تداخل PSS ها سیستم ناپایدار دینامیکی است. حال هرگاه کنترل کننده (5-6) بجای PSS ماشین 3 مورد استفاده قرار گیرد؛ نه تنها مشکل تداخل PSSها رفع می شود . بلکه به مقدار قابل ملاحظه ای وضعیت نوسانی پاسخ های سیستم بدون کنترل نیز اصلاح شود . در واقع استفاده از پایدار کننده جدید سبب می شود که همه پایدار کننده ها به طور هماهنگ در جهت بهبود پایداری سیستم فعالیت کنند .....(ادامه دارد)
بیان نتایج :
نتایج حاصل‌از مطالعات انجام گرفته در این پایان نامه را می‌توان به شرح زیر بیان کرد.
1- ناتوانی روش Nevalinna – Pick در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستمهای قدرت تک ماشینه تحقیق شد . بعبارت دیگر استفاده از این روش به منظور طراحی پایدار کننده های مقاوم در برابر تغییر پارامترهای و شرایط نقطه کار مناسب نمی‌باشد .مطالعات انجام شده در این پایان نامه نشان داد که حتی در صورت برقراری شرایط لازم برای وجود کنترل کننده های مقاوم ، این کنترل کننده ها از عملکرد ضعیفی در پایدار سازی سیستم برخوردارند .
2- پایدرای دینامیکی سیستم های قدرت چند ماشینه مورد مطالعه قرار گرفت . در این مطالعه برای یک سیستم قدرت سه ماشینه ، پایدار کننده های کلاسیک (PSS) بر اساس مدل تک ماشین – شین بی نهایت در یک نقطه کار مشخص طراحی شده ، و سپس کارایی این کنترل کننده ها در پایدار سازی و بهبود پایداری سیستم در نقطه کار فوق به کمک شبیه سازی کامپیوتری تایید شد .
3- اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی سیستم های قدرت چند ماشینه مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که حتی در حضور PSS های کلاسیک ممکن است پایداری سیستم تهدید شود . بنابراین طراحی پایدار کننده های مقاوم در چنین مواردی الزامی است .
4- عدم کارایی روش Kharitonov در طراحی پایدار کننده های مقاوم ، به دلیل محافظه کاری آن در مدلسازی عدم قطعیت های ناشی از تغییر پارامترها ، تحقیق شد .
5- یک روش جدید جهت طراحی PSS (با الهام از روش Kharitonov) ارائه شد در این روش که پایدار کننده بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم در نقاط کار مختلف طراحی می شود ، مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به یک مسئله همزمان پایدار کردن مجموعه‌آی از توابع انتقال تبدیل می شود . سپس مسئله اخیر در قالب یک مسئله استاندارد بهینه سازی ، با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می شود .
6-عملکرد کنترل کننده های طراحی شده به کمک روش جدید ، با پایدار کننده های .....(ادامه دارد)
بخشی از فهرست مطالب مقاله استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم
چکیده
فصل اول – مقدمه
1-1- پیشگفتار 4
1-2- رئوس مطالب 7
1-3- تاریخچه 9
فصل دوم : پایداری دینامیکی سیستم های قدرت
2-1- پایداری دینامیکی سیستم های قدرت 16
2-2- نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت 17
2-3- مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه 18
2-4- طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) 23
2-5- مدلسازی سیستم قدرت چند ماشینه 27
فصل سوم: کنترل مقاوم
3-1-کنترل مقاوم 30
3-2- مسئله کنترل مقاوم 31
3-2-1- مدل سیستم 31
3-2-2- عدم قطعیت در مدلسازی 32
3-3- تاریخچه کنترل مقاوم 37
3-3-1- سیر پیشرفت تئوری 37
3-3-2- معرفی شاخه های کنترل مقاوم 39
3-4-1- بیان مسئله 45
3-4-2- تعاریف و مقدمات 46
3-4-5- طراحی کنترل کننده 53
3-5- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای 55
3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم 55
2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای 59
3-5-3- طراحی پایدار کننده های مقاوم مرتبه بالا 64
فصل چهارم : طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
4-1- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت 67
4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick 69
برای سیستم های قدرت تک ماشینه 69
4-2-1- مدل سیستم 69
4-2-2- طرح یک مثال 71
4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick 73
4-2-2- بررسی نتایج 77
4-2-5- نقدی بر مقاله 78
4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه 83
4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه 83
4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه 86
4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت 90
4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله 93
4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی 95
4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای 101
4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم 106
4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم 110
4-5-1- جمع بندی مطالب 110
4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار 111
4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید 113
4-5-4- نتیجه گیری 115
فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله
5-1- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله 121
5-2- طراحی PSSهای مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS ها 122
5-2-1- تداخل PSSها 122
5-2-2- بررسی مسئله تداخل PSSها در یک سیستم قدرت سه ماشینه 124
5-2-3- استفاده از روش طراحی بر اساس چند نقطه کار در هماهنگ 126
انتخاب مجموعه مدلهای طراحی 127
5-2-4-مقایسه‌عملکرد دو نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری 130
5-3-1) طراحی کننده فیدبک حالت بهینه 132
تنظیم کننده های خطی 133
5-3-3-طراحی کنترل بهینه بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم 136
5-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله 140
فصل ششم : بیان نتایج
6-1- بیان نتایج 144
6-2- پیشنهاد برای تحقیقات بیشتر 147
مراجع 148
ضمیمه الف – معادلات دینامیکی ماشین سنکرون 154
ضمیمه ب – ضرایب K1 تا K6 156
ضمیمه پ – برنامه ریزی غیر خطی 158
مقاله استفاده از پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم