استفاده از پايدار كننده هاي سيستم قدرت (PSS) جهت بهبود ميرايي نوسانات با فركانس كم سيستم

جزئیات و دریافت

چكيده :

توسعه شبكه هاي قدرت نوسانات خود به خودي با فركانس كم را، در سيستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هايي نسبتاً كوچك و ناگهاني در شبكه باعث بوجود آمدن چنين نوساناتي در سيستم مي شود. در حالت عادي اين نوسانات بسرعت ميرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معيني فراتر نمي رود. اما بسته به شرايط نقطه كار و مقادير پارامترهاي سيستم ممكن است اين نوسانات براي مدت طولاني ادامه يافته و در بدترين حالت دامنه آنها نيز افزايش يابد. امروزه جهت بهبود ميرايي نوسانات با فركانس كم سيستم، در اغلب شبكه هاي قدرت پايدار كننده هاي سيستم قدرت (PSS) به كار گرفته مي شود.

اين پايدار كننده ها بر اساس مدل تك ماشين – شين بينهايتِ سيستم در يك نقطه كار مشخص طراحي مي شوند. بنابراين ممكن است با تغيير پارامترها و يا تغير نقطه كار شبكه، پايداري سيستم در نقطه كار جديد تهديد شود.

موضوع اين پايان نامه طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي قدرت است، به قسمي كه پايداري سيستم در محدوده وسيعي از تغيير پارامترها و تغيير شرايط نقطه كار تضمين شود. در اين راستا ابتدا به مطالعه اثر تغيير پارامترهاي بر پايداري
سيستم هاي قدرت تك ماشينه و چند ماشينه پرداخته مي شود. سپس دو روش طراحي كنترل كننده هاي مقاوم تشريح شده، و در مسئله مورد مطالعه به كار گرفته مي شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسي اين روش ها، يك روش جديد براي طراحي PSS ارائه مي شود. در اين روش مسئله طراحي پايدار كننده مقاوم به مسئله پايدار كردن
مجموعه اي از مدلهاي سيستم در نقاط كار مختلف تبديل مي شود. اين مسئله نيز به يك مسئله استاندارد بهينه سازي تبديل شده و با استفاده از روش هاي برنامه ريزي غير خطي حل مي گردد. سرانجام كارايي روش فوق در طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي يك سيستم قدرت چند ماشينه در دو مسئله مختلف (اثر تغيير پارامترها بر پايداري ديناميكي و تداخل PSS ها) تحقيق شده و برتري آن بر روش كلاسيك به اثبات مي رسد.

چكيده

فصل اول – مقدمه

1-1- پيشگفتار

1-2- رئوس مطالب 7

1-3- تاريخچه 9

فصل دوم : پايداري ديناميكي سيستم هاي قدرت

2-1- پايداري ديناميكي سيستم هاي قدرت16

2-2- نوسانات با فركانس كم در سيستم هاي قدرت 17

2-3- مدلسازي سيستمهاي قدرت تك ماشينه 18

2-4- طراحي پايدار كننده هاي سيستم قدرت (PSS) 23

2-5- مدلسازي سيستم قدرت چند ماشينه27

فصل سوم: كنترل مقاوم

3-1-كنترل مقاوم 30

3-2- مسئله كنترل مقاوم31

3-2-1- مدل سيستم31

3-2-2- عدم قطعيت در مدلسازي32

3-3- تاريخچه كنترل مقاوم37

3-3-1- سير پيشرفت تئوري37

3-3-2- معرفي شاخه هاي كنترل مقاوم39

3-4- طراحي كنترل كننده هاي مقاوم براي خانواده اي از توابع انتقال 45

3-4-1- بيان مسئله45

3-4-2- تعاريف و مقدمات46

3-4-4-‌‌‌تبديل مسئله پايدارپذيري مقاوم به‌يك مسئله Nevanlinna–Pick 50

3-4-5- طراحي كنترل كننده53

3-5- پايدار سازي مقاوم سيستم هاي بازه اي 55

3-5-1- مقدمه و تعاريف لازم55

2-5-3- پايداري مقاوم سيستم هاي بازه اي59

3-5-3- طراحي پايدار كننده هاي مقاوم مرتبه بالا64

فصل چهارم  : طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي قدرت

4-1- طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي 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 مثال71

4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick73

4-2-2- بررسی نتایج77

4-2-5- نقدی بر مقاله78

4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه 83

4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه83

4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه86

4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت90

4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله93

4-4- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه 95

4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی95

4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای101

 4-4-3-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی105

4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم106

4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم110

4-5- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (2) 110

4-5-1- جمع بندی مطالب110

4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار111

4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید113

4-5-4- نتیجه گیری115

فصل پنجم : استفاده از ورش طراحي جديد در حل چند مسئله

5-1- استفاده از ورش طراحي جديد در حل چند مسئله 121

5-2- طراحي PSS‌هاي مقاوم به منظور هماهنگ سازي PSS  ها 122

 5-2-1- تداخل PSS‌ها 122

5-2-2- بررسي مسئله تداخل PSS‌ها در يك سيستم قدرت سه ماشينه 124

5-2-3- استفاده از روش طراحي بر اساس چند نقطه كار در هماهنگ 126

انتخاب مجموعه مدلهاي طراحي 127

5-2-4-‌مقايسه‌عملكرد دو نوع پايدار كننده به كمك شبيه سازي كامپيوتري130

5-3- طراحي كنترل كننده هاي بهينه (  فيدبك حالت ) قابل اطمينان براي سيستم قدرت 132

 5-3-1) طراحي كننده فيدبك حالت بهينه 132

تنظيم كننده  هاي خطي 133

 5-3-2-كاربرد كنترل بهينه در پايدار سازي سيستم هاي قدرت چند ماشينه134

5-3-3-طراحي كنترل بهينه بر اساس مجموعه‌اي از مدلهاي سيستم 136

 5-3-4- پاسخ سيستم به ورودي پله 140

فصل ششم : بيان نتايج

6-1- بيان نتايج 144

6-2- پيشنهاد براي تحقيقات بيشتر147

مراجع148

ضميمه الف – معادلات ديناميكي ماشين سنكرون154

ضميمه ب – ضرايب K1 تا K6 156

ضميمه پ – برنامه ريزي غير خطي158