دانشگاه شیراز 

دانشکده آموزشهای الکترونیکی

پایان نامه­ ی کارشناسی ارشد در رشته ­ی

مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون در صنایع نفت

 کنترل فرکانس میکروشبکهAC  با استفاده از کنترلر  PI فازی در مد جزیره ای

 استادراهنما

دکتر علیرضا روستا

چکیده

استفاده از تولیدات پراکنده علیرغم تمام مزایای فراوان مشکلات زیادی را نیز ایجاد می‌کند که یکی از رایج‌ترین آنها ناپایداری فرکانسی است. به این ترتیب که میکرو شبکه به علت دارا بودن واحدهای تولیدی و مصرفی دینامیکی و متغیر با زمان، توازن بار را برهم می‌زند و این اجزاء عمدتا شامل : میکرو توربین بادی ، سلول خورشیدی و بار دینامیکی متغیر می‌باشند. در این پروژه، میکروشبکه ترکیبی از میکرو توربین بادی، الکترولایزر، پیل سوختی، میکرو توربین گازی، سلول خورشیدی و بار دینامیکی متغیر است.بدلیل وجود متغیرهای زیادی که عدم توازن بار را ایجاد می‌کنند و همچنین با توجه به محدودیت‌هایی که واحدهای تولیدی دارند از کنترلر فازی برای میراسازی نوسانات فرکانسی و بهبود کنترل فرکانس بار استفاده شده است. در پروژه ارایه شده، میکروشبکه به صورت پیش فرض در حالت ایزوله از شبکه اصلی در نظر گرفته شده است و برای نشان دادن قابلیت بالای کنترلر فازی در کنترل فرکانس، نتایج شبیه‌سازی کنترلر PI فازی با نتایج بدست آمده از اعمال کنترلر  PIسنتی[1]مقایسه شده است.همچنین برای عادلانه بودن مقایسه  ضرایب کنترلر PI سنتی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات(PSO) [2]که بصورت بهینه تنظیم شده مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج مقایسه نشان داد که عملکرد کنترلر PI فازی بسیار بهتر و با ضریب اطمینان بالا تری نسبت به کنترلر  PIسنتی است. همچنین در این پایان نامه برای نشان دادن مقاوم بودن کنترلر فازی سناریوهایی مانند افزایش و کاهش بار یا تولید شبیه سازی و استفاده شده است. در انتها اثر سیستم الکترولایزر در مواقع اغتشاش توانی بررسی گردیده است و نشان داده شده که الکترولایزر اثر مثبتی در مواقع نامتوازنی بار دارد.لازم به ذکر است که شبیه سازی ها با توجه به این نکته صورت گرفته است که توان تولیدی میکرو توربین نسبت به سایر اجزاء تولید کننده توان در شبکه بالاتر است.

کلید واژه: فرکانس، کنترلر فازی، میکرو شبکه، تولیدات پراکنده

فهرست مطالب

عنوان                                                                صفحه

فصل اول: مقدمه

پیشگفتار…………………………………………………………………………………………………… 2

مفاهیم اولیّه میکروشبکه و کاربردهای آن……………………………………………………………… 5

1-1) مقدمه……………………………………………………………………………………………….. 5

1-2) تولید پراکنده………………………………………………………………………………………. 7

1-2-1) مزایای استفاده از واحدهای تولید پراکنده……………………………………………………….. 8

1-3) میکروشبکه………………………………………………………………………………… 8

1-3-1) ساختار کلی میکروشبکه…………………………………………………………………………………… 10

1-3-2) مصرف کننده­ها…………………………………………………………………………………………………. 11

1-3-3)ذخیره­ساز های انرژی…………………………………………………………………………………………. 11

1-3-4)کنترل­کننده………………………………………………………………………………………………………… 12

1-4) مدهای عملکردی میکروشبکه……………………………………………………………………………………. 13

1-4-1)مد متصل به شبکه اصلی…………………………………………………………………………………… 13

1-4-2)مد جزیره­ای…………………………………………………………………………………………………………. 14

1-5) ساختار و عناصر میکروشبکه مورد بررسی………………………………………………………………… 15

1-6) کنترل فرکانس در میکروشبکه …………………………………………………………………………………. 17

1-7) جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………. 18

عنوان                                                                                                                     صفحه

فصل دوم: مروری بر کارهای گذشته

2-1) کاربرد های پیل سوختی در میکرو شبکه…………………………………………………………………. 21

2-2) چالش های کنترل میکروشبکه………………………………………………………………………………….. 23

2-3) مروری بر انواع مدل سازی دینامیکی عناصر موجود در ساختار میکروشبکه………… 25

2-4) کنترل  فرکانس……………………………………………………………………………………….. 27

 فصل سوم: کنترل­کننده­های هوشمند

3-1) مقدمه…………………………………………………………………………………………………………… 31

3-2) چگونگی سیستم های فازی……………………………………………………………………………………….. 32

3-3) موارد و چگونگی استفاده از سیستم های فازی……………………………………………………….. 39

3-3-1) ماشین شست و شوی فازی……………………………………………………………………………. 40

3-3-2)سیستم های فازی در اتومبیل…………………………………………………………………………. 40

3-4)تارخچه مختصری از تئوری و کار بردهای فازی…………………………………………………………. 41

3-5) کنترل فازی و کاربرد آن در میکروشبکه…………………………………………………………………… 44

3-6) الگوریتم اجتماع ذرات  (PSO)…………………………………………………………………………………. 45

3-6-1) تابع ارزیابی (یا تابع هدف)………………………………………………………………………………. 47

3-7) جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………. 48

فصل چهار: کنترل فرکانس  در میکروشبکه

4-1) اجزای سیستم میکروشبکه……………………………………………………………………… 50

4-2) مدل‌ اجزاء مختلف میکروشبکه و نحوه پیاده‌سازی کنترل کننده فازی………………….. 51

4-2-1) فرمولاسیون مساله……………………………………………………………………………. 51

عنوان                                                                                                                     صفحه

4-2-2) مدل فرکانسی اجزاء میکروشبکه…………………………………………………………………….. 53

4-2-3) پیاده‌سازی کنترل کننده PI فازی در میکروشبکه………………………………………… 55

4-3)نحوه طراحی والگوریتم حل مسئله به روش PSO……………………………………………………. 58

4-4) پیاده سازی الگوریتم PSO برای تعیین ضرایب کنترل کننده PI اعمال شده…….. 59

4-5) کنترل کننده PI فازی………………………………………………………………………. 60

4-5-1) پیاده‌سازی کنترل‌کننده PI  فازی و مقایسه نتایج آن

 با کنترل‌کننده PI سنتی…………………………………………………………………………….. 60

4-5-2)طراحی کنترل کننده فازی……………………………………………………………… 61

4-6( نویز سفید…………………………………………………………………………………………… 65

 فصل پنجم: نتایج شبیه سازی

مقدمه………………………………………………………………………………………………………. 69

نتایج شبیه سازی…………………………………………………………………………………………….. 69

5-1) سیستم مورد مطالعه………………………………………………………………………………….. 70

5-2)  شبیه‌سازی میکروشبکه در حالتهای با کنترل کننده PI فازی و PI سنتی…………. 72

5-3) بررسی اثر سیستم الکترولایزر بر روی کنترل فرکانس میکروشبکه……………………….. 76

5 -4) بررسی عملکرد کنترل­کننده فازی در مواقع حذف بخشی از تولید……………………… 78

 نتیجه‌گیری و پیشنهادات…………………………………………………………….. 81

 فهرست مراجع و مآخذ………………………………………………………………………… 83

مقدمه

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.