انجام پایان نامه دکتری و کارشناسی ارشد مدیریت

موضوع مقاله کنترل بهینه تولید توان بادی نوع DFIG با استفاده از تحلیل حساسیت و بهینه‌سازی گروه ذرات

کنترل بهینه تولید توان بادی نوع DFIG با استفاده از تحلیل حساسیت و بهینه‌سازی گروه ذرات

انجام پایان نامه pso رشته مهندسی برق - با افزایش رو به رشد تقاضای انرژی و نگرانی‌های زیست‌محیطی، توسعه شبکه‌های قدرت هوشمند به یک موضوع تحقیق مهم در سراسر دنیا بدل شده است. برای حل چالش‌ها و توسعه یک شبکه واقعا هومشند، تلاش‌های زیادی در این زمینه و در سطوح مختلف انجام شده است، که از تحقیقات آکادمیک، تحقیق و توسعه صنعتی (R&D) گرفته تا سیاست‌های دولت این جریان ادامه دارد. با اینکه کل سیستم شبکه هوشمند یک فناوری و سیستم اجتماعی به شدت پیچیده است، ما در این مقاله روی یکی از مولفه‌های اساسی متمرکز می‌شویم، و آن عبارت است از کنترل بهینه توربین بادی (WT) نوع ژنراتور القائی دو سو تغذیه (DFIG) ، که این روش کنترلی بر اساس تحلیل حساسیت و بهینه‌سازی گروه ذرات (PSO) صورت می‌گیرد.

DFIG به دلیل مزایای بیشمار آن نسبت به دیگر ژنراتورهای توربین بادی مثل ژنرتور القائی قفسه سنجابی و ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم، به طور گسترده در سیستم توان بادی به کار می‌رود. مشخصات موتور القایی DFIG دارای راندمان بالا بوده، کنترل آن انعطاف پذیر بوده و هزینه سرمایه‌گذاری کمی دارد. استاتور DFIG به طور مستقیم به شبکه برق متصل می‌وشد در حالی که روتور از طریق یک مبدل پشت به پشت به شبکه قدرت وصل است، که تنها 20 تا 30 درصد ظرفیت نامی DFIG را در برمی‌گیرد به این دلیل که مبدل تنها جریان تحریک DFIG را تغذیه می‌کند. مبدل پشت به پشت شامل سه بخش است: مبدل سمت روتور (RSC)، مبدل سمت شبکه (GSC) و خازن لینک dc. کنترلر مبدل تاثیر چشمگیری روی پایداری DFIG متصل به شبکه دارد.

در کارهای تحقاقاتی گذشته، تحلیل پایداری و کنترل بهینه توربین بادی نوع DFIG توسط محققات زیادی صورت گرفته است. یکی از چالش‌های اصلی برای بهینه‌سازی مزرعه بادی نوع DFIGحضور تعداد زیاد پارامترها برای بهینه‌شدن است تا برهمکنش خوب توان بادی با شبکه برق در نقطه کوپل مشترک (CCP) تضمین شود.

برای مثال، در مرجع [7] نویسندگان روشی را برای استفاده از PSO برای بهینه‌سازی همزمان همه پارامترهای کنترلیDFIG بیان کردند.

این روش می‌تواند عملکرد DFIG در شبکه توان را ارتقا دهد، با این جال وقتی تعداد DFIG ها در یک مزرعه بادی افزایش یابد، تعداد پارامترهای کنترلی نیز به طور قابل‌توجهی افزایش خواهد یافت. بنابراین؛ روش‌های کنترلی پیشرفته نوع هماهنگ مثل روش‌های مبتنی بر برنامه‌نویسی پویای تطبیقی (ADP) برای چنین چالشی موفقیت زیادی را به همراه داشته‌اند. تحلیل حساسیت کاربردهای گسترده در تحلیل و مدلسازی سیستم‌های قدرت دارند. تحلیل حساسیت مقدارویژه و تحلیل حساسیت ولتاژ مبتنی بر سیستم DFIG نیز توسط محققان بررسی و تحقیق شده است.

در [17] روش تحلیل حساسیت مقدار ویژه را روی یک سیستم DFIG اعمال کرده و متوجه شد که تاثیر پارامترهای مختلف DFIG روی جفت مقادیر ویژه حیاتی متفاوت در سرعت‌های مختلف روتور، با هم متفاوت است. یکی از سوالات کلیدی برای این مضووع نحوه شناسائی پارامترهای کنترلی غالب متحد (UDCP) است که می‌تواند در بهینه‌سازی کنترل و کاهش پیچیدگی مزارع بادی مقیاس وسیع کاربرد داشته باشد.

ایده: با استفاده از تکنیک PSO، یک روش کنترل بهینه برای توربین بادی همراه DFIG و بر اساس تحلیل حساسیت ارائه شود. از طریق تحلیل حساسیت با کمک تحلیل حساسیت مسیر حرکت و تحلیل حساسیت مقدار ویژه، UDCP قابل دستیابی است. سپس پاستفاده از الگوریتم بهینه‌سازی گروه ذرات را برای بهینه‌سازی این UDCP ها جهت بهبود عملکرد دینامیکی سیستم تولید بادی ارائه دهبید. مطالعات شبیه‌سازی و در محیط نرم‌افزار متلب/سیمولینک انجام می‌گیرد تا کارائی روش بیان شده به اثبات برسد.

مدل سیستم قدرت

به طور طبیعی، ده‌ها تا صدها توربین بادی در یک مزرعه بادی بزرگ موجود است. با توجه به کارهای تحقیقاتی پیشین، اگر کنترلر توربین‌های بادی به خوبی تنظیم شود، آنگاه بین توربین‌های بادی موجود هیچ برهمکنش متقابلی وجود نخواهد داشت. بنابراین، در این مقاله، مزرعه بادی با یک توربین بادی همراه سیستم DFIG نمایش داده می‌شود. شکل1 دیاگرام یک مزرعه بادی باس بی‌‌نهایت شبیه‌سازی شده در متلب/ سیمولینک را نشان می‌دهد.

یک مزرعه بادی 36 مگاوات شامل بیست و چهار توربین بادی 5/1 مگاواتی است که به یک سیستم توزیع 25 کیلوولت که توان را از طریق یک فیدر 25 کیلوولت و 30 کیلومتری به یک شبکه 120 کیلوولتی انتقال می‌دهد. این شبکه 120 کیلووات نشان دهنده یک باس بی‌نهایت برای مزرعه بادی است. توربین‌‌های بادی از یک DFIG استفاده می‌کنند که شامل یک ژنراتور القائی روتور سیم‌پیچی‌ و مبدل‌های ac/dc/ac مدولاسیون پهنای باند (PWM) مبتنی بر IGBT است. سیم‌پیچی استاتور به طور مستقیم به شبکه 60 هرتز متصل است درحالی که روتور از طریق مبدلac/dc/ac در فرکانس متغیر تغذیه می‌شود. مدل تشریحی سیستم توربین بادی DFIG در مقاله ارائه شود.