عنوان پایان‌نامه
کاهش تنش های ژنراتور سنکرون متصل به ریز شبکه جزیره ای ناشی از کوره قوس الکتریکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-قدرت-سیستم ها فشارقوی الکتریکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2900;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73568;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2900;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73568
- تاریخ دفاع
- ۲۴ فروردین ۱۳۹۵
- دانشجو
- یاشار کر
- استاد راهنما
- مجید صنایع پسند, مهدی داورپناه
- چکیده
- کوره قوس الکتریکی از جمله بارهای غیر خطی است که می تواند بر روی ژنراتورهای نزدیک به آن تاثیرات نامطلوبی داشته باشد. به دلیل ماهیت غیر خطی قوس الکتریکی و همچنین رخ دادن پدیده های تصادفی درون کوره قوس الکتریکی، توان مصرفی این کوره ها دارای نوسانات بسیارشدیدی می باشد که این نوسانات توان بر روی گشتاور وارده بر محور ژنراتور های نزدیک کوره تاثیر گذار می باشد. یکی از روشهای کارآمد برای بهبود قابلیت اطمینان در تغذیه بارهای صنعتی و همچنین کاهش هزینه های خرید برق، استفاده از مولدهای مقیاس کوچک در محل مصرف و اتصال آنها به شبکه ی توزیع می باشد. در ریز شبکه هایی که بار کوره قوس الکتریکی وجود دارد و به صورت منفصل بهره برداری می شود نوسانات توان مصرفی بار بایستی فقط توسط ژنراتورهای موجود در شبکه تامین شود، در حالیکه در صورت اتصال مولد به شبکه سراسری، بخش زیادی از این نوسانات توسط شبکه سراسری تامین خواهد شد. بنابراین در حالت منفصل تغییر مداوم توان بار الکتریکی، باعث نوسانی شدن گشتاور مکانیکی مولد و در نتیجه خستگی و کاهش عمر مولد و به ویژه محرک اولیه آن می شود. برای بررسی اثرات کوره قوس الکتریکی بر ژنراتور تغذیه کننده خود، مدل سازی دقیق کوره ضروری می باشد. در این پایان نامه، ضمن مدل سازی کوره قوس الکتریکی و مطابقت دادن آن با داده های اندازه گیری شده واقعی، به بررسی میزان نوسانات گشتاور مکانیکی ژنراتور سنکرون مقیاس کوچک در کارکرد جزیره ای آن در ریزشبکه پرداخته شده است. به عنوان اولین و مهم ترین راه کار برای کاهش تنش های مکانیکی وارد شده به ژنراتور، مقدار مناسب پارامتر های کنترل کننده ی محرک اولیه به نحوی تعیین می شود که (1) عملکرد دینامیکی سیستم به هنگام وقوع اغتشاش و یا تغییر نقطه ی مرجع کنترل کننده ها مناسب باشد، و (2) نوسانات مکانیکی ژنراتور سنکرون در حالت اتصال کوره قوس الکتریکی تا حد ممکن کاهش یابد. در مرحله ی بعد به عنوان روش تکمیلی استفاده از یک مولد اینورتری متصل به باتری، با یک سیستم کنترلی مناسب برای جبران نوسانات توان ژنراتور سنکرون پیشنهاد شده است و پارامترهای کنترل کننده های آن به نحوی مناسب تعیین شده اند که مقدار تنش های مکانیکی وارد بر ژنراتور، به مقدار قابل توجهی کاهش یابد.
- Abstract
- Electrical arc furnace (EAF) is a nonlinear load which can have detrimental effect on the nearby small scale synchronous generators (SSSGs). Due to its nonlinearity and randomness behavior, EAF power consumption consists severe fluctuations, and it can affect the exerted torque on the SSSG prime mover shaft. To improve the power supply reliability and also to reduce electricity expenditures, utilizing SSSGs is inevitable. In microgrids including EAF which operate in islanded mode, power fluctuations should be supplied by SSSG; however, when microgrid is connected to the upstream grid, much of this fluctuation will be supplied by the grid. Thus, in islanded mode power fluctuations lead to mechanical torque fluctuations which results in mechanical fatigue in the nearby SSSG and its asscociated prome mover that results in SSSG lifetime reduction. To investigate EAFs effect on the nearby SSSG, EAF should be modeled accurately. In this thesis, an EAF is accurately modeled and the developed EAF model is verified based on filed measurement studies. Furthermore, an actual islanded microgrid including an EAF and an SSSG is studied to quantize the effect of EAF fluctuations on the SSSG mechanical parameters based on the introduced appropriate indices. As the first and most important strategy to mitigate mechanical fatigue, prime mover controller parameters are such determined that (I) dynamic performance of system remains in desirable range in the face of disturbances or set point changes, (II) mechanical torque fluctuations decrease as much as possible. In the next step, as the complimentary method, utilizing an inverter based generator with appropriate control system to compensate SSSG power fluctuations is proposed, and its controller parameters are such determined to decrease mechanical fatigue and stress by considering its dynamic performance as well. Keywords: Electrical Arc Furnace (EAF), mechanical torque fluctuations, small scale synchronous generator (SSSG), Inverter based generator, dynamic performance, mechanical stress
