عنوان پایان‌نامه
طراحی سیستمهای کنترل مقاوم به منظور کاهش هارمونیک در ریز شبکه های برق
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3136;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79731;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3136;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79731
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- اسحاق کارگر
- استاد راهنما
- فرزاد رجایی سلماسی, تورج عباسیان نجف آبادی
- چکیده
- به دلیل بازدهی پایین نیروگاه ها و وجود تلفات در خطوط انتقال در تولید متمرکز مرسوم برق و از طرفی رفع حدودی موانع و مشکلات تولید برق از انرژی های پاک(خورشیدی، بادی و غیره)، استفاده از این نوع منابع انرژی تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته و موجب بوجود آمدن ساختاری تحت عنوان ریزشبکه شده است. یک ریزشبکه، مجموعه ای از منابع انرژی غیرمتمرکز است، که به صورت هماهنگ جهت فراهم نمودن انرژی(الکتریکی- حرارتی)، قابل اطمینان و سازگار با محیط زیست مورد بهره-برداری قرار می گیرد. معمولا ریزشبکه ها به شبکه اصلی برق متصل هستند که این موضوع بدلیل عدم وجود انرژی های پاک به صورت پیوسته، اتفاق می افتد. وجود تجهیرات الکترونیک قدرت به همراه بارهای غیرخطی متصل به شبکه مانند یکسوسازها، اینورترها، لامپ های قوسی و کوره های القایی، موجب ایجاد جریان های غیرسینوسی در ریزشبکه گشته است. از طرفی استانداردهایی وجود دارد که اجازه ی اتصال ریزشبکه با میزان هارمونیک بالا را به شبکه برق اصلی نمی دهند. با توجه به اینکه انرژی الکتریکی تولیدی تعدادی از منابع تجدیدپذیر به صورت DC می باشد، برای اتصال به شبکه برق اصلی نیازمند استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت می باشند که با کنترل مناسب این تجهیزات می توان به میزان هارمونیک مطلوب و استاندارد در کل شبکه رسید. در این پایان نامه فرض شده است که یک منبع تولید پراکنده با انرژی الکتریکی تولیدی DC توسط یک مبدل منبع ولتاژ، به شبکه اصلی متصل شده است. سپس کنترلر مقاومی مبتنی بر تئوری کنترل H_? در دستگاه قاب ساکن جهت کنترل جریان و کاهش میزان هارمونیک جریان تزریقی به شبکه اصلی در حضور بار غیرخطی نامتعادل طراحی شده است. این مبدل منبع ولتاژ به وسیله ی یک فیلتر LCL، به شبکه اصلی وصل شده است. در این ریزشبکه جریان بار غیرخطی نامتعادل، به عنوان یک اغتشاش وارد بر سیستم در نظر گرفته شده و کنترلر مقاومی جهت کاهش تاثیر این جریان بر جریان تزریقی به شبکه اصلی طراحی شده است. همچنین در این پایان نامه، یک تابع وزنی عملکردی برای طراحی کنترلر مقاوم و عملکرد مناسب آن در مقابل هارمونیک-های فرد پیشنهاد شده است. برای بررسی عملکرد کنترلر مقاوم طراحی شده، یک کنترلر تناسبی –رزونانسی نیز طراحی و با کنترلر مقاوم مقایسه شده است. در نهایت شبیه سازی های انجام شده در نرم افزار متلب/سیمولینک نشان می دهد که کنترلر مقاوم طراحی شده میزان هارمونیک جریان تزریقی به شبکه را به خوبی بهبود می بخشد و عملکرد مناسب تری نسبت به کنترلر تناسبی-رزونانسی مرسوم، در کاهش میزان اعوجاج هارمونیکی کل دارد.
- Abstract
- Nowadays electrical energy production from clean energy resources is more noticeable than conventional power plants. This is because of low efficiency of common power plants and losses in transformation lines in central power generation method. Solution to some problems of electrical power generation from clean energy resources ( sun, wind and etc. ) produced a new concept as micro grid. A micro grid is a collection of some distributed generation resources that work together to produce clean and reliable energy ( electrical- thermal ). Clean energies are not accessible continuously and consequently micro grids are connected to main grid. Power electronic equipments and nonlinear grid connected loads such as rectifiers, inverters, arch lamps and inductive furnaces make the grid current non sinusoidal. Also there are some standards which will not allow to connect micro grids with high harmonic to main grid. Electrical power of some types of renewable energy resources is DC and this needs power electronic equipments for connecting resources to main grid and by controlling these power electronic devices, defined limitation of harmonics in standards can be achieved. In this thesis a distributed generation resource with DC electrical power production has been assumed and connected to main grid using a voltage source converter. After that a controller based on H_? theory has been designed to control harmonics of injected grid current in presence of unbalanced and nonlinear loads. This voltage source converter is connected to main grid using a LCL filter. Current of unbalanced and nonlinear load has been assumed as a disturbance and a robust controller is designed to reduce its effect on injected grid current. Also in this thesis, a performance weighting function for robust controller and improving its performance against harmonics has been proposed. A Proportional-Resonance controller is designed and compared with robust controller to show good performance of robust controller. Finally, simulations of designed plant and controller in Simulink show better performance of designed robust controller against Proportional-Resonance controller in harmonic reduction of injected grid current. Keywords- Micro Grid, Harmonic, Unbalanced and Nonlinear Load, Robust Controller, Voltage Source Converter
