عنوان پایان‌نامه
تحلیل پایداری و طراحی کنترل‌کننده برای ریزشبکه با بارهای توان ثابت در حالت جزیره ای و متصل به شبکه
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3009;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76664;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3009;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76664
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- دنا کریمی پورفرد
- استاد راهنما
- فرزاد رجایی سلماسی
- چکیده
- ریزشبکه‌ها با توجه به مزایایی که برای شبکه‌های قدرت فراهم می‌کنند، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و مسئله کنترل و پایداری آن‌ها از چالش‌های مهم تحقیقاتی به شمار می‌رود. از سوی دیگر، بارهای توان ثابت که در بسیاری از شبکه‌ها حضور دارند، می‌توانند عامل ایجاد ناپایداری و عملکرد نامطلوب در سیستم شوند. از این رو، مسئله تحلیل پایداری و طراحی کنترل برای ریزشبکه‌های جریان متناوب در حضور بار توان ثابت که دارای خاصیت ناپایدارکننده می‌باشد، در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است. مدل بار توان ثابت بدون در نظر گرفتن روش مرسوم تحلیل سیگنال کوچک و یا استفاده از خطی‌سازی، به‌صورت غیرخطی در نظر گرفته می‌شود. یکی از نقاط بارز قابل اشاره، تحلیل غیرخطی پایداری ریزشبکه شامل بار توان ثابت در دو حالت جزیره‌ای و متصل به شبکه سراسری بر اساس مدل فضای حالت سیستم با استفاده از معیار پایداری مطلق پوپوف می‌باشد. شرایط پایداری در این تحلیل به‌صورت شرط گرافیکی ساده وابسته به پارامترهای سیستم مطرح می‌شود. در ادامه، طراحی کنترل غیرخطی برای ریزشبکه همراه با بار توان ثابت در دو حالت جزیره‌ای و متصل به شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور، از ایده استفاده از بانک‌های خازنی و سلفی بهره می‌گیریم، به‌طوری‌که مقادیر خازن و سلف در بار محلی به‌عنوان عامل کنترل‌کننده برای پایدارسازی ریزشبکه به‌کار می‌رود. سپس با استفاده از قضیه پایداری لیاپانوف، شرایط پایداری سیستم به‌صورت نامعادلات ماتریسی خطی از پارامترهای سیستم به‌دست می‌آید. در ادامه، طراحی یک سیستم کنترلی جدید برای حذف حالت گذرا در انتقال ریزشبکه همراه با بار توان ثابت از حالت جزیره‌ای به حالت متصل به شبکه و برعکس انجام شده است. با در نظر گرفتن مکانیزم‌های کنترلی مناسب برای حصول همزمان‌سازی، از ایده خطی‌سازی فیدبک و سپس کنترل گام به عقب بلوکی در طراحی کنترل‌کننده استفاده می‌کنیم. نتایج شبیه‌سازی در هر بخش، کارآیی روش پیشنهادی را نشان می‌دهند.
- Abstract
- In this thesis for the first time, stability analysis and control design for a three-phase microgrid in the presence of constant power load (CPL) with destabilizing characteristics, is studied. Without using common small signal analysis or linearization techniques, the nonlinear model for CPL is considered. One of the main considerable points is the nonlinear stability analysis of microgrids with constant power load in islanded and grid-connected modes based on the state space model of the system, using Popov’s absolute stability criterion. In this analysis, the conditions for the stability of the system are obtained in the form of simple graphical conditions depending on the system parameters. In the sequel, nonlinear control design for a microgrid with CPL in both islanded and grid-connected modes is considered, which has not been investigated before. For this purpose, the idea of using inductor and capacitor banks is applied, so that the inductance and capacitance values in the local load operate as control manipulators to stabilize the microgrid. Then, the conditions for system stability are gained through Lyapunov stability theorem, resulting in linear matrix inequalities (LMI) depending on system parameters. Another novelty of this thesis is the designing of a new controller to omit the transient effects of transition from islanded to grid-connected mode and vice versa in a microgrid with constant power load. Considering proper control mechanisms to achieve synchronization, the control design is done using feedback linearization and block backstepping ideas. The simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed method in each part. Keywords: Microgrid, Constant power load, nonlinear control, Islanded mode, Grid-connected mode
