بار هزینه راه اندازی و نصب نیاز داشته و انرژی رایگان، با هزینه اندک تعمیرات و نگه داری به شبکه تا مدت طولانی تحویل می دهد. مشکل عمده نیروگاه های توان بالای متصل به شبکه قدرت، وابستگی توان تولیدی شبکه به شرایط آب و هوایی می باشد که رفع این مشکل با کنترل فرکانس شبکه با روش های هوشمند و استفاده از تجهیزات با سرعت بالا و همچنین استفاده از نیروگاه ذخیره انرژی به صورت کاملا بهینه انجام پذیر می باشد .در اینجا سعی بر طراحی یک سیستم کنترلی هوشمند برای کنترل فرکانس یک شبکه الکتریکی قدرت، تشکیل یافته از تولید هیبرید خورشید، گاز و ذخیره ساز باتری، می باشد. این سیستم کنترلی هوشمند به صورت خودکار ضرایب کنترلی را برای نیروگاه گازی و باتری محاسبه می نماید. در این روش برای تعیین مقادیر ضرایب کنترل کننده فازی از روش الگوریتم پرندگان استفاده شده که موجب بهینه سازی هر چه بهتر معیار خطا برای به دست آوردن ضرایب کنترل کننده فازی شده است. مدل سیستم کنترل فازی در متلب دارای انعطاف در شبیه سازی محیط سیمولینک نمی باشد و در حین انجام سیولینک شبکه نمی تواند، مقادیر رنج های ورودی و خروجی فازی را تغییر دهد. در این پایان نامه تمام کد های فازی و توابع عضویت در محیط متلب نوشته شده است و با توابع دیگر به سیستم شبکه قدرت سیمولینک اتصال پیدا کرده و نتایج را در حافظه می تواند ذخیره داشته باشد. تمام اجزا نیروگاه خورشیدی به طور کامل شبیه سازی شده از مدل کردن یک سلول تا پنل خورشیدی و اتصال چندین هزار پنل به یکدیگر تست شده و مدار ردیاب حداکثر توان نیروگاه خورشیدی شبیه سازی شده و تعیین مقدار سلف و خازن آن با شبیه سازی تعیین گشته شده است و تعداد سوییچینگ مبدل بوست سیستم با الگوریتم ردیابی و مشاهده[1] استفاده شده است. به منظور بررسی، ابتدا شبکه قدرت به صورت بلوک کنترلی لاپلاس مدل شده و بار را تغییر می دهیم. همان طور که نتایج را مشاهده می کنیم در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان زمان نشست نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر انتگرالگیر ساده بهبود یافته است. پیک حداکثر خطای فرکانس در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر انتگرالگیر ساده نیز بهبود یافته است. سپس اجزاء دینامیکی به طور کامل مدل شده در شبیه سازی، کارایی استراتژی پیشنهادی را مشاهده کرده و با روش های دیگر مقایسه می نماییم. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر رفتار دقیق شبکه قدرت می باشد در نتیجه امکان ناپایداری در سیستم وجود داشته با این حال الگوریتم هوشمند جواب های مقدار کنترل قازی را محاسبه کرده و نتایج نشان دهنده کارایی بالای روش پیشنهادی می باشند.



فصل اول 1
مقدمه و کلیات تحقیق 1
1-1 مقدمه 2
1-1-1 مشخصات نیروگاه خورشیدی: 2
1-1-2 مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی: 3
1-1-2-1 مطالعات در ایران: 3
1-1-2-2 تولید برق بدون نیاز به انرژی های دیگر: 3
1-1-2-3 عدم احتیاج به آب زیاد : 3
1-1-2-4 عدم آلودگی محیط زیست 3
1-1-2-5 امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای: 4
1-1-2-6 استهلاک کم و عمر زیاد: 4
1-1-2-7 عدم احتیاج به متخصص 4
1-1-3 مشکلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه: 4
1-1-4 کنترل فرکانس شبکه: 5
1-1-5 اهداف کنترل فرکانس شبکه قدرت: 5
1-1-6 شبیه سازی شبکه قدرت برای کنترل فرکانس شبکه متصل به نیروگاه خوشیدی: 6
1-1-7 لزوم استفاده نیروگاه ذخیره انرژی در شبکه: 7
1-1-8 روش کنترلی هوشمند استفاده شده و معیار اندازه گیری انحراف فرکانس: 7
1-1-9 مزیت روش پیشنهادی 7
1-1-10آنچه پیشرو داریم: 8
فصل دوم 9
ادبیات موضوع 9
مقدمه: 10
2-1 کنترل فرکانس از دیدگاه کنترلی 10
2-1-1 کنترل کننده PI. 10
2-1-2روش دو درجه ی آزادی در کنترل داخلی :. 11
2-2روش های کنترل هوشمند 12
2-2-1الگوریتم ژنتیک 12
2-2-2 الگوریتم جستجوی گرانشی 14
2-2-3 بهینه سازی گروهی پرندگان :. 15
2-2-4 شبکه عصبی مصنوعی :. 16
2-2-5کنترل منطق فازی 19
2-2-5-1خود سازماندهی کنترل فازی 24
2-2-5-2الگوریتم ژنتیک در مدل فازی برای کنترل بار فرکانس 24
2-3روش کنترل با منطق فازی: 27
2-4سیستم کنترل فرکانس: 31
2-5 مدل ذخیره انرژی : 32
2-6 مدل اینورتر برای تولید DC/AC 34
فصل سوم 35
روش تحقیق 35
3-1 مقدمه: 36
3-2مدل فازی: 36
3-2-1:قسمت های مختلف یک سیستم فازی 36
3-2-2مدل کنترلر ترکیب فازی با PI: 39
3-3 الگوریتم بهینه سازی گروه پرندگان: 40
3-4 کاربردی ازPSO در ریاضیات: 41
3-5 تشریح عملکرد پیدا کردن ضرایب کنترلر فازی و کنترلر PI و بهبود کارایی: 43
فصل چهارم 48
محاسبات و 48
یافته های تحقیق 48
4-1مقدمه 49
4-2-1 مدل شبیه سازی شده به صورت بلوک کنترلی با توابع لاپلاس: 49
4-2-2 مدل شبیه سازی شده کامل شبکه قدرت: 50
4-3 پنل خورشیدی: 51
4-4 مشخصه های پانل فتوولتائیک: 51
4-5 مدل و مشخصات سیستم فتوولتاییک: 52
4-6مدل ردیابی حداکثر توان 54
4-7 مدار داخلی مبدل بوست شبیه سازی شده در متلب : 58
4-8 الگوریتمMPPT: 59
4-8-1روش کنترل P&O: 59
4-8-2 روش هدایت افزایشی: 59
4-8-3دنبال کننده حداکثر توان(MPPT): 60
4-8-4 الگوریتمMPPT شبیه سازی شده در متلب : 61
4-9 مدل اینورتر: 62
4-10 مدل اینورتر شبیه سازی شده در متلب : 63
4-11 مدل واحد: 65
4-12مدل کردن نیروگاه گازی: 65
4-13 مدل بار: 66
4-14 مدل موتور محرک: 66
4-15مدل گاورنر: 66
4-16مدل خط ارتباطی: 68
4-17مدل ذخیره ساز انرژی : 68
4-18 مقایسه PI-FUZZYدر مدل بلوکی بدون باتری: 69
4-19 مقایسه کنترلرها در حضور تمام تجهیزات در مدل بلوکی: 70
حال مدل فازی را در شرایط گوناگون بررسی می کنیم : 71
4-20-1بدون حضور خورشید و باتری: 71
4-20-2 با حضور باتری : 72
4-20-3 نتایج با حضور نیروگاه خورشید و باتری : 75
فصل پنجم 80
نتیجه گیری و پیشنهادات 80
5-1 نتیجه گیری : 81
5-2 پیشنهادات: 82




فهرست اشکال، نمودارها و جداول

شکل 2-1 ساختارTDF-IMC12
شکل 2-2 مدل کردن برای الگوریتم ژنتیک.14
شکل 2-3 کنترلر سیستم قدرت تک منطقه ای. 15
شکل 2-4 عملکرد بهینه سازی pso16
شکل 2-5 یک لایه شبکه عصبی.18
شکل2-6 نمای پایه یک شبکه فازی19
شکل 2-7 سیستم تولید قدرت منطق فازی پایه مرکزی.21
شکل2-8 توابع عضویت کنترل فازی22
شکل2-9 مدل فازی برای مرجع23
شکل2-10معماری کنترل فازی خود سازماندهی شده .24
شکل 2-11 مسیر برای آموزش در طرح الگوریتم ژنتیک25
شکل 2-12 نمودار کلی یک سیستم قدرت دو منطقه27
شکل2- 13ساختار پایه ای از یک سیستم کنترل فازی28
شکل2-14 توابع فازی برای کارکرد مدل MPPT28
شکل 2-15 اتصال دو سیستم دارای MPPT مجزا به یکدیگر30
شکل2-16 شماتیک ساختار سیستم قدرت31
شکل 2-17 مدل یک BES در شبکه قدرت..32
شکل 2-18 اجزاء مدل یک BES به صورت بلوک دیاگرامی.33
شکل 2-19 مدار بایاس از اینورتر منبع ولتاژی.34
شکل 2-20 سوییچ زنی PWM برای یک فاز برای جریان.34
شکل3-1 توابع عضویت سیستم فازی نمونه37
شکل 3-2 مدل PI-FUZZY39
شکل 3-3 مقادیر تصادفی برای ردیابی تابع هدف در الگوریتمPSO.41
شکل 3-4 عملکرد بهینه سازی pso .42
شکل 3-5 توابع عضویت فازی برای یک متغییر ورودی.43
شکل 3-6 نمودار فرکانس با نواحی تشخیص برای کنترل کننده فازی44
شکل 3-7 مقدار دهی به ضرایب فازی ساز45
شکل 3-8 الگوریتم پیشنهادی برای محاسبه ضرایب47
شکل 4-1 سیستم بلوکی مدل لاپلاس 50
شکل4-2 مدل شبیه سازی کامل شبکه.50
شکل 4-3 مدل مداری سلول خورشیدی.51
شکل 4-4 شبیه سازی نیروگاه خورشیدی با مدار بوست و کنترلر مبدل dc/ac با اینورتر و سلف
خطوط در متلب53
شکل 4-5 شبیه سازی سلول خورشیدی و ماژول خورشیدی در متلب53