دانشگاه آزاد اسلامی
واحد خمینی شهر
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشدM.Sc
گرایش مهندسی برق- قدرت
کنترل زاویه خمش و ژنراتور توربین بادی با بهره گرفتن از کنترل کننده های مرتبه بالا وانتگرالی مود لغزشی
استاد راهنما:
دکتراحمد حاجی پور
استاد مشاور:
دکترمیلاد دولتشاهی
پاییز 93
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
چكیده
توربین های بادی به عنوان یکی از ابزار تولید انرژی الکتریکی از انرژی های تجدید پذیر و پاک مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. بحث کنترل توربین به منظور تولید توان بیشتر و مقرون به صرفه بودن استفاده از آن در برابر سوخت های فسیلی، روش های مختلف کنترلی را به چالش کشیده است. در پژوهش حاضر هدف استفاده از کنترل کننده های مود لغزشی به علت مقاوم بودن آن برای بهبود توان خروجی و تثبیت آن در مواقع لزوم می باشد. برای این منظور از کنترل کننده های انتگرالی برای بیشینه نمودن توان خروجی و نیز از کنترل کننده های مرتبه بالا برای تثبیت توان به منظور جلوگیری از آسیب دیدن توربین استفاده شده است. نتایج حاصل نشان دهنده عملکرد مناسب و مطلوب کنترل کننده های به کار رفته در سیستم می باشد. سیستم کنترلی ابتدا توان خروجی را به بیشینه ترین حالت خود می رساند و سپس برای جلوگیری از اسیب دیدن توربین آن را در مقدار مطلوب مورد نظر تثبیت می نماید. دقت عملکرد کنترل کننده در این سیستم با توجه به خروجی های بدست آمده مناسب می باشد و سیستم در کمتر از چند ثانیه کنترل می شود.
واژه های کلیدی:
توربین بادی، زاویه خمش، کنترل کننده مود لغزشی انتگرالی ، کنترل کننده مود لغزشی مرتبه بالا
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1 -3 -ژنراتورهای القایی قفس سنجابی (SCIG)……………………………………………………………….. 5
1 -4- ژنراتورهای القایی تغذیه دوبل (DFIG)……………………………………………………………………….6
1-5 ژنراتورهای سنكرون (EESG) …………………………………………………………………………………8
فصل 2- انرژی باد و مدلسازی توربین بادی: 28
3-1- ناحیه کارکرد توربین بادی.. 44
3-2- کنترل مود لغزشی مرسوم. 45
3-4- کنترل مود لغزشی انتگرالی.. 51
3-5- کنترل مود لغزشی پیچشی شدید. 54
3-6- کنترل مود لغزشی مرتبه 2. 56
4-1- مدل سرعت باد مورد استفاده. 58
4-2- مدل انتخابی برای توربین مورد استفاده. 59
4-3- کنترل کننده طراحی شده. 60
4-3-1- طراحی کنترل کننده زاویه خمش توربین.. 63
4-4- نتایج استفاده از کنترل کننده. 68
عنوان صفحه
جدول 1-1 مقایسه انواع ژنراتور………………………………………………………………………………………11
جدول 4‑1 پارامترهای مربوط به توربین.. 68
جدول 4‑2 ضرایب مربوط به کنترل کننده ها 68
عنوان صفحه
شکل 1‑1 توربین بادی اسمیت-آتنام[3] …………………………………………………………………….2…………
شکل 1-2 توپولوژی‌های مختلف توربین‌های بادی……………………………………………………………………..4
شکل 1-3 انواع ژنراتورهای مورداستفاده در توربین‌های بادی………………………………………………………….5
شکل 1-4 ژنراتور القایی قفس سنجابی………………………………………………………………………………………5
شکل 1-5 شمای مداری ژنراتور………………………………………………………………………………………………7
شکل 1-6 ژنراتورهای القایی تغذیه دوبل (DFIG)……………………………………………………………………….7
شکل 1-7ژنراتورهای سنكرون (EESG)…………………………………………………………………………………….8
شکل 1-8 ژنراتور مغناطیس دائم………………………………………………………………………………………………9
شکل 1‑9 راندمان ژنراتورهای مختلف…………………………………………………………………………………..12
شکل 1‑10 کنترل فرض شده مود لغزشی مرتبه دو[4] ……………………………………………………………..13 شکل 1‑11 کنترل فرض شده بر اساس رویتگر و کنترل کننده مواد لغزشی[5]………………………………..14
شکل1‑12کنترل کننده مود لغزشی فازی[6]……………………………………………………………………………..14
شکل1‑13 کنترل کننده مود لغزشی مرتبه 2 چند ورودی- چند خروجی……………………………………………… 16
شکل 1-14 نمای کنترل کننده به کار رفته در سیستم…………………………………………………………………18
شکل 1-15 کنترل کننده مود لغزشی توان اکتیو و راکتیو…… ……………………………………………………….19
شکل 1- 16 کنترل زاویه خمش توسط کنترل کننده مود لغزشی[15] ………………………………………….0..2
شکل 1-17 کنترل کننده ترکیبی به کاررفته بر روی توربین بادی[16]……………………………….21……….
شکل 1- 18 کنترل کننده مود لغزشی فازی همراه با شبکه عصبی توابع بنیادی شعاعی[17]………………..22
شکل 1-19 طرح سیستم کنترل توربین بادی [ 25]……………………………………………………………………..25
شکل 1-20 طرح کنترل کننده PIDبرای توربین بادی………………………………………………………..25……
شکل 1-21 طرح کنترل کننده LQG برای توربین بادی………………………………………………………..26..
شکل 1-22 طرح کنترل کننده چند متغیره…………… ………………………………………………………………..26
شکل 1-23 ضریب جذب نسبت به نرخ پیک سرعت [55]…………………………………………………….27
شکل 2‑1 انواع توربین های بادی……………………………………………………………………………………….29
شکل 2‑2 انواع توربین های بادی عمودی……………………………………………………………………………30
شکل 2‑3 توربین بادی افقی……………………………………………………………………………………………..31
شکل 2‑4 مد لسازی سرعت باد…………………………………………………………………………………………33
شکل 2‑ 5 نمودار سرعت باد……………………………………………………………………………………………..34
شکل 2‑6 نیروهای وارده بر پره……………………………………………………………………………………………..35
شکل 2‑7 مدل سازی سیستم متحرکه توربین بادی………………………………………………………………….38
شکل 2‑8 شمای داخلی محرک زاویه خمش……………………………………………………………………….42
شکل 3‑1 نواحی کاری توربین بادی…………………………………………………………………………………..45
شکل 3‑2 پدیده وزوز……………………………………………….…………………………………… 49
شکل 3‑3 شمایی از عملکرد مطلوب الگوریتم پیچشی شدید………………………………………………………55
شکل 4‑1 سرعت باد مدل شده………………………………………………………………58
شکل 4‑2 نمودار سرعت باد…………………………………………………………………69
شکل 4‑3 ضریب جذب توبین………………………………………………………………70
شکل 4‑4 ورودی زاویه خمش……………………………………………………………..70
شکل 4‑5 زاویه خمش…………………………………………………………………….71
شکل 4‑6 سرعت روتور…………………………………………………………………….72
شکل 4‑7 سرعت روتور و مقدار مطلوب ان در کنترل کننده زاویه خمش ………………………72
شکل 4‑ 8 دنبال کردن مطلوب جریان q روتور به منظور دریافت بیشترین توان……………………73
شکل 4‑9 توان اکتیو ژنراتور …………………………………………………………………………………………….73
شکل 4‑10 توان ایرودینامیک توربین………………………………………………………..74
شکل 4‑11 جریان کنترل شده توربین…………………………………………………………74
شکل 4‑12 توان راکتیو خروجی……………………………………………………………..75
فصل اول
پیشگفتار
فصل 1- مقدمه
1-1- پیشگفتار
با توجه به اهمیت بسیار زیاد انرژی در زندگی امروز و افزایش قیمت و نیز محدودیت سوختهای فسیلی موجود، دنیای امروز به سمت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر برای تولید انرژی الكتریكی مورد نیاز خود روی آورده است. انرژی باد در حال حاضر سریعترین رشد را در بین منابع انرژی الکتریکی داراست. در آمریکا که در حال حاضر حدود 1 درصد از انرژی الکتریکی ملی آن از انرژی باد تامین میگردد، ظرفیت تولید 20درصد از انرژی الکتریکی این کشور از انرژی باد بدون تغییر اساسی در شبکه توزیع برق وجود دارد. با وجود این هنوز مسائل حل نشده زیادی در مورد توسعه توان باد وجود دارد.[[i]]
انرژی باد برای مدت زمان زیادی است که مورد استفاده قرار گرفته است. اولین زمینه کاربردی آن در حدود 5000 سال قبل برای حرکت دادن قایقها در طول رودخانه نیل بوده است. اولین آسیاببادیهای ساده در اوایل قرن 7 در ایران برای اهداف آبیاری و نیز آسیابکردن دانهها استفاده شد. در اروپا از زمانی که کراسیدور[1] آسیابهای بادی را در حدود قرن 11 معرفی کرد، انرژی باد مورد استفاده قرار گرفت. سازهی آنها بر اساس چوب بود و برای محصورکردن باد آنها به صورت دستی آسیاب را حول ستون اصلی آن میچرخاندند. در سال 1745 وسیلهای با نام دم چتری[2] اختراع شد که به عنوان یکی از مهمترین پیشرفتها در تاریخچه آسیابهای بادی محسوب میشد. این وسیله به صورت اتوماتیک توربین را رو به باد میچرخاند. درپوشهای چوبی میتوانستند به صورت دستی یا اتوماتیک باز و بسته شوند تا مقدار ثابتی از باد را در سرعتهای متغیر باد محصور کنند. مفهوم پیشرفتهتر آسیابهای بادی در انقلابصنعتی بیان شد. میلیونها آسیاببادی در طی قرن نوزدهم در ایالات متحده آمریکا ساخته شد که دلیل افزایش چشمگیر استفاده از آن به خاطر پیشرفت در آمریکای غربی بود. خانههای جدید و کشاورزان نیاز به راههائی برای بیرون آوردن آب داشتند. روند انقلاب صنعتی بعدها باعث کاهش استفاده از آسیابهای بادی گردید.[[ii]]
[1] crusaders
[2] fantail
[[i]] J.H. Laks, L.Y. Pao, A.D. Wright, “Control of Wind Turbines: Past, Present, and Future”, American Control Conference, 2009, pp.2096 – 2103.
[[ii]] R.L. Hills, “Power from wind: a history of windmill technology.” Cambridge University Press, Cambridge, 1994
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
تعداد صفحه :94
قیمت :14700 تومان
