بخشی از مقاله
چکیده
افزایش توان منجر به رشد تکنولوژی جدیدی شده است که نقش گستردهای در شکل بازار انرژی آینده بازی میکند. از نقطه نظر محدودیتهای محیطی، توربین های بادی متصل به شبکه باعث افزایش قابلیت ارتقا سیستم میشود. توسعه انرژی بادی متناسب با محیط زیست است و نیاز به زمان ساخت کمتری دارد و هزینه ساخت آن رقابتی میباشد. انرژی بادی یکی از قابل رقابتترین منابع انرژی تجدید پذیر میباشد. این مقاله تاثیر کنترلرهای سیستمهای انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر - 1 - FACTS بر روی پایداری سیستم قدرت متصل با سیستم مبدل انرژی بادی را نشان میدهد. مدل ژنراتور بادی، مدل ژنراتور القایی از دو سو تعذیه با سرعت متغیر است.در این مقاله در ابتدا مدلسازی سیستم قدرت صورت میگیرد. این مقاله ابتدا تاثیر قطع کردن یکی از خطوط شبکه را بدون ادوات FACTS بررسی میکند و سپس تاثیر این قطع کردن را با وجود ادوات FACTS بررسی میکند. برای شبیه سازی از نرم افزار Psat تحت برنامه Simulink/Matlab استفاده شده است.
کلمات کلیدی: ژنراتور القایی از دو سو تغذیه، سیستم مبدل انرژی باد، سیستمهای انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر
1 مقدمه
همچنان که سی ستمهای قدرت به هم مت صل می شوند مناطق تولید احتمال دارند که دچار نو سان الکترومکانیکی شوند. این نوسانات در بسیاری از سیستمهای قدرت در سراسر جهان مشاهده شده است. این نوسانات ممکن است محدود به یک یا چند ژنراتور باشد، اگر این نوسانات کنترل نشوند ممکن است منجر به قطعی جمعی یا قسمتی از سیستمهای قدرت شود - Kumar. - et al,2011توسعه انرژی بادی متناسب با محیط زیست است و نیاز به زمان ساخت کمتری دارد و هزینه ساخت آن رقابتی میباشد. انرژی بادی یکی از قابل رقابتترین منابع انرژی تجدید پذیر میباشد. هر چند که توان بادی بعضی مضرات دارد . - al ,2005 Chai et - اکثر ژنراتورهای توان بادی، ژنراتورهای القایی ه ستند. ژنراتورهای القایی توان راکتیو را در حالت عادی جذب میکنند که باعث ناپایداری دینامیکی در سیستمهای قدرت میشود.
اکثراً دو نوع مدل ژنراتور بادی وجود دارد که به طور وسیعی کاربرد دارند. این دو نوع ژنراتور عبارتند از: ژنراتور القایی قفسه سنجابی و ژنراتور القایی از دو سو تغذیه - DFIG - 1
برای این شبیه سازی دینامیکی، DFIG مورد استفاده قرار میگیرد. این ژنراتورها نسبت به ژنراتورهای القایی سرعت ثابت دارای مزایایی میباشد، که عبارتند از:
▪ دریافت انرژی مساعد
▪ افزایش کیفیت توان
▪ کاهش استرسهای مکانیکی
بهبود میرا سازی نو سانات احتمالی بوجود آمده و به عبارتی بهبود پایداری در سی ستم قدرت و یا به عبارت دیگر کاهش زمان لازم برای میرا شدن نوسانات یکی از کارهای اصلی است که سیستم کنترل شبکه قدرت باید آن را انجام دهد. برای سالهای طولانی، پایدارسازهای سیستم قدرت - PSS - 2، یکی از بهترین کنترل کنندههایی بودند که در نیروگاهها برای میرا سازی نوسانات استفاده شده است . نقش اصلی PSS تولیدیک سیگنال اضافی و مکمل که به عنوان ورودی به سیستم تحریک ژنراتور وارد شده و میرایی نوسانات ایجاد شده در روتور را افزایش دهد.
با وجود اینکه PSS اصلیترین و پرکاربردترین میراساز استفاده شده در سیستمهای قدرت است اما این کنترل کننده تنها برای میراسازی مدهای محلی سیستم که مربوط به نوسان واحدهای نیروگاهی یک نیروگاه نسبت به بقیه سیستم قدرت است مورد ا ستفاده قرار میگیرد. علاوه بر مد محلی، در مطالعات پایداری، مد بین ناحیهای نیز مطرح می شود. مد بین ناحیهای مربوط به نوسانهای تعدادی ماشینهای سنکرون در یک بخش سیستم نسبت به ماشینهای سنکرون سایر بخشها است. این شرایط زمانی اتفاق میافتد که دو یا چند بخش شامل تعدادی ماشین سنکرون به هم به وسیله خطوط ارتباطی ضعیف به یکدیگر متصل شده باشند.
برای میراسازی این مدها، پایدارسازPSS به تنهایی قادر به پاسخگویی نیست. پس از توسعه ادوات الکترونیک قدرت و پیدایش جبران سازهای مبتنی بر این ادوات و مبدلهای منبع ولتاژ، در ب سیاری از نقاط دنیا، برای میرا سازی نو سانات بین ناحیهای از ادواتFACTS، از جمله SSSC، UPFC و STATCOM با روش های کنترلی مختلف ا ستفاده شده ا ست. در مقاله - Freitas - and Morelato, 2001 مدل سازی ادوات مختلف FACTS برای مطالعات شبیه سازی به منظور کنترل و پایداری سیستمهای قدرت ارایه شده است. در این مقاله، رفتار دینامیکی ادوات الکترونیک قدرت از قبیلSSSC، STATCOM و UPFC بر اساس مدل های تزریقی شرح داده شده است.در مقاله - Nabavi and Iravani,2002 - کاربرد UPFC برای میراسازی نوسانات سیستم قدرت با استفاده از یک روش ویژه مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله - Moris at al , 2003 - کاربرد UPFC برای میراسازی نوسانات ارایه شده است.
در این مقاله بهینه سازی ژنتیک پارامترهای یک کنترل کننده فازی برای UPFC با استفاده از الگوریتم ژنتیک اصلاح شده به منظور بهبود پایداری گذرای سیستم قدرت ارایه شده است. نتایج شبیهسازیهای کامپیوتری روی یک سیستم قدرت 12 شینه، 4 ماشین و دو ناحیه ای با UPFC نصب شده در آن، کاربرد روش پیشنهادی در افزایش میرایی نوسانات با استفاده از UPFC را تایید میکند.مقاله - Farsangi at al, 2004 - ، انتخاب سیگنالهای ورودی منا سب برای کنترل ادوات FACTS به منظور میرا سازی نو سانات یک سی ستم قدرت مورد برر سی قرار داده ا ست. در این مقاله، تحلیل کنترل پذیری ورودی -خروجی برای تعیین منا سبترین سیگنالهای ورودی برای ادوات الکترونیک قدرت از جمله SVC، SSSC و UPFC به منظور د ستیابی به میرایی بهتر و بی شتر نو سانات داخلی سی ستم قدرت ا ستفاده شده ا ست. مطالعه انجام شده در این مقاله یک بار روییک سی ستم کوچک با یک وسیله FACTS و یک بار روییک سیستم بزرگ مجهز بهSVC، SSSC و UPFC انجام شده است.
نتایج شبیهسازی انجام شده نشان داده شده است که سیگنالهای ورودی انتخاب شده با روش بیان شده برای مدلهای بین ناحیهای پاسخگو هستند.مقاله - Natesan and Radman, 2004 - ، اثرات سه کنترل کننده FACTS یعنیSSSC، STATCOM و UPFC را بر پایداری ولتاژهای سیستم قدرت مورد مطالعه قرار داده است. در این مقاله، با استفاده از یک سیستم آزمایشی 6 شینه اثرات این کنترل کنندهها روی پایداری ولتاژ آزمایش شده است و نتایج شبیه سازی نشان میدهد که این کنترل کننده ها به صورت قابل توجهی حدود پایداری سیستمهای قدرت را افزایش میدهند.در این شبیه سازی برای پایداری دینامیکی سی ستم قدرت با وجود توربینهای بادی از ادوات FACTS ا ستفاده می شود. این ادوات عبارتند از:
▪ SVC
▪ UPFC
.2مدلسازی سیستم قدرت و توربین بادی
.1,2مدلسازی و اساس توربین بادی
در حالت عادی یک توربین بادی یک گ شتاور مکانیکی بر روی شافت چرخ شی ایجاد میکند در حالی که ژنراتور الکتریکی بر روی همان شافت چرخشی به منظور تولید یک گشتاور الکترومغناطیسی مخالف، کنترل میشود. معادلات توان و گشتاور برای توربین بادی عبارتند از:
