بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر تعداد میکروشبکههای متصل به شبکه سراسری بر پایه انرژیهای تجدیدپذیر در سیستم قدرت روبه افزایش بوده و اهمیت یکپارچهسازی تولیدات پراکنده افزایش یافته است. به دلیل استفاده از مبدلهای الکترونیک قدرت برای اتصال میکروشبکه به شبکه سراسری، هارمونیک بسیاری وارد شبکه میشود. در این پایاننامه برای حذف هارمونیکها و افزایش کیفیت ولتاژ و جریان خروجی اینورتر از یک اینورتر سه سطحی جهت اتصال میکروشبکه به شبکه سراسری استفاده شده است.
برای کنترل اینورتر سه سطحی از روش کنترل تطبیقی PI فازی استفاده شده است که سرعت پاسخگویی بالا بههمراه عملکرد مناسب، بههنگام تغییرات ناگهانی بار را دارد. در شرایط تغییرات ناگهانی و بزرگ بار، میکروشبکه از شبکه سراسری جدا شده و در حالت جزیرهای عمل میکند. عمل قطع و وصل مجدد میکروشبکه به شبکه باید سریع انجام گیرد. برای اینکار، یک روش ساده با سرعت بالا ارائه شده است. در روش پیشنهادی، دامنه ولتاژ و زاویه فاز هردوشبکه مقایسه شده و در صورت خروج از حالت سنکرونیزم، میکروشبکه از شبکه جدا میشود. وصل مجدد میکروشبکه زمانی انجام میشود که میکروشبکه با شبکه سراسری سنکرون باشد. نتایج حاصل از شبیهسازی بیانگر صحت روش پیشنهادی میباشد.
-1 مقدمه
کنترلکنندههای PID بدلیل سادگی و توانایی بهبود پاسخگذرا و خطای ماندگار سیستم بطور همزمان در طول چندین دهه به طور گستردهای در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. موفقیت یک کنترلکننده PID بستگی به انتخاب مناسب از بهرههای PID دارد. انتخاب بهرههای PID که قادر باشند راندمان بهینهای را برای آن فراهم نمایند کار سادهای محسوب نمیشود. در عمل، بهرهها معمولا با استفاده از تجربه اشخاص خبره و بر پایه تعدادی قواعد کلی استخراج می-گردند که بهطور معمول در عمل ثابت هستند. در نتیجه، چنین کنترل کنندهای در مقابل پیشامدهای غیرقابل پیشبینی شبکه دچار ضعف و عدم پاخگویی سریع میشود.
برای رفع این مشکلات روشهای بسیاری مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته است که یکی از روشهای پرکاربرد، استفاده از کنترلکننده فازی میباشد. کنترلکننده فازی قدرت و دقت کافی و نیز عملکرد بهتری نسبت به کنترلکننده PID برای کنترل سیستم با دینامیک متغیر و مدل رفتاری نامشخص را دارد. مزیت دیگر کنترلکنندههای فازی مدت زمان کم جهت رسیدن به مقدار هدف با Overshoot کم میباشد. با این حال، کنترلکننده PID توانایی بهتری برای کنترل و مینیمم کردن خطای ماندگار سیستم دارد.
در نتیجه، تلاشهای زیادی بهمنظور ترکیب این دو کنترلکننده برای تولید یک کنترلکننده ترکیبی با عملکرد بهتر برای سیستمهایی با دینامیک پیچیده صورت گرفته است. کنترلکننده PID تطبیقی فازی یکی از جدیدترین کنترل کننده های ترکیبی بوده که با تعیین پارامترهای کنترلکننده PID متغیر با زمان عمل میکند. کنترلکننده فازی دارای سه خروجی است، که ضرایب کنترلکننده PID را بر اساس تغییرات زمان و دینامیک سیستم تولید میکند. ورودیهای کنترلکننده فازی، سیگنال خطا - E - t و نرخ تغییرات آن - - W - میباشد.
در این پایاننامه بدلیل وجود نویز زیاد در سیستم از بهره مشتق-گیر صرفنظر شده است. در بخش بعدی ابتدا مروری بر هر دو کنترلکننده فازی و PI داشته و سپس کنترلکننده تطبیقیPI فازی بررسی میشود. در بخش دیگر روش هوشمند پیشنهادی برای قطع میکروشبکه از شبکه سراسری به هنگام ورود و خروج بار بزرگ و عمل وصل مجدد پس از رفع حالت گذرا و سنکرون نمودن میکروشبکه با شبکه سراسری مورد مطالعه قرار خواهد گرفت
-2اهداف مشخص تحقیق
-1 بهبود کیفیت ولتاژ و جریان میکروشبکه
-2 بهبود عملکرد اینورتر به هنگام کلید زنی
-3 کنترل هوشمند تولید میکروشبکه در بارهای مختلف
-3فرضیههای تحقیق
-1 ارائه روش کنترلی هوشمند برای میکروشبکه
-2 کنترل کننده تطبیقی فازی سبب بهبود عملکرد میکروشبکه می شود.
-3 کنترل کننده تطبیقی فازی نسبت به PI عملکرد سریعتری دارند.
-4طراحی و پیادهسازی کنترلکننده تطبیقی PI فازی
کنترلکنندههای تطبیقی دارای ساختار غیرخطی خاص میباشند که برای سیستمهای متفاوت یکسان است و از دانش درباره دینامیکهای سیستم و استراتژیهای کنترل میتواند استفاده کند. در حالی که چنین دانشی در کنترل تطبیقی کلاسیک در نظر گرفته نمیشود. کنترلکننده تطبیقی به کنترلکنندهای گفته میشود که بتواند خود را با تغییرات غیرقابل پیشبینی در سیستم وفق دهد. این مفهوم همواره مورد توجه بوده است زیرا سیستمی که تطبیقپذیری زیاد داشته باشد میتواند خود را علاوه بر تغییرات محیطی با خطاها و عدم قطعیتهای معقول وفق داده و عیبهای اجزای درون سیستم را برطرف کند؛ به این ترتیب ضریب اطمینان شبکه افزایش خواهد یافت.
سیستم رابط فازی - FIS - به روش ممدانی برای کنترلکننده PI فازی تطبیقی با استفاده از جعبه ابزار نرمافزار MATLAB طراحی شده است. سیستم کنترلی دارای دو ورودی که در بخش قبل اشاره شد بوده و نیز دارای دو خروجی KP - و - KI میباشد. پایگاه قواعد فازی دارای 49 قاعده میباشد که برای هر یک از FIS ها مورد استفاده قرار میگیرد. در میکروشبکه مورد مطالعه، کنترلکننده تطبیقی برای کنترل جریان در حلقه کنترل جریان اینورتر سه سطحی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. سیگنال خطای ورودی به کنترلکننده تطبیقی - E - t - - دربازه [-2,2] میباشد، و برای خروجیها 1,1 K P و 60,60 K I هستند که با توجه به مشخصه کنترلی سیستم مورد مطالعه تعیین گردیدهاند. در این پایاننامه از موتور استنتاج ضرب، فازیساز منفرد و غیرفازیساز میانگین مراکز استفاده شده است. جداول جستجو برای هر یک از FISها در جدولهای 1-3 و 2-3 ارائه شده است.
جدول .1-3 جدول جستجو برای KP
جدول .2-3 جدول جستجو برای KI
در شکل 6-3 نمودار بلوک دیاگرامی کنترلکننده تطبیقی PI فازی نشان داده شده است.
شکل.6-3 بلوک دیاگرام کنترلکننده تطبیقی PI فازی
-5کلیدزنی هوشمند کلید اصلی میکروشبکه
میکروشبکه قادر به عملکرد در دو حالت متصل به شبکه سراسری و نیز حالت جزیرهای میباشد. تغییر بین این دو حالت را حالت گذرا میگوییم. به هنگام ورود و خروج بار بزرگ درسمت شبکه سراسری و تضعیف ولتاژ شبکه، کلید اصلی میکروشبکه باید بسرعت میکروشبکه را از شبکه سراسری جدا نماید. حالت گذرا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است زیرا در این هنگام، عمل قطع کلید اصلی به علت اطمینان از اینکه بارهای متصل به میکروشبکه گذرای قابل توجهی احساس نکنند، باید بسیار سریع انجام شود. این امر مستلزم شناسایی سریع در شبکه میباشد.
