بخشی از مقاله
-1 چکیده
امروزه، تقاضای روزافزون برای مصرف انرژی الکتریکی باعث شده است تا سیستم های قدرت در مرز پایداری خود عمل کنند. این امر باعث شده است تا حاشیه پایداری و قابلیت اطمینان شبکه ها بشدت کاهش یابد. برای رفع این مشکل متخصصین استفاده از FACTS را پیشنهاد داده اند. در این مقاله طراحی یک کنترل کننده تکمیلی مبتنی بر کنترل پیش بین مدل در UPFC برای بهبود حاشیه پایداری سیستم قدرت پیشنهاد داده شده است.
از انجا که شبکه قدرت اساسا سیستمی چند ورودی-چند خروجی است ، لذا انتخاب مسیر مناسب بین ورودی-خروجی برای بکار گیری کنترل کننده تکمیلی میراساز حائز اهمیت خواهد بود. در این تحقیق برای انتخاب کوپلینگ مناسب ورودی-خروجی از مفاهیم SVD و RGA استفاده خواهد شد. نتایج شبیه سازی که در نرم افزار MATLAB انجام شده است، موثر بودن استراتژی انتخاب ورودی-خروجی و طراحی کنترل کننده تکمیلی میراساز بر مبنای MPC را نمایش می دهد.
-2 مقدمه:
خاموشی های وسیع در اروپا و آمریکا نشان میدهند که علیرغم پیشرفت در زمینه طراحی سیستم های قدرت، این سیستم ها هنوز هم در نزدیکی مرزهای پایداری خود عمل می کنند و لذا بهبود عملکرد و انجام مطالعات دینامیکی این سیستم ها ضروری به نظر میرسد.بطور خلاصه میتوان گفت که ادوات FACTS به علت مشخصه کنترلی که داراهستند می تواننددر بهبود پایداری سیستم های قدرت موثر باشند.
مبدل منبع ولتاژ مبتنی بر ادوات FACTS تکنولوژی جدید انتقال و مدیریت سیلان توان است. یکی از مهمترین ادوات FACTS که در سال های اخیر مورد توجه محققین صنایع توان قرار گرفته است، کنترل کننده یکپارچه سیلان توان - - UPFC می باشد. این کنترل کننده توانایی کنترل مستقل توان های اکتیو و راکتیو در مسیرهای انتقال را داشته و می تواند جهت تنظیم ولتاژ در باس های مورد نظر و همچنین تنظیم امپدانس خطوط انتقال بکار گرفته شود.
در حال حاضر تلاش می کنیم تا با تعریف استراتژی های کنترلی مناسب ، از این کنترل کننده برای بهبود عملکرد دینامیکی شبکه قدرت نیز استفاده کنیم. این امر منوط به طراحی کنترل کننده تکمیلی در UPFC بوده و نیازمند انتخاب سیگنال های مناسب ورودی-خروجی است. یکی از کنترل کننده هایی که می تواند در این راستا نقش مناسبی را ایفا کند، کنترل پیش بین مدل است.
-3 مدلسازی سیستم قدرت تحت مطالعه و کنترل پیش بین مدل
-3-1 مدلسازی
سیستم قدرت تحت مطالعه این مقاله در شکل - - 3-1 نمایش داده شده است. همانطور که ملاحظه می گردد بخش های مختلف شفت توربین-ژنراتور با نماد های G - ژنراتور سنکرون - نمایش داده شده است. ژنراتور از طریق راکتانس ترانسفورماتور - 1 - به خط انتقال مجهز به UPFC متصل شده است. مبدل های سری و موازی UPFC با اندیس های مدولاسیون و زاویه فاز , نمایش داده شده اند. امپدانس خط 2 می باشد که مجموعه UPFC و ژنراتور سنکرون را به باس بی نهایت با ولتاژ متصل می کند.
جهت پرهیز از اطاله کلام از ذکر جزییات ضرایب معادل در این چکیده خودداری می شود. کلیه ضرایب که توضیحی در مورد آنها داده نشده است، بصورت کامل درمتن مقاله آورده شده است. در شکل - 3-1 - مولفه های , , , نسبت مدولاسیون و زاویه فاز سیگنال کنترلی هر یک از مبدل های منبع ولتاژ می باشد و بعنوان ورودی های سیستم UPFC در نظر گرفته می شوند.
شکل1-3 سیستم قدرت تک ماشینه مجهز به UPFC
مدل دینامیکی کامل سیستم قدرت تک ماشینه متصل به باس بی نهایت و مجهز به UPFC را می توان با معادلات زیر توصیف نمود.
ورودی و خروجی ماشین، ثابت اینرسی ، ضریب میرایی، سرعت سنکرون، زاویه و سرعت روتور، ولتاژهای تحریک، میدان داخلی و ترمینال ماشین، ثابت زمانی مدار باز میدان، راکتانس گذرا و راکتانس ها در محورهای d و q ، گین و ثابت زمانی تحریک کننده و ولتاژ مرجع هستند. با ترکیب معادلات فوق و خطی سازی روابط می توان فضای حالت سیستم را بصورت زیر نوشت:
3-2 روشهای انتخاب ورودی -خروجی در سیستم قدرت
3-2-1 مشاهده پذیری، کنترل پذیری و تست پوپوف-بلویتچ-هاتوس - PBH -
کنترل پذیری مشخص می کند که چگونه متغیرات حالت سیستم که توصیف کننده عملکرد سیستم می باشند، توسط ورودی ها دچار تغییر می شوند. مشاهده پذیری نیز امکان تعیین حالتها از روی خروجی را مشخص می کند. تست PBH برای ارزیابی رنک ماتریسهای زیر بکار گرفته می شود
