فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………….1
فصل اول:آشنایی با پدیده های کیفیت توان
1-1:مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………2
1-2:عوامل تاثیر گذار بر افزایش اهمیت موضوع کیفیت برق……………………………………………………2
1-3 :کیفیت توان چیست؟…………………………………………………………………………………………………..3
1-4 :طبقه بندی پدیده های کیفیت توان………………………………………………………………………………..4
1-4-1 :حالتهای گذرا…………………………………………………………………………………………………….4
1-4-1-1 :حالتهای گذرای ضربه ای………………………………………………………………………4
1-4-1-2 :حالتهای گذرای نوسانی…………………………………………………………………………4
1-4-2 :تغییرات بلند مدت ولتاژ…………………………………………………………………………………….5
1-4-2-1 :افزایش ولتاژ………………………………………………………………………………………..5
1-4-2-2 :کاهش ولتاژ………………………………………………………………………………………..5
1-4-2-3:قطعی های دائم……………………………………………………………………………………..6
1-4-3 :تغییرات کوتاه مدت ولتاژ…………………………………………………………………………………..6
1-4-3-1 :قطعی های کوتاه مدت…………………………………………………………………………..6
1-4-3-2 :فرو رفتگی ولتاژ……………………………………………………………………………………6
1-4-3-3 :برآمدگی ولتاژ………………………………………………………………………………………7
1-4-4 :اعوجاج شکل موج……………………………………………………………………………………………8
1-4-4-1 :جابجاییDC…………………………………………………………………………………………8
1-4-4-2 :هامونیک ها………………………………………………………………………………………….8
1-4-4-3 :هامونیک های میانی………………………………………………………………………………..9
1-4-5 :برش ولتاژ…………………………………………………………………………………………………………9
1-4-6 :نوسانات ولتاژ………………………………………………………………………………………………….10
1-4-7 :فلیکر ولتاژ………………………………………………………………………………………………………11
1-4-7-1 :عوامل ایجاد فلیکر……………………………………………………………………………….12
1-4-7-2 :اثرات فلیکر………………………………………………………………………………………..13
1-4-7-3 :روشهای کاهش فلیکر…………………………………………………………………………..14
1-5 جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..15
فصل دوم:آشنایی با ادوات FACTS
2-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….16
2-2:معرفی جبرانساز Var استاتيك SVC……………………………………………………………………………16
2-2-1:كاربردهاي SVC ……………………………………………………………………………………………..17
2-2-2:رايجترين انواع SVC…………………………………………………………………………………………17
2-3:معرفی و شبیه سازی جبرانساز استاتيک STATCOM……………………………………………………18
2-3-1:کاربردهای STATCOM……………………………………………………………………………………19
2-3-2:شبیه سازی STATCOM…………………………………………………………………………………..19
2-3-3:مقايسه STATCOM و SVC…………………………………………………………………………….22
2-4:معرفی خازن سري كنترل تريستوري TCSC………………………………………………………………….24
2-4-1:اهداف جبرانسازي خطوط انتقال توسط خازنهاي سري………………………………………….24
2-4-2ميراكردن رزونانس زير سنكرون (SSR) ………………………………………………………………..24
2-5:معرفی ترانسفورماتور شيفت دهنده فاز PST…………………………………………………………………25
2-5-1:کاربردهای PST………………………………………………………………………………………………..26
2-5-2:كاربردهاي ديناميكي و گذرا……………………………………………………………………………….26
2-6:معرفی جبرانسازي سري سنكرون استاتيك SSSC…………………………………………………………26
2-6-1:کاربرد های SSSC……………………………………………………………………………………………27
2-7: معرفی كنترلكننده يكپارچه توان UPFC……………………………………………………………………..27
2-8:معرفی كنترلكننده توان بين خطوط(IPFC) ………………………………………………………………….28
فصل سوم:آشنایی با سیستمهای بادی تولید انرژی الکتریکی
3-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….30
3-2:تاریخچه توربین های بادی………………………………………………………………………………………….30
3-2-1:تولید انرژی مکانیکی…………………………………………………………………………………………31
3-2-2:تولید انرژی الکتریکی………………………………………………………………………………………..31
3-3:مشخصه های انرژی بادی……………………………………………………………………………………………33
3-4:فن آوری توربین های بادی…………………………………………………………………………………………38
3-5:عملکرد توربین های بادی از نظر سرعت……………………………………………………………………..38
3-5-1:توربین های بادی سرعت ثابت…………………………………………………………………………….39
3-5-2:توربین های بادی سرعت متغییر……………………………………………………………………………40
3-5-2-1:توربین های بادی با تغییرات سرعت محدود………………………………………………41
3-5-2-2:توربین های بادی سرعت متغییر با ژنراتور القایی تغذیه دوبل (DFIG)…………42
3-5-2-3:توربین های بادی سرعت متغییر با مبدل فرکانسی با توان کامل……………………..43
3-6:کنترل آیرودینامیکی توربین های بادی…………………………………………………………………………..45
3-6-1:کنترل ایستا (Stall Control) ……………………………………………………………………………..45
3-6-2:کنترل زاویه پره (Pitch Control) ………………………………………………………………………45
3-6-3:کنترل ایستای اکتیو (Active Stall Control) ……………………………………………………….46
3-7:ژنراتور های توربین های بادی…………………………………………………………………………………….46
3-7-1:ژنراتور القایی……………………………………………………………………………………………………47
3-7-1-1:ژنراتور القایی قفس سنجابی…………………………………………………………………..47
3-7-1-2:ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده……………………………………………………….48
3-7-2:ژنراتور سنکرون ……………………………………………………………………………………………..49
3-7-2-1:ژنراتورهای سنکرون روتور سیم پیچی شده(WRSG)………………………………50
3-7-2-2:ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم(PMSG)………………………………………….50
3-7-3:ژنراتور DC…………………………………………………………………………………………………….51
3-7-4:ژنراتورهای ولتاژ بالا………………………………………………………………………………………..52
3-8:کاربرد الکتروینک قدرت در توربین های بادی………………………………………………………………52
3-8-1:راه انداز نرم(Soft Starter) ……………………………………………………………………………….52
3-8-2:بانک خازنی……………………………………………………………………………………………………..53
3-8-3:یکسوساز و اینورتر……………………………………………………………………………………………53
3-8-4:مبدل فرکانس……………………………………………………………………………………………………54
3-9:جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..55
فصل چهارم:انتشار فلیکر و طراحی فلیکرمتر
4-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….56
4-2تخمین نوسانات ولتاژ………………………………………………………………………………………………….57
4-3:اندازه گیری شدت فلیکر کوتاه مدت و بلند مدت………………………………………………………….58
4-4:آزمایش عملکرد فلیکرمتر……………………………………………………………………………………………62
4-5:ارزیابی فلیکر در شبکه متصل به بارهای مختلف……………………………………………………………63
4-6:حدود مجاز فلیکر ولتاژ در سطوح مختلف ولتاژ…………………………………………………………….64
4-7:مدت زمان لازم برای اندازه گیری فلیکر………………………………………………………………………..64
4-8:فواصل زمانی اندازه گیری فلیکر برای شرکت های برق………………………………………………….65
4-9:حدود مجاز تزریق فلیکر توسط مشترکین……………………………………………………………………..65
4-10:مشخصه یک نوسان ولتاژ نمونه…………………………………………………………………………………66
4-11:ارزیابی فلیکر توربین های بادی متصل به شبکه در استانداردIEC 61400-21………………….67
4-11-1:بهره برداری پیوسته………………………………………………………………………………………..68
4-11-2:عملیات کلید زنی…………………………………………………………………………………………..69
فصل پنجم:شبیه سازی و تحلیل نتایج
5-1:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….71
5-2:توصیف مدل……………………………………………………………………………………………………………..71
5-3:مدل سازی در سیمولینک…………………………………………………………………………………………….73
5-4:تحلیل نمودارها………………………………………………………………………………………………………….77
5-4-1:تغییرات توان اکتیو و راکتیو قبل و بعد از اتصال STATCOM……………………………….77
5-4-2:زوایای پره ها قبل و بعد از اتصال STATCOM…………………………………………………..78
5-4-3:اندازه گیری مقادیر فلیکرمتر قبل و بعد از اتصال STATCOM………………………………79
5-5:جمع بندی………………………………………………………………………………………………………………..82
نتیجه گیری
نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………83
منابع
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………..84
پیوست ها
پیوست ها………………………………………………………………………………………………………………………..86
فهرست جدول ها
عنوان جدول صفحه |
جدول (4-1): خلاصه‌اي از مهمترين تفاوتهاي بين SVC و STATCOM…………………………………………….23جدول (3-1):انواع توربین های بادی بر اساس مکانیم کنترل توان و نوع کنترل سرعت…………………………….45جدول(4-1):مشخصات سیگنالهای تست برای آزمایش فلیکرمتر……………………………………………………………63جدول(4-2):حدود مجاز فلیکر در شبکه…………………………………………………………………………………………….64جدول (4-3):مقادیر پارامترهای فلیکر برای انواع مختلف توربین بادی……………………………………………………70 |
فهرست نمودارها
عنوان جدول صفحه |
شکل (1-1):شکل موج ولتاژ ضربه بر روی موج سینوسی………………………………………………………………………………….4شکل (1-2): شکل موج حالت گذرای نوسانی بر روی موج سینوسی………………………………………………………………….5شکل (1-3):شکل موج قطعی کوتاه مدت ولتاژ………………………………………………………………………………………………….6شکل(1-4):شکل موج فرورفتگی ولتاژ……………………………………………………………………………………………………………..7شکل (1-5):شکل موج برآمدگی ولتاژ……………………………………………………………………………………………………………………………..7شکل(1-6):شکل موج هارمونیکی به همراه هارمونیک های مربوطه……………………………………………………………………..8شکل(1-7):شکل موج برش ولتاژ…………………………………………………………………………………………………………………10شکل (1-8):تغییرات پله ای مقدار موثر ولتاژ………………………………………………………………………………………………….10شکل (1-9):تغییرات تصادفی مقدار موثر ولتاژ……………………………………………………………………………………………….10شکل (1-10):شکل موج فلیکر……………………………………………………………………………………………………………………..11شکل(1-11):شکل موج فلیکر ولتاژ حاصل از کوره قوس الکتریک…………………………………………………………………..13شکل (1-12):منحنی محدوده فلیکر قابل مشاهده و آزار دهنده طبق استانداردIEEE 141-1993…………………………….14شکل (2‑1) :ساختمان SVC و مشخصه V-I آن…………………………………………………………………………………………….16شکل (2-2): انواع SVC………………………………………………………………………………………………………………………………18شکل (2-3):STATCOM و مشخصه V-I آن…………………………………………………………………………………………………19شکل(2-4):مدل پایداری گذرا STATCOM با کنترل ولتاژ PWM……………………………………………………………………20شکل(2-5):کنترل ولتاژPWM یک STATCOM…………………………………………………………………………………………….21شکل(2-6):مدل حالت دائمی……………………………………………………………………………………………………………………….21شکل(2-7):محدودیتهای کنترلSTATCOM………………………………………………………………………………………………….22شکل 2-8 مقايسه مشخصه V-I، SVC و STATCOM……………………………………………………………………………………23شکل( 2-9): TCSC و نمودار P-V……………………………………………………………………………………………………………..25شکل( 2-10 ):PST و نمودار فازوري ولتاژ……………………………………………………………………………………………………26شکل(2-11): ساختار SSSC……………………………………………………………………………………………………………………….27شکل( 2-12): UPFC و ناحيه كاري چند نوع FACTS در صفحه P-Q…………………………………………………………….28شکل( 2-13): ساختار IPFC………………………………………………………………………………………………………………………..29شکل (3-1):طیف فرکانسی سرعت باد………………………………………………………………………………………………………….34شکل (3-2):منحنی توان مکانیکی توربین بر حسب سرعت روتور در سرعت های مختلف باد……………………………..36شکل (3-3):منحنی توان خروجی توربین 1500 کیلووات با کاهش آنی توان………………………………………………………37شکل (3-4): منحنی توان خروجی توربین 1500 کیلووات با کاهش آرام توان…………………………………………………….37شکل (3-5):محدوده عملکرد توربین های بادی با سرعت متغییر و ثابت……………………………………………………………39شکل (3-6):توربین های بادی سرعت ثابت و نحوه اتصال آن به شبکه……………………………………………………………40شکل (3-7):توربین های بادی با تغییر سرعت محدود با استفاده از تغییر مقاومت روتور…………………………………….42شکل(3-8):توربین بادی سرعت متغییر با ژنراتور القایی تغذیه دوبل………………………………………………………………….43شکل (3-9):توربین های بادی سرعت متغیر با مبدل فرکانسی با توان کامل………………………………………………………..44شکل(3-10):شمای کلی راه انداز نرم…………………………………………………………………………………………………………….53شکل (4-1):تغییرات شار نوری یک لامپ حبابی با تغییر کوچکی در اندازه ولتاژ……………………………………………….56شکل (4-2):مشخصه درک فلیکر برای تغییرات مربعی شکل ولتاژ اعمال شده به یک لامپ 60 وات…………………57شکل (4-3):نمایی از عملیات تعیین شاخص کوتاه مدت فلیکر………………………………………………………………………..58شکل(4-4):ساختار دستگاه اندازه گیری شاخص فلیکر UIE…………………………………………………………………………….59شکل (4-5):پاسخ دامنه فیلترهای فلیکرمتر……………………………………………………………………………………………………..60شکل (4-6):روش ارزیابی تابع احتمال تجمعی(CPF) ………………………………………………………………………………….60شکل(4-7):نمای کلی از بلوک های یک فلیکرمتر…………………………………………………………………………………………..62شکل (4-8): اندازه گیری شده از یک کوره القایی…………………………………………………………………………………….62شکل (4-9):مدل تاثیر بار بر روی ولتاژ شبکه…………………………………………………………………………………………………63شکل (4-10):منحنی تغییر ولتاژ موثر بر حسب زمان……………………………………………………………………………………….67شکل (5-1):کنترل کننده تناسبی-انتگرالی………………………………………………………………………………………………………72شکل(5-2):شماتیک اتصال توربین بادی سرعت ثابت به شبکه…………………………………………………………………………73شکل(5-3):بلوک های تولید ولتاژ لحظه ای در مدل فازوری مطلب…………………………………………………………………..73شکل(5-4):سیستم مدلسازی شده برای اتصال یک توربین به شبکه در سیمولینک……………………………………………….74شکل(5-5):مشخصات ژنراتور و توربین مورد استفاده در مدل سیمولینک…………………………………………………………..75شکل(5-6):مدار(a)=q axis و(b)=d axis…………………………………………………………………………………………………..76شکل (5-7):توان اکتیو قبل و بعد از اتصال STATCOM ……………………………………………………………………………….77شکل (5-8):توان راکتیو قبل و بعد از اتصال STATCOM ……………………………………………………………………………..78شکل (5-9):توان راکتیو ژنراتور بعد از اتصال STATCOM ……………………………………………………………………………78شکل (5-10):زوایای پره های توربین قبل و بعد از اتصال STATCOM ………………………………………………………….79شکل(5-11):میزان Pst اندازه گیری شده در قبل و بعد از اتصال STATCOM ………………………………………………….79شکل(5-12):اندازه گیری میزان U، U0 و Uhp در قبل و بعد از اتصال STATCOM ……………………………………………80شکل(5-13):اندازه گیری میزان S در قبل و بعد از اتصال STATCOM ……………………………………………………………81شکل(5-14):اندازه گیری میزان Ubw و Uwدر قبل و بعد از اتصال STATCOM ………………………………………………..81شکل(5-15):اندازه گیری میزان Uq در قبل و بعد از اتصال STATCOM ………………………………………………………….81 |
