فهرست مطالب

عنوان                                                                            صفحه

چكيده

فصل اول – مقدمه

1-1- پيشگفتار.................................................................... 4

1-2- رئوس مطالب ................................................... 7

1-3- تاريخچه .................................................................. 9

فصل دوم : پايداري ديناميكي سيستم هاي قدرت

2-1- پايداري ديناميكي سيستم هاي قدرت................... 16

2-2- نوسانات با فركانس كم در سيستم هاي قدرت ............... 17

2-3- مدلسازي سيستمهاي قدرت تك ماشينه ................................ 18

2-4- طراحي پايدار كننده هاي سيستم قدرت (PSS) ............. 23

2-5- مدلسازي سيستم قدرت چند ماشينه........................ 27

فصل سوم: كنترل مقاوم

3-1-كنترل مقاوم ......................................................... 30

3-2- مسئله كنترل مقاوم..................................... 31

3-2-1- مدل سيستم..................................................... 31

3-2-2- عدم قطعيت در مدلسازي............................ 32

3-3- تاريخچه كنترل مقاوم......................................... 37

3-3-1- سير پيشرفت تئوري..................................... 37

3-3-2- معرفي شاخه هاي كنترل مقاوم............................... 39

3-4- طراحي كنترل كننده هاي مقاوم براي خانواده اي از توابع انتقال ...................... 45

3-4-1- بيان مسئله........................................... 45

3-4-2- تعاريف و مقدمات.......................................... 46

3-4-4-‌‌‌تبديل مسئله پايدارپذيري مقاوم به‌يك مسئله Nevanlinna–Pick ........ 50

3-4-5- طراحي كنترل كننده....................................... 53

3-5- پايدار سازي مقاوم سيستم هاي بازه اي .............. 55

3-5-1- مقدمه و تعاريف لازم............................................ 55

2-5-3- پايداري مقاوم سيستم هاي بازه اي........................... 59

3-5-3- طراحي پايدار كننده هاي مقاوم مرتبه بالا.............. 64

فصل چهارم  : طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي قدرت

4-1- طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي قدرت ..... 67

4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick .............. 69

برای سیستم های قدرت تک ماشینه .................................. 69

4-2-1- مدل سیستم................................................... 69

4-2-2- طرح یک مثال.................................................... 71

4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick................. 73

4-2-2- بررسی نتایج........................................................... 77

4-2-5- نقدی بر مقاله............................................................. 78

4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه ..... 83

4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه........ 83

4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه................................. 86

4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت........................ 90

4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله........................................ 93

4-4- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه ......... 95

4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی..................... 95

4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای........... 101

 4-4-3-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی........ 105

4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم....... 106

4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم.................... 110

4-5- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (2)............. 110

4-5-1- جمع بندی مطالب............................................ 110

4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار.............. 111

4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید...................... 113

4-5-4- نتیجه گیری......................................................... 115

فصل پنجم : استفاده از ورش طراحي جديد در حل چند مسئله

5-1- استفاده از ورش طراحي جديد در حل چند مسئله ................ 121

5-2- طراحي PSS‌هاي مقاوم به منظور هماهنگ سازي PSS  ها ...................... 122

 5-2-1- تداخل PSS‌ها .......................................... 122

5-2-2- بررسي مسئله تداخل PSS‌ها در يك سيستم قدرت سه ماشينه .............. 124

5-2-3- استفاده از روش طراحي بر اساس چند نقطه كار در هماهنگ ...................... 126

انتخاب مجموعه مدلهاي طراحي .................................... 127

5-2-4-‌مقايسه‌عملكرد دو نوع پايدار كننده به كمك شبيه سازي كامپيوتري......... 130

5-3- طراحي كنترل كننده هاي بهينه (  فيدبك حالت ) قابل اطمينان براي سيستم قدرت     132

 5-3-1) طراحي كننده فيدبك حالت بهينه ............................. 132

تنظيم كننده  هاي خطي .................................................. 133

 5-3-2-كاربرد كنترل بهينه در پايدار سازي سيستم هاي قدرت چند ماشينه........ 134

5-3-3-طراحي كنترل بهينه بر اساس مجموعه‌اي از مدلهاي سيستم .................... 136

 5-3-4- پاسخ سيستم به ورودي پله ..................................... 140

فصل ششم : بيان نتايج

6-1- بيان نتايج ............................................................... 144

6-2- پيشنهاد براي تحقيقات بيشتر............................................... 147

مراجع.......................................................................................... 148

ضميمه الف – معادلات ديناميكي ماشين سنكرون............................... 154

ضميمه ب – ضرايب K1 تا K6 .................................... 156

ضميمه پ – برنامه ريزي غير خطي................................ 158

چكيده :

توسعه شبكه هاي قدرت نوسانات خود به خودي با فركانس كم را، در سيستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هايي نسبتاً كوچك و ناگهاني در شبكه باعث بوجود آمدن چنين نوساناتي در سيستم مي شود. در حالت عادي اين نوسانات بسرعت ميرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معيني فراتر نمي رود. اما بسته به شرايط نقطه كار و مقادير پارامترهاي سيستم ممكن است اين نوسانات براي مدت طولاني ادامه يافته و در بدترين حالت دامنه آنها نيز افزايش يابد. امروزه جهت بهبود ميرايي نوسانات با فركانس كم سيستم، در اغلب شبكه هاي قدرت پايدار كننده هاي سيستم قدرت (PSS) به كار گرفته مي شود.

اين پايدار كننده ها بر اساس مدل تك ماشين – شين بينهايتِ سيستم در يك نقطه كار مشخص طراحي مي شوند. بنابراين ممكن است با تغيير پارامترها و يا تغير نقطه كار شبكه، پايداري سيستم در نقطه كار جديد تهديد شود.

موضوع اين پايان نامه طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي سيستم هاي قدرت است، به قسمي كه پايداري سيستم در محدوده وسيعي از تغيير پارامترها و تغيير شرايط نقطه كار تضمين شود. در اين راستا ابتدا به مطالعه اثر تغيير پارامترهاي بر پايداري
سيستم هاي قدرت تك ماشينه و چند ماشينه پرداخته مي شود. سپس دو روش طراحي كنترل كننده هاي مقاوم تشريح شده، و در مسئله مورد مطالعه به كار گرفته مي شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسي اين روش ها، يك روش جديد براي طراحي PSS ارائه مي شود. در اين روش مسئله طراحي پايدار كننده مقاوم به مسئله پايدار كردن
مجموعه اي از مدلهاي سيستم در نقاط كار مختلف تبديل مي شود. اين مسئله نيز به يك مسئله استاندارد بهينه سازي تبديل شده و با استفاده از روش هاي برنامه ريزي غير خطي حل مي گردد. سرانجام كارايي روش فوق در طراحي پايدار كننده هاي مقاوم براي يك سيستم قدرت چند ماشينه در دو مسئله مختلف (اثر تغيير پارامترها بر پايداري ديناميكي و تداخل PSS ها) تحقيق شده و برتري آن بر روش كلاسيك به اثبات مي رسد.