وبلاگ

مسائل پایداری، پیوستگی عمیقی با موضوعات قابلیت اطمینان، برنامه ریزی، بهینه سازی و حتی کیفیت توان در سیستم قدرت دارند. مسئله پایداری دارای جنبه های مختلفی است که از این میان، ناپایداری ولتاژ به عنوان یک معضل نسبتا جدید، گریبان گیر سیستم های قدرت امروزی است و از آنجا که وجود اغتشاشات، به خاطر خطای انسانی یا عوامل طبیعی، یک واقعیت اجتناب ناپذیر است، بروز ناپایداری ولتاژ ناشی از یک اغتشاش اولیه، باعث خاموشی های متعددی در شبکه های کشورهای مختلف شده است.
وقوع چند خاموشی وسیع در آمریکا و اروپا از جمله این وقایع است. در 14 آگوست 2003 (اواسط مرداد) یک حادثه خروج متوالی تجهیزات انتقال و تولید در سیستم به هم پیوسته شرق آمریکای شمالی منجر به خاموشی بیشتر بخش های ایالت نیویورک و قسمت هایی از پنسیلوانیا، اوهایو، میشیگان و انتاریوی کانادا شد. این خاموشی آمریکایی – کانادایی، تقریبا 50 میلیون نفر را در 8 ایالت آمریکا و 2 استان کانادا تحت تاثیر قرار داد. 63 گیگاوات بار قطع شد که تقریبا 11 درصد کل بار تأمین شده در این سیستم است. حین این اتفاق، 400 خط انتقال و 531 واحد تولیدی در 261 نیروگاه قطع شدند. بررسی های بعدی نشان داد این حادثه از نوع ناپایداری ولتاژ بوده است. ساعاتی قبل از وقوع این حادثه، مشکل تامین توان راکتیو در بعضی مناطق به وجود آمده بود.
نرم افزارهای تخمین حالت و آنالیز بلادرنگ پیشامد، اطلاعات کافی از حوادث در حال وقوع فراهم می کنند و ارزیابی «هشدار زود هنگام» را انجام می دهند. این نرم افزارها قبل از حادثه فوق و در طی آن دچار مشکل بودند.
تولید بادی را می توان به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده دانست. تولید پراکنده به تمام واحدهای تولید با حداکثر ظرفیت 50 تا 100 مگاوات گفته می شود که معمولا به شبکه توزیع متصلند و به طور مرکزی برنامه ریزی یا توزیع نمی شوند.
گزارشات اخیر حاکی از این است که تولید بادی در دنیا در سال های اخیر سریع ترین رشد را در بین منابع تولید برق تجربه می کند. سیستم انتقال دانمارک غربی یک مورد واقعی از یک سیستم قدرت بادی بزرگ است.
در ایران نیز با گسترش بازار برق و وجود مناطق بادخیز مناسب و سند چشم انداز 20 ساله توسعه کشور، الحاق مزارع باد بیشتر دور از انتظار نیست و هم اکنون بخش خصوصی برای احداث چند نیروگاه بادی اقدام کرده است. در سال 2008، 17 مگاوات به ظرفیت نصب شده

 کشورمان اضافه شده و مجموعا به 85 مگاوات در انتهای سال رسیده است.

هدف این پروژه بررسی تاثیر نیروگاه های بادی بر حد بارپذیری و پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم قدرت و راهکارهای مختلف موجود برای بهبود مشکلات ناشی از آنها و تاثیر عوامل مختلف مثل پارامترهای کنترل و نوع و محل نصب تجهیزات پشتیبانی توان راکتیو است. هرچند تمرکز اصلی بر روی مسائل مربوط به توربین های سرعت ثابت است، اما از مزایای توربین های نسل جدید که مجهز به ادوات الکترونیک قدرت هستند، نیز استفاده شده است.
ریشه مشکلات ناشی از نیروگاه های بادی را می توان در چند دسته قرار داد. اول متغیر و غیرقابل پیش بینی بودن سرعت باد، دوم ناتوانی نیروگاه های باد در تأمین توان راکتیو و سوم قرار گرفتن مزارع باد در قسمت های ضعیف شبکه و دور از مراکز بار.
در فصل اول، مسئله پایداری ولتاژ به همراه علل و راه حل های آن مطالعه شده و زمینه هایی که اخیرا در مراجع مورد توجه قرار گرفته معرفی شده است.
در فصل دوم، انواع توربین های باد و مشکلات مربوط به آنها از منظر شبکه و از منظر توربین مورد توجه قرار گرفته است و راه حل های موجود معرفی شده در مراجع، ارائه شده است.
فصل سوم، به توصیف ادوات FACTS به عنوان جبران سازهای دینامیک پرداخته و سیستم های ذخیره انرژی را به عنوان زیر شاخه ای از این تجهیزات معرفی کرده است.
در فصل چهارم، با هدف کشف تأثیر کیفیت اتصال به شبکه بر کار یک ژنراتور القایی و برای درک عمیق عملکرد یک ماشین القایی، منحنی های تغییرات کمیات مختلف الکتریکی نسبت به لغزش در شرایط متفاوت رسم شده است.
در فصل پنجم با ارائه نتایج مطالعه استاتیک و شبیه سازی حوزه زمان، انواع روش های موجود برای ارتقای پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم ضعیف، با یک مزرعه باد سرعت ثابت موجود، مورد بحث قرار گرفته و یک تکنیک جدید و مقرون به صرفه با تکیه بر استانداردهای بروز شده سیستم های دارای تولید بادی، ارائه شده است.
نهایتا در فصل ششم به کمک نتایج شبیه سازی به نتیجه گیری پرداخته شده است.

:

به طور خلاصه منابع تولید پراکنده (Dispersed-Generation) را می توان به عنوان منابع تولید توان الکتریکی که به شبکه های فوق توزیع و یا توزیع و یا به مصرف کننده های محلی متصل می شود تعریف کرد. این نیروگاهها عموماً ظرفیت تولید کمی به نسبت به ژنراتورهای بزرگ متصل به شبکه دارند. ولی به دلیل مزایا و کاربردهای خاص خود مورد توجه واقع شده است. در سالهای اخیر که تحولی در ساختار صنعت برق صورت گرفته و باعث شده است که کم کم سیستم های قدرت از ساختار سنتی به ساختار جدید با مالکیت خصوصی روی آورند اهمیت این گونه تولید به دلایل مختلفی از جمله زمان نصب و بهره برداری کوتاه هزینه نصب کم و راندمان بالا و… بیشتر شده است.

تحقیقات انجام گرفته به وسیله مؤسسه EPRI نشان می دهد که تا سال 2010 ، نزدیک به 25 درصد از تولیدات برق، توسط نیروگاههای تولید پراکنده انجام خواهند گرفت که این رقم طبق تحقیقات Natural Gas Faundation تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است.
وزارت انرژی آمریکا (Department of Energy)، تولید پراکنده را استراتژی قرن 21 می داند و این براهمیت این مسأله می افزاید منابع تولید پراکنده عمدتاً به شبکه های توزیع و یا فوق توزیع متصل می شوند و از آنجایی که این شبکه ها بصورت شعاعی هستند و کل شبکه بعد از پست فوق توزیع به عنوان یک مدار غیرفعال در نظر گرفته شده است. و در طراحی، امکان اتصال یک ژنراتور یا مولد در نظر گرفته نشده است. و همزمان با نصب واحدهای تولیدی کوچک (تولید پراکنده)، این شبکه ها به شبکه های فعال تبدیل می شوند، لذا نصب تولیدات پراکنده در سمت بار یا در طول فیدر فشار متوسط، تأثیر قابل توجهی بر توان عبوری، ولتاژ نقاط مختلف و… خواهد داشت. این تأثیرات می تواند در جهت بهبود وضعیت شبکه و یا عکس آن باشد و بنابراین باید قبل از نصب تآثیر آن را بر روی پروفیل ولتاژ- جریان خطوط- جریان اتصال کوتاه – قابلیت اطمینان پایداری گذرای سیستم، حفاظت سیستم، پایداری دینامیکی و… بررسی نمود.
همانطور که می دانید، هر سیستمی در کنار مزایای خود معایبی هم دارد و شبکه تولید پراکنده هم از این قاعده مستثنی نیست و از آنجایی که کشورهای جهان و نیز کشور ما، بسوی این گونه تولیدات پیش می روند، بررسی معایب و مزایای این سیستم می تواند مفید واقع شود.

:
كنترل امروزه یكی از پركاربردترین علوم در زمینه های صنعتی، پژوهشی نظامی و… می باشد. براین اساس انواع كنترل كننده های مختلف با كاربردهای مختلف و كارایی های متفاوت طراحی و تولید شده اند،كه هر كدام از این كنترل كننده ها در یك زمینه خاص مورد استفاده وسیع دارند. مهمترین و عملی ترین كنترل كننده های مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی بدون شك كنترل كننده های PID هستند. این كنترل كننده ها عملكرد بسیار مهمی دارند بعضی آنها كنترل فیدبك ایجاد می كنند و سعی می كنند با پیروی از مقادیر مرجع، یك سیگنال كنترلی كه متناسب با اختلاف بین مرجع و خروجی سیستم است تولید كنند. این كنترل كننده دارای سه قسمت تناسبی، انتگرالگیر، مشتق گیر می باشند كه هر قسمت عملیات مربوط به خود را انجام می دهد.
فصل اول
موتورهای DC و كنترل آنها
در این فصل به دلیل آنكه بحث اصلی سمینار در مورد موتورهای DC می باشد در موتور اعمال كنترل كه بر روی موتورهای DC انجام می شود بحث می كنیم.
1-1- روابط موتور DC
مدار معادل آرمیچر در شكل زیر نشان داده شده است.
در این مدار معادل داریم:

Va: ولتاژ اعمال شده به طرف پایانه های آرمیچر

Ia: جریان آرمیچر
Ra: مقاومت آرمیچر
Ea: ولتاژ القا شده در سیم پیچ آرمیچر (نیروی ضد محركه)
با توجه به شكل بالا داریم:
Va=Ea + Ra.Ia
اگر شار حاصله توسط هر قطب استاتور φf باشد در این صورت نیروی ضد محركه Ea از رابطه زیر محاسبه می شود.
Ea =kI .φf.w
كه در این رابطه w سرعت محور موتور است.
در لحظه راه اندازی كه موتور در حال سكون است Ea صفر است لذا طبق رابطه (1) جریان آرمیچر در لحظه راه اندازی بسیار زیاد است (Ra كوچك است) و ممكن است باعث سوختن سیم پیچ آرمیچر گردد. لذا در راه اندازی موتورهای DC باید از روش های خاصی استفاده كرد كه به موتور ضربه وارد نشود.

در سال های اخیر، ایده مواد مرکبی که دارای نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی منفی در فرکانس های معمول هستند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پر واضح است که پاسخ یک سیستم، در حضور میدان الکترومغناطیسی، تا حدود زیادی به وسیله خواص مواد تشکیل دهنده آن محیط مشخص می گردد. در این مجال، تلاش شده است که این ویژگی ها به وسیله پارامترهای ماکروسکوپیک، یعنی نفوذپذیری الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی u توصیف شوند.

در حالی که اغلب، یک ماده با چندین مقدار ثابت نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی (مستقل از فرکانس) توصیف می شوند. ولی در حقیقت

 ویژگی های مواد دارای وابستگی فرکانسی می باشند. انواع مختلفی از مدل ها برای توصیف پاسخ فرکانسی مواد وجود دارد. با در نظر گرفتن اینکه در یک محیط میدان الکتریکی غالب است یا میدان مغناطیسی، این مدل ها به چندین گروه تقسیم می شوند. اگر میدان مغناطیسی از میدان الکتریکی کوچکتر باشد به گونه ای که سیستم جهت تاثیر میدان الکتریکی قرار گیرد، حساسیت الکتریکی مدل را به سمت نفوذپذیری الکتریکی آن ماده سوق می دهد. حال اگر میدان الکتریکی از میدان مغناطیسی کوچکتر باشد، حساسیت مغناطیسی غالب بوده و نتیجه آن نفوذپذیری مغناطیسی است.

فصل اول به معرفی و تاریخچه تئوری های اصلی در فرامواد اختصاص دارد. در این فصل به تقسیم بندی مواد پرداخته می شود.
در فصل دوم قواعد کلی در مدل ساختارهای EBG ارائه شده است.
در فصل سوم به ساخت، آزمایش و کاربردهای ساختار EBG پرداخته می شود. در این قسمت روش های مختلف ساخت بررسی می شوند.
فصل چهارم بررسی مواد موثر بر EBG را شامل می شود. در این فصل کاربردهای آنتنی این دسته از مواد تحقیق شده است.
در فصل پنجم به کاربردهای آنتن های شامل فرامواد پرداخته می شود.
فصل ششم نیز به بررسی استفاده از فرامواد در خطوط انتقال اختصاص دارد.

در این مجموعه کوشش شده است تا درقسمت اول آن نمای کلی از خصوصیات و کاربرد های گوناگونی که CPM با h چندگانه داراست، به رشته تحریر درآید. در نخستین گام تجزیه به شکل PAM مدولاسیون فاز پیوسته با h چند گانه به عنوان بحثی زیربنایی بیان می شود. این تجزیه به شکل جملاتی عمومی می باشد که خود تابعی از اندازه الفبا، شاخصهای مدولاسیون و پالس فاز در یک آرایش خاص از CPM می باشد. تعداد پالسهای مورد نیاز برای ساختن دقیق سیگنال نسبت به طرح های h تکی افزایشی نشان می دهد که خود متناسب با تعداد شاخصهای مدولاسیون می باشد. پس از آن تقریبی ارایه می شود که به طور قابل ملاحظه ای تعداد پالسهای سیگنال را کاهش می دهد و نیز خطای میانگین مربع را برای یک مجموعه دلخواه از شاخصهای مدولاسیون، حداقل می کند.
سپس در مورد یک گیرنده MLSE بهینه و جدید برای CPM با h- چندگانه بحث می شود که برمبنای نمایش PAM پایه ریزی شده است. نیز چهار رویکرد مختلف برای ساختن گیرنده های غیر بهینه ای که به طور قابل ملاحظه ای تعداد جملات سیگنال را می کاهند، ارائه می شود. این تکنیکها را برای دو آرایش h چند گانه که امروزه مورد استفاده دارد،بکار برده و عملکرد گیرنده را با شبیه سازیهای کامپیوتری محاسبه می کنیم. بعنوان یک نمونه حالتهای ترلیس از 512به 32 و تعداد فیلترهای منطبق را از 96 به  3کاهش می یابد، که این امر تنها با تنزلی معادل 0/7dB انجام می شود. شبیه سازیها نشان می دهند که این کاهشها در پیچیدگی مزیت عملکرد آرایش های CPM با h- چند گانه نسبت به h تکی راحفظ می کنند. بخش اول این مجموعه بدین ترتیب به پایان می رسد. در بخش دوم وارد مبحث ARTM CPM رده 2 می شویم. ARTM یک مدولاسیون فاز پیوسته پاسخ جزئی با دو شاخص مدولاسیون می باشد که بعنوان استاندارد IRIG106-04 برای دور سنجی در علوم هوانوردی اتخاذ شده است. این شکل موج بدین خاطر انتخاب شده که تقریبًا به سه برابر کارایی طیف فرکانسی PCM/FM دست می یابد. هرچند که گیرنده بهینه به 128 فیلتر منطبق – با مقدار حقیقی – نیاز داشته و مسیر حالت شکل موج را با یک

 ترلیس 512 حالته و 2048 شاخه ادامه می دهد. تکنیکهای کاهش پیچیدگی گوناگونی به کار برده شده و نتایج افت در کارایی آشکار سازی به لحاظ کمی معین شده است. نشان داده شده که ترلیس 512 حالته کامل برای دستیابی به کارایی مطلوب آشکار سازی نیاز نمی باشد: دو وضعیت 32 حالته مختلف می یابیم که با 0.05dB اختلاف نسبت به حالت بهینه کار می کند. دو وضعیت 16 حالته مختلف می یابیم که با 0.1dB اختلاف نسبت به بهینه کار می کند و یک وضعیت 8 حالته که با 1/05dB اختلاف نسبت به بهینه عمل می کند. نتایج نشان می دهند که برای دستیابی به یک پیچیدگی حالت داده شده، ترکیبی مناسب از دو یا چند تکنیک کاهش پیچیدگی، عموماً به عملکرد بهتری از استفاده یک تکنیک کاهش پیچیدگی می انجامد. سپس به جهت مقایسه ای بین گیرنده های همدوس یا همزمان و نا همدوس یا غیر همزمان یک گیرنده ناهمدوس CPM پاسخ جزیی M سطحی و h چند گانه که براساس اصل تخمین دنباله بر مبنای الگوریتم ویتربی (VA) عمل می کند؛ ارایه می شود. اما یک کاهش قابل ملاحظه در پیچیدگی را نسبت به گیرنده بهینه همدوس تخمین دنباله با احتمال ماکزیمم (MLSE) عرضه می دارد. عملکرد گیرنده با شبیه سازیهای کامپیوتری بدست آمده که نشان از افت 1 تا 6 dB نسبت به گیرنده MLSE برای آرایشهای CPM دارد. این گیرنده در کاربرد هایی که کاهش پیچیدگی و استفاده از سخت افزار موجود مد نظر است، قابلیت خود را نشان می دهد.