یک روش بهینه‌سازی پارامترهای پایدارسازهای سیستم قدرت تک ماشینه با استفاده از الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته برق و با عنوان یک روش بهینه‌سازی پارامترهای پایدارسازهای سیستم قدرت تک ماشینه با استفاده از الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی در 90 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده تحقیق یک روش بهینه‌سازی پارامترهای پایدارسازهای سیستم قدرت تک ماشینه با استفاده از الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی :

پایدارساز سیستم قدرت به منظور بهبود میرایی سیسم قدرت در حین اغتشاشات فرکانس پایین به سیستم تحریک افزوده می‌شود. برای سیستم‌های قدرت با ابعاد بزرگ که شامل تعداد زیادی از ژنراتورهای متصل به هم می‌باشد، تنظیم پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت، به دلیل وجود مدهای نوسانی متعدد با میرایی کم، فرایندی پیچیده و سخت خواهد بود و از آنجا که تغییرات پیوسته بار باعث تغییر در مدهای نوسانی و میزان میرایی آن‌ها می‌گردد، این امر تنظیم پارامترهای را دشوارتر خواهد نمود. در طول چند دهة اخیر روش های متعددی شامل روش های خطی و کلاسیک و روش های غیرخطی مبتنی بر الگوریتمهای هوشمند و فراابتکاری در فرایند تنظیم پارامترهای پایدارساز بکار گرفته شده است اما تاکنون در این مطالعات از الگوریتم جستجوی هارمونی استفاده نشده است. بررسی دینامیکی سیستم تک ماشینه متصل به شین بی‌نهایت، از این جهت حائز اهمیت است که یک نمونه کوچک از رفتار کل سیستم قدرت بوده و امکان تصمیم‌گیری و ارائه الگوریتم‌های جامع را برای کل سیستم قدرت فراهم می‌آورد. در مطالعات دینامیکی سیستم تک ماشینه سعی می‌گردد تنظیم پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت به ازای یک نقطه غالب در سیستم صورت پذیرفته که میرایی مدهای بحرانی به ازای آن نقطه حداکثر بوده و درصدی از خطا به ازای نقاط کار دیگر پذیرفته می‌شود. در حقیقت پایدارساز سیستم قدرت به منظور بهبود وضعیت دینامیکی و پایداری سیگنال کوچک سیستم بر روی ژنراتورها نصب می‌گردد. برای بررسی اغتشاشات فرکانس پایین در سیستم قدرت نیاز به یک مدل دقیق و جامع از سیستم وجود خواهد داشت که رفتار دینامیکی سیستم، ژنراتور و اجزاء آن را به خوبی نشان دهد. از این رو در این پایان‌نامه در ابتدا به کمک خطی‌سازی معادلات دیفرانسیلی و استفاده از بیان فضای حالت سیستم، مدل دینامیکی سیستم بدست آمده است. سپس روشی برای طراحی پایدارساز سیستم قدرت و تنظیم پارامترهای آن مبتنی بر الگوریتم جستجوی هارمونی ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم جستجوی هارمونی اصلاح شده در تنظیم پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت تک ماشینه، کارایی تقریباً بهتری نسبت به سایر روشهای موجود دارد.

کلیدواژه: پایدارساز سیستم قدرت، الگوریتم جستجوی هارمونی، سیستم قدرت، پایداری سیگنال کوچک، سیستم قدرت تک ماشین، معادلات فضای حالت.

سرفصل‌های پایان‌نامه

با توجه به موضوع انتخابی، این پایان‌نامه در پنج فصل ارائه شده است. در فصل دوم، مروری اجمالی بر تعاریف پایداری و پایداری سیگنال کوچک در سیستم قدرت انجام شده و به مطالعات صورت گرفته در زمینه طراحی پایدارسازهای سیستم قدت، پرداخته می‌شود. همچنین چگونگی مدل‌سازی سیستم و اجزاء آن شرح داده می‌شود. در فصل چهارم، روش پیشنهادی بر روی شبکه نمونه پیاده‌سازی شده است تا، کارآمدی روش پیشنهادی مبنی بر طراحی پایدارساز سیستم قدرت برای سیستم قدرت به منظور افزایش میرایی مدهای نوسانی، بررسی گردد.

در نهایت، در فصل پنجم به بیان نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهاداتی برای ادامه کار پرداخته شده است.

فهرست مطالب تحقیق یک روش بهینه‌سازی پارامترهای پایدارسازهای سیستم قدرت

عنوان	صفحه
چکیده	1
فصل اول:مقدمه	2
1-1- پیشگفتار	3
1-2- نوسانات فرکانس پایین و ناپایداری سیگنال کوچک	4
1-3- بهبود پایداری سیگنال کوچک با استفاده از تجهیزات کنترلی	5
1-4- اهداف پروژه	5
1-5- سرفصل‌های پایان‌نامه	6
فصل دوم: مروری بر ادبیات گذشته و مدل سازی سیستم	7
2-1- مقدمه	8
2-2- فرضیات و تعریف‌های اساسی	9
2-3- طبقه‌بندی پایداری سیستم قدرت	9
2-3-1- پایداری زاویه روتور	10
2-4- روش‌های بهبود پایداری سیگنال کوچک	12
2-4-1- پایدارساز سیستم قدرت	12
2-4-1-1- روش‌های خطی طراحی پایدارساز	13
2-4-1-2- روش‌های غیرخطی طراحی پایدارساز	15
2-5- مدل سازی سیتم قدرت	18
2-5-1- ژنراتور سنکرون و اجزاء آن	18
2-5-2- محاسبه ضرایب مدل هفرون فیلیپس	23
2-5-3- مدل فضای حالت	23
2-5-3-1- مدل فضای حالت سیستم تک ماشین ……………………………………….	23
2-6- مدل بار	24
2-7- پایدارساز سیستم قدرت	24
2-8- الگوریتم جستجوی هارمونی	26
2-8-1- مقدمه	26
2-8-2- ساختار روش حل	29
2-8-2-1-تعيين اوليه مسئله و پارامترهاي	29
2-8-2-2- تعيين اوليه حافظه هارموني	31
2-8-2-3- توليد هارموني جديد بر اساس بداهه‌نوازي …………………………….	31
2-8-2-4- بروز رساني حافظه هارموني	32
2-8-2-5- بررسي ناحيه توقف	32
2-8-3- الگوريتم جستجوي هارمونی بهبود یافته ……………………………….	32
2-9- نتیجه‌گیری	34
فصل سوم: معرفی روش پیشنهادی	35
3-1- مقدمه	36
3-2- شماتیک کلی روش‌ پیشنهادی	36
3-3- تحلیل مدال	38
3-4- توابع هدف برای بهینه سازی پارامترهای پایدارساز	39
3-4-1- تابع هدف پیشنهادی	42
3-5- تعیین پارامترهای اولیه الگوریتم	43
3-6- قیود تمامی توابع هدف	43
3-7- مفروضات مسئله	44
3-8- معرفی سیستم مورد مطالعه	44
3-9- ابزار شبیه سازی	44
3-10- نتیجه گیری	45
فصل چهارم: شبیه سازی و مطالعات عددی	46
4-1- مقدمه	47
4-2- تحلیل پایداری سیگنال کوچک سیستم تک ماشین بدون پایدارساز ………………	47
4-3- تحلیل پایداری سیگنال کوچک سیستم تک ماشین با حضور پایدارساز …………	51
4-4- تنظیم پارامترهای سیستم قدرت 4 ماشینه	58
4-5- نتیجه‌گیری	64
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها	65
5-1- نتیجه‌گیری	66
5-2- پیشنهادات برای ادامه کار	66
فهرست مراجع	68
چکیده به زبان انگلیسی	71

فهرست جدول ها

صفحه	عنوان
43	جدول 3-1- ویژگی‌های چهار تابع هدف
44	جدول 3-2- مشخصات ژنراتور
48	جدول 4-1- مشخصات مقادیر ویژه سیستم
51	جدول 4-2- پارامترهای تنظیم شده پایدارساز به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
57	جدول 4-3- پارامترهای پایدارساز حاصل از الگوریتم‌های مختلف
59	جدول 4-4- مقادیر ویژه سیستم 4ماشین-دو ناحیه ای بدون حضور پایدارساز
59	جدول 4-5- نتایج حاصل از الگوریتم جستجوی هارمونی برای پایدارسازها
62	جدول 4-6- مقادیر ویژه سیستم 4 ماشین حاصل از دو روش جستجوی هارمونی بهبود یافته و تحلیل حساسیت مرجع

فهرست شکل‌ها

عنوان	صفحه
شکل 2-1- تقسیم‌بندی پایداری سیستم قدرت	10
شکل 2-2- انواع پایدارسازهای سیستم قدرت	13
شکل 2-3- بلوک دیاگرام مدل گذرای ماشین سنکرون	18
شکل 2-4- مدل و تحریک ژنراتور سنکرون	19
شکل 2-5- سیستم تک ماشین متصل به شین بی‌نهایت	20
شکل 2-6- بلوک دیاگرام مربوط به مدل هفرون- فیلیپس	21
شکل 2-7- تابع تبدیل مدل	26
شكل 2-9- تشابه الگوريتم جستجوي هماهنگي و بداهه‌سرایی موزيك	29
شکل 2-10- دیاگرام الگوریتم جستجوی هارمونی	30
شکل 2-11- تغییرات پارامترهای و در الگوریتم	33
شکل 3-1- شماتیک روش پیشنهادی	37
شکل 3-2- ناحیه همگرایی چهار تابع هدف	40
شکل 3-3- سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت	45
شکل 4-1- مقادیر ویژه سیستم تک ماشین بدون حضور ها در سیستم	48
شکل 4-2- تغییرات دامنه ولتاژ در شین متصل به ژنراتور	49
شکل 4-3- تغییرات زاویه روتور ژنراتور	50
شکل 4-4- تغییرات سرعت ژنراتور	50
شکل 4-5- مقادیر ویژه سیستم در حضور پایدارساز(*: مقادیر ویژه پایدار)	52
شکل 4-6- تغییرات ولتاژ شین متصل به ژنراتور در حضور پایدارساز پس از وقوع خطا سه فاز	53
شکل 4-7- تغییرات سرعت ژنراتور پس از وقوع خطای سه فاز در حضور پایدارساز	53
شکل 4-8- مقادیر ویژه سیستم در سناریو سوم(*: مقادیر ویژه پایدار، o: مقادیر ویژه با پایداری مرزی)	54
شکل 4-9- تغییرات ولتاژ شین متصل به ژنراتور در سناریو سوم	55
شکل 4-10- تغییرات سرعت ژنراتور در سناریو سوم	55
شکل 4-11- مقادیر ویژه سیستم در سناریو سوم (*: مقادیر ویژه پایدار)	56
شکل 4-12- تغییرات ولتاژ شین متصل به ژنراتور در سناریو سوم در حضور پایدارساز	56
شکل 4-13- تغییرات سرعت ژنراتور در سناریو سوم در حضور پایدارساز	57
شکل 4-14- تغییرات ولتاژ شین متصل به ژنراتور- مقایسه نتایج حاصل از دو الگوریتم جستجوی هارمونی و جستجوی هارمونی بهبود یافته	66
شکل 4-15- نمودار تک‌خطی سیستم 4 ماشین- دو ناحیه‌ای	58
شکل 4-16- تغییرات ولتاژ شین شماره 3 بدون حضور پایدارساز	60
شکل 4-17- تغییرات سرعت ژنراتورها پس از وقوع خطا در شین 3	60
شکل 4-18- تغییرات ولتاژ شین شماره 3 در حضور پایدارساز	61
شکل 4-19- تغییرات سرعت ژنراتورها پس از وقوع خطا در شین 3 در حضور پایدارسازها	61
شکل 4-20- تغییرات ولتاژ در شین 3 پس از وقوع خطا	63
شکل 4-21- تغییرات سرعت ژنراتور اول پس از وقوع خطای سه فاز در سیستم	63