۰.۰۰۰۲

۰.۰۰۰۲

۰.۰۰۰۲

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

Cap. Bank

PCC

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

۰.۰۰۰۰

در ابتدا ریزشبکه ای که از توربین بادی با ژنراتور ماشین القایی قفس سنجابی استفاده می کند را در نظر می‌گیریم. در اینجا هدف این است که با تغییر دادن میزان توان مصرفی بارها و توان تولید توربین بادی، تخمینی از خط سیر^[۱۳۵] مقادیر ویژه بحرانی به دست آوریم. بدین منظور در ابتدا با شرایط بارگذاری مرزی توان تولیدی توربین بادی را با گام ۱/۲۰ توان نامی، از صفر تا توان نامی تغییر می‌دهیم و مسیر تغییرات مقدار ویزه بحرانی را تعقیب می‌کنیم. این تغییرات در شکل ۵-۱ آورده شده است. از این شکل می‌توان به وضوح تاثیر افزایش توان تولیدی توسط توربین بادی برروی پایداری ریزشبکه را دریافت. همانطور که اشاره شد دلیل این موضوع کاهش نیاز به تولید توان توسط ماشین سنکرون می‌باشد.
شکل۵-۱- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی
شکل۵-۲- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات بار
اکنون تاثیر بارگذاری ریزشبکه برروی پایداری را مورد بررسی قرار می‌دهیم. بدین منظور تفاوت سطح بارگذاری حالت مرزی و ناپایدار را به ۲۰ قسمت تقسیم می‌کنیم و مقادیر ویژه بحرانی را به ازای هر قسمت محاسبه می‌کنیم. برای تمام این بار‌ها میزان توان تولید توربین بادی ثابت و برابر با ۰.۱۲ مگا‌وات در نظر گرفته می‌شود. خط سیر این مقادیر بحرانی در شکل ۵-۲ نشان داده شده است. این شکل بیان می‌کند که افزایش سطح بارگذاری می‌تواند منجر به ناپایداری سیستم شود. دلیل این موضوع را می‌توان اینگونه بیان کرد که از آنجایی که توان تولیدی توربین بادی افزایش پیدا نمی‌کند، وظیفه تامین این افزایش بار به طور کامل بر عهده ماشین سنکرون می‌باشد که می‌تواند ناپایداری این ماشین و متعاقبا ناپایداری کل شبکه را به همراه داشته باشد. این موضوع لازم به ذکر است که در صورت افزایش توان تولیدی توسط توربین بادی در هنگام افزایش بار، میزان ناپایداری می‌تواند به شکل چشم گیری کاهش یابد. همچنین می‌توان از این شکل متوجه شد که افزایش بار علی‌رغم اینکه می‌تواند مقدار ویژه ۲۱ ام را به سمت راست محور موهومی بکشاند، باعث منفی تر شدن قسمت حقیقی مقدار ویژه ۲۰ ام می‌شود. البته علی‌رغم این موضوع، سیستم همچنان با افزایش بار، ناپایدار می‌ماند.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در مرحله دوم به بررسی تاثیر توربین بادی با مبدل تمام توان بر روی پایداری ریزشبکه می‌پردازیم. شرایط بارگذاری مرزی را برای این منظور در نظر می‌گیریم. مانند حالت قبل توان نامی توربین بادی را به ۲۰ قسمت تقسیم می‌کنیم و به ازای هر کدام از این قسمت ها مقادیر ویژه بحرانی سیستم را تعیین می‌کنیم. این مقادیر ویژه در شکل ۵-۳ الف آورده شده اند. قابل ذکر است که توان راکتیو در این حالت طوری تنظیم شده است که توربین مقدار ۰.۵ مگاولت آمپر راکتیو را تولید کند و زمانی که توان ظاهری توربین به عدد ۱ رسید، به منظور افزایش توان اکتیو از این میزان توان راکتیو بکاهد. همانطور که مشاهده می‌شود افزایش توان اکتیو تولیدی توسط توربین بادی می‌تواند منجر به افزایش پایداری ریزشبکه شود.
از آنجایی که توربین های بادی با مبدل تمام توان می‌توانند به اندازه ظرفیت نامی خود توان راکتیو تولید کنند، تغییرات در توان راکتیو تولیدی این توربین های و تاثیر این تغییرات برروی پایداری ریزشبکه نیز در اینجا مورد بررسی قرار می‌گیرد. فرض می‌کنیم که توربین بادی ۰.۷ توان نامی خود توان اکتیو تولید کند. در این صورت می تواند ۰.۷۱ ظرفیت نامی خود توان راکتیو تولید کند. این مقدار توان راکتیو را به ۲۰ قسمت تقسیم می‌کنیم و مقادیر ویژه بحرانی متناظر با هرکدام از این توان های تولیدی را تعیین می‌کنیم. خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با ازای افزایش توان راکتیو در شکل ۵-۳ ب ارائه شده است. از این شکل می‌توان دریافت که با افزایش توان راکتیو تولیدی توسط توربین بادی پایداری سیستم افزایش می‌یابد که این موضوع نیز به دلیل کاهش بار از روی ماشین سنکرون می‌باشد.
گین های سیستم های کنترلی مبدل الکتریکی نیز می‌توانند تاثیر به سزایی بر روی پایداری کلی ریزشبکه داشته باشند. همچنین، تعیین مکان مقادیر ویژه بر حسب تغییرات در گین های کنترلر می‌تواند در تعیین مناسب این گین ها نقش مهمی ایفا کند. بدین منظور در اینجا خط سیر آن دسته از مقادیر ویژه ای که بیشترین تاثیر را از این گین ها می‌پذیرند رسم می‌کنیم. توجه به این موضوع ضروری است که به دلیل تعیین مناسب گین های کنترلر ها، مدهایی که تحت تاثیر این گین ها هستند، مدهای بحرانی سیستم نیستند. خط سیر مقادیر ویژه بر حسب گین های کنترلر ها برای شرایط پایدار در شکل ۵-۴ و ۵-۵ نشان داده شده است. با توجه به این شکلها مقادیر بزرگ گین های سیستم کنترل می‌تواند باعث ناپایداری سیستم شود در حالی که مقادیر خیلی کوچک ان نیز می‌تواند باعث کند شدن سیستم شود.
شکل۵-۳-الف- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی
شکل۵-۳-ب- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات توان راکتیو تولیدی
شکل۵-۴- خط سیر مقادیر ویژه (۱و۲) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd
شکل۵-۵- خط سیر مقادیر ویژه (۳و۴) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd
شکل ۵-۴ این موضوع را که افزایش توان اکتیو تولیدی توسط توربین بادی می‌تواند باعث بهبود پایداری سیستم شود را تایید می‌کند. همچنین از این شکل می‌توان دریافت که انتخاب مناسب گین سیستم کنترل می‌تواند تاثیر زیادی در بهبود پایداری ریز شبکه داشته باشد. این موضوع در مورد شکل ۵-۵ نیز صدق می‌کند. نکته مهمی که شکل ۵-۵ بیان می‌کند این است که علی رغم اینکه افزایش تولید توان اکتیو توربین بادی می‌تواند قسمت حقیقی مقادیر ویژه بحرانی ( مقادیر ویژه (۱و۲)) را به سمت منفی تر شدن سوق دهد، این افزایش توان می‌تواند باعث ناپایداری مقادیر ویژه (۴و۵) بشود. هرچند مقادیر ویژه (۴و۵) به دلیل انتخاب صحیح گین های کنترلی بحرانی محسوب نمی شوند.
در نهایت به بررسی تاثیر دینامیک توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه بر روی پایداری شبکه می‌پردازیم. همانند حالت های پیشین، شرایط بارگذاری مرزی را درنظر گرفته و توان تولیدی توربین بادی را از مقدار از صفر تا مقدار نامی به ۲۰ قسمت تقسیم می‌کنیم. مقادیر ویژه بحرانی متناظر با این توان ها در شکل ۵-۶ آورده شده اند.
شکل۵-۶- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی دو سو تغذیه بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی
بررسی احتمالی پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن یک متغیر احتمالی
در این قسمت به بررسی پایداری احتمالی ریزشبکه نشان داده شده در شکل ۳-۱ می‌پردازیم. فرض می‌کنیم که منبع تولید پراکنده DG2 یک سیستم توربین بادی باشد. در ابتدا فرض می‌کنیم که این توربین بادی از نوع ۱ یا همان توربین بادی با ماشین القایی قفس سنجابی باشد. هدف تعیین احتمال ناپایداری سیستم از روی تابع چگالی احتمال سرعت باد است که در شکل ۴-۱ آورده شده است. برای دست یابی به این هدف از روش های احتمالی که در فصل چهارم معرفی شدند استفاده خواهد شد. همچنین از آنجایی که هدف محاسبه احتمال ناپایداری سیگنال کوچک ریز شبکه است، از بررسی شرایط بارگذاری پایدار سیستم که احتمال ناپایداری صفر است صرف نظر می‌شود و روش های احتمالی معرفی شده تنها بر روی شرایط مرزی و ناپایدار اعمال می‌شوند. همچنین در این پایان نامه روش مونت-کارلو به عنوان ملاکی برای تعیین دقت و سرعت سایر روش ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به منظور تعیین احتمال ناپایداری ریزشبکه با روش مونت-کارلو از الگوریتم نشان داده شده در شکل ۴-۳ استفاده می‌کنیم. بر این اساس، از روی تابع چگالی احتمالی سرعت باد نمونه برداری شده و سپس توان تولیدی توربین بادی با بهره گرفتن از این نمونه ها تعیین می‌گردد. از توان توربین بادی برای حل مساله پخش بار استفاده می‌شود و پس از تعیین نقاط کار سیستم از روی نتایج پخش بار، مقادیر ویژه سیستم محاسبه می‌شوند. هدف محاسبه نسبت تعداد مقادیر ویژه با قسمت حقیقی مثبت به کل نمونه های برداشته شده است:

نمونه برداری از روی تابع چگالی سرعت باد و سایر مراحل بالا تا زمانی که شرط توقف الگوریتم که در رابطه ۴-۲ مشخص شده است ارضا نشود، ادامه پیدا می‌کند. در این پایان نامه، ε رابرابر با ۰.۰۲۶ در نظر می‌گیریم. همچنین به منظور ارائه مرجعی برای بررسی این دقت، روش مونت-کارلو با ۱۵۰، ۳۰۰ و ۶۰۰ تکرار را نیز پیاده سازی می‌کنیم. این نتایج در جدول ۵-۱۲ ارائه شده اند.
این جدول بیان می‌کند که هر چه تعداد تکرار ها افزایش یابد تابع توزیع نمونه های مقادیر ویژه به تابع توزیع واقعی آن ها نزدیک تر می‌شود و در نتیجه دقت روش افزایش می‌یابد. هرچند این افزایش دقت بار بیشتر محاسباتی را به همراه دارد. همچنین جدول ۵-۱۲ این موضوع را به وضوح نشان می‌دهد که با افزایش سطح بارگذاری ریز شبکه احتمال ناپایداری ناشی از عدم قطعیت تولید توربین بادی افزایش می‌یابد. توجه به این موضوع بسیار مهم است که ریزشبکه می‌تواند بنا بر شرایط بارگذاری، در سرعت های بالای باد و یا در سرعت های پایین آن به مرز ناپایداری برسد. در این پایان نامه شرایط بارگذاری به گونه ای انتخاب شده است که در سرعت های وزش باد پایین سیستم به مرز ناپایداری برسد. این حالت متناظر با بارگذاری بالای سیستم است.
جدول ۵-۱۲- نتایج بررسی احتمالی روش مونت-کارلو بر روی ریزشبکه با SCIG

Monte_Carlo (Boundary loading)

Run time (Sec)

σ/μ