پایان نامه جبران سازی فلیکر ولتاژ در خروجی توربین های بادی بر پایه ژنراتور القایی توسط استات کام جهت بهبود توان

فهرست:

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 استاتیک SVC.......................................................................................16

    2-2-1:کاربردهای SVC ...........................................................................................................17

    2-2-2:رایج­ترین انواع SVC......................................................................................................17

2-3:معرفی و شبیه سازی جبرانساز استاتیک STATCOM............................................................18

    2-3-1:کاربردهای STATCOM................................................................................................19

    2-3-2:شبیه سازی STATCOM...............................................................................................19

    2-3-3:مقایسه STATCOM و SVC........................................................................................22

2-4:معرفی خازن سری کنترل تریستوری TCSC............................................................................24

   2-4-1:اهداف جبرانسازی خطوط انتقال توسط خازن­های سری.................................................24

   2-4-2میراکردن رزونانس زیر سنکرون (SSR) ..........................................................................24

2-5:معرفی ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز PST...........................................................................25

    2-5-1:کاربردهای PST..............................................................................................................26

    2-5-2:کاربردهای دینامیکی و گذرا...........................................................................................26

2-6:معرفی جبرانسازی سری سنکرون استاتیک SSSC..................................................................26

    2-6-1:کاربرد های SSSC.........................................................................................................27

2-7: معرفی کنترل­کننده یکپارچه توان UPFC................................................................................27

2-8:معرفی کنترل­کننده توان بین 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

منبع:

[1]محمد رضا آقا ابراهیمی و محسن مظفری زاده"بررسی اثرات متقابل دینامیکی سرعت باد بر توربین بادی و شبیه سازی اجزای آن"اولین کنفرانس انرژی های تجدیدپذیر ایران، بیرجند،ایران،1388

[2]استاندارد صنعت برق ایران، مشخصات و خصوصیات انرژی الکتریکی(کیفیت برق) قسمت هفتم، کیفیت برق تحویلی به مشترکین،چاپ اول، اردیبهشت 1381

[3]فریدون درافشان،احمد،1384،آشنایی با ادوات facts،مهندسین مشاور قدس نیرو.

[4] Math H.J.Bollen.(2000). Underestanding Power Quality Problems-Voltage  Sag  & Interruption, IEEE press series on power engineering.

[5] Roger C.Dugan, Mark F.McGranaghan, et al. (2003).Electrical Power Systems Quality-2nd edition. McGraw-Hill.

[6] J.Arrilaga, N.R.Watson, S.Chen,John. (2000). Power System Quality Assessment, Wiley &Sons.

[7] M.V. Chilukuri, P.K. Dash. (jan 2004)."Multi-resolation Stransform-Based fuzzy recognition system for power quality events",IEEE Trans. Power Delivery, Vol.9,NO1.

[8] M.De Koster, E. De jaeger, W.Vancoetsem.(1999)."Light Filicker Caused by Interharmonics",etz.Archiv,Bd.12H.12,[Magazine Article].

[9] IEC 38:1983, IEC Standard Voltages.

[10] M.M. Morcos, J.C. Gomez. (Nov 2002). "Flicker Sources and Multigtion,"IEEE Power Engineering Review.

[11] Philip P.Barker ,Robert W.de Mello. (2000)."Determining the Impact of Distributed Generation on power Systems:Part 1- Radial Distribution System,"IEEE conference.

[12] T.K. Abdole-Galil, EL-Saadany, M.M.A. Salama. (April 2004). ''Online Tracking of Voltage Flicker Utilizing Energy Operator and Hilbert Trasform,''IEEE Trans .on Power Delivery , VOL. 19, NO.2.

[13] L.Gyugi, A.a.Otto. (1976). ''Static Shunt Compenstion for Voltage Flicker Reduction and Power Factor Correction.'' American Power Conference, pp. 1271-1286

[14] Bostjon Blazic, Igor Papic. (2003). ''Analysis of Flicer Mitigation in a Utility Disribution Network,'' EUROCON.

[15] E.Schunder. (1999). ''STATCOM for Compensation of Large Electric Arc Furnance Installation,'' in proceeding IEEE-PES, vol2,pp. 1109-1112.

[16] S.Chen, G.Joos. (2001).''Direct Power Control of DSTATCOM for Voltage Flicker Mitigation,'' in proceeding IEEE IAS, vol4 ,pp.2683-2690.

[17] A.Elandy, W.EL-khattam, M.mA.Salama.(2002). ''Mitigation of A.C.ARC Furnace Voltage Flicker Using Voltage the Unified Power Quality Conditioner .'' IEEE conference.

[18] M.I.MArei, E.F.EL-saadany, M.M.A.Salama.(2003). ''An Intelligent Control of the DG Interface to Mitigate Voltage Flicker ,'' IEEE Transaction on Power  Delivery.

[19] T.Ackermann,'' Wind Power in Power Systems'' . John Wiley & Sons,2005.

[20] M.Machmoum , F.Poitiers,''Dynamic Performances of a Doubly-fed Induction Machine for a Variable speed Wind Energy Generation'' ,IEEE Power conference.

[21] Z. Hanzelka , A. Bien ,''Voltage Disturbances:Flicker Measurment ''.AGH University of  Science and Technology , oct 2005.

[22] IEC 61000-4-15: 1997, Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part4

[23] IEC 61000-1-1: (1992-5), Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part1

[24] IEC 61400-21 '' Measurements and  assessment of power quality characteristics of grid connected Wind Turbines(WT)''. Final Draft, 1999.

[25] IEC 61000-3-7, ''Assessment of  emission limits for fluctuating loads in MV and HV power sustems'',1996.

[26] VDEW, '' Eigenerzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz'',1994.

[27] http://www.mathworks.com/help , (MATLAB Help Product)

[28] Pradeep Kumar, Niranjan Kumar, A.K.Akella , ''Dynamic Performance of STATCOM on the Induction Generator baced Wind Farm,'' July 2013

[29] S.Muller, M.Deicke, Rik W.De Doncker,  ''DFIG systems for wind turbine''.IEEE Jan2002

[30] B. Fox, D. Flynn, '' Wind Power Integration Connecting and system Operational aspects'' The Institution of Engineering and Technology , Londen,2007

[31] IEC60868,''Flickermeter-Functional and design specification'' ,1st Edition 1986 and Amendement 1,1990