پایان نامه شناسایی و کنترل نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک

استحصال انرژی موجود در آب روان رودخانه‌ها به خصوص رودخانه‌های کوچک و تبدیل آن به انرژی الکتریکی، توسط نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک محقق می‌شود. با توجه به پتانسیل بزرگ و استفاده نشده‌ی نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک در بسیاری از نقاط جهان، این نیروگاه‌ها می‌توانند مشارکت مهمی در تامین انرژی مورد نیاز کشورها در آینده داشته باشند. نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک نیز همانند تمام سیستم‌های صنعتی و طبیعی دیگر، دارای بخش‌های مختلفی با دینامیک‌های غیرخطی می‌باشند. طراحی کنترل‌کننده، بررسی اثرات ناشی از تغییرات شرایط کار آنها و ... از مواردی می‌باشند که برای انجام آنها، به مدلی دقیق و مناسب از بخش‌های مختلف هیدرولیکی و الکتریکی نیروگاه برق‌آبی کوچک نیاز می‌باشد. بدست آوردن مدل دینامیکی معتبر برای نیروگاه برق‌آبی کوچک، یکی از مهمترین پیش‌نیازهای طراحی کنترل‌کننده برای توربین نیروگاه می‌باشد. در این پایان‌نامه کلیاتی درباره تاریخچه و ساختار نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک، پتانسیل منابع نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک جهان به خصوص کشور ایران و تعاریف اولیه این دسته از نیروگاه‌ها ارائه خواهد شد. معادلات دینامیکی بخش‌های مختلف هیدرولیکی نیروگاه از قبیل پنستاک، انواع توربین‌های آبی، مخزن فشارشکن و ... و بخش‌های مختلف الکتریکی نیروگاه از قبیل انواع ژنراتورها و همچنین بارها توسط معادلات خطی و غیرخطی ارائه خواهند شد. در این مدلسازی‌ها مشخصات نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک بصورت خاص مورد توجه قرار خواهند گرفت. استفاده از معادلات دینامیکی غیرخطی، دقت شبیه‌سازی را افزایش می‌دهد ولی از طرف دیگر استفاده از الگوریتم‌های طراحی کنترل‌کننده بر اساس اصول کنترل خطی امکان‌پذیر نمی‌باشد لذا در راستای تحقق این امر، معادلات غیرخطی، خطی‌سازی شده و دقت آنها نیز بررسی می‌گردد. با توجه به اهمیت و تفاوت گاورنرها در نیروگاه برق‌آبی کوچک نسبت به نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ، مدلسازی گاورنرها با رویکرد کنترل فرکانس ارائه خواهد گردید. استفاده از سروموتورها به عنوان گاورنر نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک، به صورت خاص مورد توجه قرار خواهد گرفت و مدلسازی سروموتورهای DC ارائه خواهد شد. مبحث ابقاء پارامترهای حیاتی سیستم از قبیل ولتاژ و فرکانس در محدوده قابل قبول، امری ضروری برای عملکرد صحیح و موثر آن می‌باشد لذا در ادامه از طریق مدل‌های بدست آمده، طراحی و پیاده‌سازی کنترل‌کننده فرکانس نیروگاه برق‌آبی کوچک با دو روش کنترل‌کننده عصبی تطبیقی و کنترل‌کننده پیش‌بین براساس مدل ارائه خواهد شد و نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها با کنترل‌کننده کلاسیک PI مقایسه خواهد شد. بکارگیری دو شبکه عصبی با عنوان شبکه شناسایی‌کننده و شبکه کنترل‌کننده، نگرانی غیرخطی بودن معادلات دینامیکی نیروگاه برق‌آبی کوچک را از بین می‌برد و از طرف دیگر استفاده از کنترل پیش‌بین براساس مدل نیز با تخمین مدل در هر سیکل نمونه‌برداری، نگرانی تغییر شرایط کار و به دنبال آن تغییر پارامترهای نیروگاه برق‌آبی کوچک را مرتفع می‌سازد. در شبیه‌سازی و پیاده‌سازی مدل‌های بدست آمده، از پارامترهای و داده‌های نیروگاه برق‌آبی میکرو پروژه ناو در استان گیلان استفاده خواهد شد. در انتها نحوه اتصال و انفصال نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک به شبکه سراسری برق و اثرات ناشی از اتصال یا انفصال از شبکه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.