پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول BR69
تعداد صفحات: 150 صفحه فایل WORD
قیمت: 20000 تومان
چکیده
این پایان¬نامه به طراحی کنترل¬کننده هوشمند AVR برای یکی از واحدهای نیروگاه سیکل ترکیبی یزد پرداخته است. بمنظور انجام طراحی دقیق و مناسب، اطلاعات مربوط به یکی از واحدهای نیروگاه سیکل ترکیبی یزد استفاده شده است. با توجه به اطلاعات سیستم تحریک واحد گازی کرافت نیروگاه و مدل کنترلی هر یک از اجزاء آن اقدام به استخراج مدل کلی آن شده است. این مدل توسط برنامه سیمولینک متلب شبیه¬سازی شده و مزایا و معایب آن بررسی شده است. با توجه به معایب و نیازهای سیستم تولید انرژی، یک سیستم هوشمند فازی جایگزین معرفی شده و مزایای این سیستم هوشمند نسبت به سیستم فعلی بررسی گردیده است و نتایج نشان می¬دهد که سیستم کنترلی فازی دارای سرعت پاسخ سریعتر، نوسان و فراجهش کمتری بوده و در کل مناسب می باشد. در انتها یک کنترل¬کننده مناسب به منظور پیاده¬سازی این سیستم فازی معرفی شده و نیازمندی¬های سخت افزاری آن ارایه شده است.
فهرست مطالب
فصل اول
مقدمه1
فصل دوم (سیستم¬های تحریک)
مقدمه 4
انواع سیستم¬های تحریک5
سیستم¬های تحریک جریان مستقیم5
سیستم¬های تحریک جریان متناوب7
سیستم¬های تحریک¬کننده استاتیکی11
مدارهای پایدارساز سیستم تحریک16
یکسوکننده¬ها درسیستم تحریک16
مد¬لسازی سیستم¬های تحریک ماشین سنکرون در مطالعات پایداری سیستم قدرت18
مدل جبران¬ساز بار20
مدل تحریک¬کننده ماشین سنکرون21
محدودکننده فوق تحریک23
مدل توابع فرمان24
مدل کنترل¬کننده¬های ضریب توان(PF) و توان راکتیو(VAR) 24
پایدار ساز سیستم قدرت PSS27
تحریک کننده¬های کموتاتوری جریان مستقیم33
سیستم¬های تحریک کننده جریان منناوب یکسو¬شده39
سیستم¬های تحریک استاتیکی مدل ST 48
فصل سوم(تنظیم کننده ولتاژ)
مقدمه 55
تنطیم¬کننده¬ ولتاژ خودکار (AVR56
وظایف AVR در تقویت پایداری سیستم قدرت58
معیارهای عملکرد سیگنال کوچک59
معیارهای عملکرد سیگنال بزرگ 62
فصل چهارم (معرفی نیروگاه گازی کرافت واجزاء سیستم تحریک)
مقدمه64
مجموعه کارت های کنترل تنظیم کننده ولتاژ (V22) 66
بررسی کارت تقویت کننده x33 68
بررسی کارت محدود کننده فوق تحریک x34 69
بررسی کارت کنترل دستی x23 70
کارت انتقال دستی به اتوماتیک و برعکس x25 70
بخش کنترل توان راکتیو V1270
کارت فرستنده پالس x15 73
کارت های محدودکننده جریان در X5 – x6 73
محدوده کنترل گیت تریستورها 75
بخش سنکرون کننده کارت x24-x26 / v24 75
تقویت کننده ورودی یا بخش آنالوگ (x15) 76
تنظیم کننده ولتاژ در حالت راه اندازی و محدود کننده ولت بر هرتز (V13) 79
تحلیل کارت V22-X32 82
تعیین ساختار کلی مدل دینامیکی AVR 83
بررسی و تحلیل بخش کنترل توان راکتیو…84
مدل تحلیلی کارت x3 85
مدل تحلیلی کارت x2 86
مدل عمکرد کارت های X4، X5 ، X6 86
تعیین مدل ژنراتور 87
ساختار کلی مدار سیستم تحریک واحدهای گرافت نیروگاه یزد 87
شبیه¬سازی سیستم تحریک نیروگاه یزد 89
فصل پنجم (معرفی سیستم هوشمند جایگزین AVR)
مقدمه 96
شبیه¬سازی مدل کلی واحد تولید کرافت 97
بررسی عملکرد سیستم تحریک بدون کنترل¬کننده توان راکتیو102
معرفی سسیستم هوشمند جایگزین AVR در واحد کرافت113
مقایسه عملکرد سیستم کنترلی فازی و سیستم کنترلیAVR 116
کنترل¬کننده PID118
تعیین پارامترهای کنترل¬کننده¬ی PID با استفاده از روش زیگلر-نیکولز120
تعیین پارامترهای کنترل¬کننده¬ی PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک122
نتایج شبیه¬سازی¬ها123
معرفی سسیستم هوشمند فازی-ژنتیک((FG جایگزین AVR در واحد کرافت125
مقایسه عملکرد سیستم بهینه کنترلی فازی و سیستم کنترلیAVR128
فصل ششم( پیاده¬سازی سیستم فازی)
مقدمه 130
کنترل کننده های برنامه پذیر(PLC) 133
مبانی کنترل کننده های منطقی برنامه¬پذیر 134
چگونگی اتصال سخت¬افزاری PLC135
عملکرد داخلی PLC ها 136
جایگاه کنترل کننده های برنامه پذیر در صنعت137
تولید کنندگان بزرگ PLC در جهان 139
برنامه کنترلی فازی 140
پیش نیازهای ارتباطی بین PLC و Fuzzy Control141
معرفی بلاکهای کتابخانه فازی142
پیکربندی سخت افزاری PLC143
فصل هفتم:( نتیجه¬گیری و پیشنهادات)
نتیجه¬گیری143
پیشنهادات145
منابع و ماخذ146
لیست جداول
جدول 5-1: پارامترهای مربوط به ژنراتور کرافت95
جدول5-2:پارامترهای مربوط به ترانسفورمر خروجی نیروگاه95
جدول 5-3:پارامترهای مربوط به کنترل¬کننده ولتاژ خودکار و فیلترهای مکمل96
جدول 5-4:پارامترهای مربوط به کنترل¬کننده توان راکتیو96
جدول 5-5 : نقش و رابطه هریک از 3 کنترل¬کننده ( P، I و D)در مقابل زمان خیز، فراجهش، زمان نشست و خطای حالت ماندگار 119
جدول 5-6: تعیین ضرایب PID با استفاده از روش اول زیگلر-نیکولز121
جدول 5-7 : تعیین ضرایب PID با استفاده از روش اول زیگلر-نیکولز122
لیست شکل¬ها
شکل2-1 : ژنراتور سنکرون با سیستم تحریک جریان مستقیم6
شکل 2-2 :نمونه¬ای کامل از سیستم تحریک جریان مستقیم7
شکل 2-3 : ژنراتور سنکرون به همراه سیستم تحریک جریان متناوب8
شکل 2-4 : سیستم تحریک با یکسوسازی بدون کنترل9
شکل 2-5 : سیستم تحریک با یکسوسازی کنترل¬شده9
شکل 2-6 : سیستم تحریک بدون جاروبک11
شکل 2-7 : سیستم تحریک بدون جاروبک مجهز به تنظیم کننده ولتاژ12
شکل 2-8 :سیستم ژنراتور و توربین یک نیروگاه بخاری12
شکل 2-9 : ترانسفورمر کاهنده سیستم تحریک استاتیکی13
شکل 2-10 : سیستم تحریک با یکسوساز کنترل شده ومنبع ولتاژ14
شکل 2-11 :سیستم تحریک با یکسوساز و منبع ترکیبی قابل کنترل15
شکل 2-12 : تنظیم¬کننده ولتاژ با پایدارساز به صورت فیدبک مشتقی16
شکل 2-13 :یکسو¬ساز چرخان با مدار حفاظتی17
شکل 2-14: بلوک دیاگرام زیر سیستم¬های ماشین سنکرون18
شکل 2-15: دیاگرام ترانسدیوسر ترمینال ولتاژ وجبرانساز20
شکل 2-16: مدل تحریک¬کننده جریان مستقیم با تحریک مستقل21
شکل 2-17 : مدل تحریک¬کننده جریان متناوب23
شکل 2-18 : مدل توابع فرمان24
شکل 2-19: یک نمونه کنترل¬کننده PF25
شکل 2-20: کنترل PF نوع دوم26
شکل 2-21: کنترل¬کننده وار نوع اول 26
شکل 2-22 : کنترل کننده وار نوع دوم27
شکل 2-23: پایدارساز سیستم قدرت نوع PSS1-A28
شکل 2-24: پایدارساز سیستم قدرت از نوع PSS2B29
شکل 2-25: مدل پایدارساز سیستم قدرت PSS3B30
شکل 2-26: پایدارساز سیستم تحریک از نوع PSS4B32
شکل 2-27: مدل سیستم تحریک جریان مستقیم DC1A33
شکل 2-28: سیستم تحریک جریان مستقیم مدل DC2A34
شکل 2-29: مدل سیستم¬های تحریک جریان مستقیم مدل DC3A37
شکل 2-30: سیستم تحریک جریان مستقیم از نوع DC4B38
شکل 2-31 : سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC1A 40
شکل 2-32: سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC2A 41
شکل 2-33: سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC3A42
شکل 2-34: سیستم تحریک از نوع AC4A 44
شکل 2-35: سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC5A45
شکل 2-36: سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC6A46
شکل 2-37: سیستم تحریک جریان متناوب از نوع AC8B48
شکل 2-38: مدل سیستم تحریک استاتیک از نوع ST1A49
شکل 2-39: مدل سیستم تحریک نوع ST2A50
شکل 2-40: مدل سیستم تحریک استاتیک نوع ST3A52
شکل 2-41: سیستم تحریک استاتیک از نوع ST4B53
شکل 2-42: سیستم تحریک استاتیک از نوع ST7B54
شکل 3-1: یک مدل AVR نوعی57
شکل3-2 : نمونه پاسخ زمانی یک سیستم کنترل فیدبک به تغییری پله¬ای در ورودی60
شکل 3-3 : نمونه پاسخ فرکانس حلقه باز یک سیستم کنترل تحریک60
شکل 4-2: کارت یا ماژول¬های موجود در سیستم تحریک نیروگاه گازی کرافت65
شکل 4-3: نمای کارت V22-X3267
شکل 4-4: نمای کارت V22-X3368
شکل4-5: نمای کارت محدودکننده فوق تحریک69
شکل 4-6: تقویتکننده تفاضلی برای تطبیقکنندگی از حالت دستی به خودکار و برعکس71
شکل 4-7: کارت سنسور جریان راکتیو (X3) یا جریان اکتیو X2)72
شکل 4-8: کارت فرستنده پالس74
شکل 4-9: نمای کارت تقویتکننده میانی و محدودکنندههای جریان75
شکل 4-10: کارت سنکرونکننده ولتاژ سه فاز با پالسهای ساخته شده76
شکل 4-11: نمای کارت تقویتکننده ورودی از کنترل گیت تریستوری77
شکل 4-12: کارت تولید پالس78
شکل 4-13: تغییرات جریان تحریک و ولتاژ ژنراتور در هنگام راهاندازی80
شکل 4-14: مدار معادل بخش اصلی کارت V22-X3282
شکل 4-15: مدار معادل کارت V22-X33 همراه با شاخه¬های ورودی از کارت V22-X32 83
شکل 4-16: نمودار دینامیکی معادل کارت¬های X32 و X33 (بخش تنظیم¬کننده ولتاژ84
شکل 4-17: مدار الکترونیکی فیلتر y2 در کارت¬های V12-X3, V12-X285
شکل4-18:مدل کلی سیستم تحریک نیروگاه یزد88
شکل4-19: سیستم شبیه¬سازی شده واحد تولید انرژی90
شکل 4-20: تغییرات سیگنال کنترل خروجی AVR در پاسخ به اغتشاش پله91
شکل 4-21: تغییرات سیگنال خروجی جمع¬کننده خطا به ورودی اغتشاش92
شکل 4-22 : تغییرات ولتاژ ترمینال در پاسخ به اغتشاش پله93
شکل 4-23: مقایسه سیگنال کنترل ثبت شده با سیگنال کنترل حاصل از شبیه سازی94
شکل 5-1 : سیستم تولید انرژی به همراه ژنراتور، ترانسفورمر خروجی و سیستم کنترل ولتاژتحریک99
شکل5-2::واحد کنترل سیستم تحریک100
شکل5-3 : سیستم یکسوساز، سنسور ولتاژ و جریان100
شکل5-4 :کارت سنسور توان اکتیو وراکتیو101
شکل 5-6 :ولتاژ تحریک ژنراتور در بار46 مگا وات اندازه گیری¬شده102
شکل5-7 :جریان فاز a ژنراتور در بار 40 مگا وات103
شکل5-8 :ولتاژ تحریک ژنراتور 103
شکل5-9 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز بعد از سه طبقه فیلتر103
شکل5-10 :ولتاژ فاز a ژنراتور در بار 40 مگا وات103
شکل5-11 :ولتاژ ژنراتور در بار 40 مگا وات در قاب مرجع استاتور104
شکل5-12 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز104
شکل5-13 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع 104
شکل5-14 :ولتاژ بعد از کنترل¬کننده PI 104
شکل5-15 :ولتاژ تحریک ژنراتور 105
شکل5-16 :ولتاژفاز a ژنراتور 105
شکل5-17 :ولتاژ ژنراتور در قاب مرجع استاتور106
شکل5-18 :جریان فاز a ژنراتور106
شکل5-19 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز106
شکل5-20 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز بعد از سه طبقه فیلتر 106
شکل5-21 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع 106
شکل5-22 :ولتاژ بعد از کنترل¬کننده PI 106
شکل5-23 :ولتاژفاز a ژنراتور107
شکل5-24 :جریان فاز a ژنراتور107
شکل5-25 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز107
شکل5-26 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز بعد از سه طبقه فیلتر 108
شکل5-27 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع 108
شکل5-28 :ولتاژ بعد از کنترل¬کننده PI 108
شکل5-29 :ولتاژ تحریک ژنراتور108
شکل5-30 :ولتاژفاز a ژنراتور109
شکل5-31 :جریان فاز a ژنراتور109
شکل5-32 :ولتاژ ژنراتور در قاب مرجع استاتور 109
شکل5-33 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع110
شکل5-34 : توان راکتیو تحویلی ژنراتور110
شکل5-35 :ولتاژ تحریک ژنراتور110
شکل5-36 :ولتاژ بعد از کنترل¬کننده PI110
شکل5-37 :ولتاژ ژنراتور در قاب مرجع استاتور 111
شکل5-38 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز بعد از سه طبقه فیلتر 111
شکل5-39 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع 111
شکل5-40 :ولتاژ بعد از کنترل¬کننده PI 111
شکل5-41 : توان راکتیو تحویلی ژنراتور111
شکل5-42 :ولتاژ تحریک ژنراتور 112
شکل5-43 :ولتاژ ژنراتور در قاب مرجع استاتور 112
شکل5-44 :ولتاژ تحریک ژنراتور112
شکل5-45 :ولتاژ دیودی پل یکسوساز بعد از سه طبقه فیلتر112
شکل5-46 :ولتاژ خطا حاصل مقایسه با مقدار مرجع113
شکل5-47: سیستم کنترل تحریک فازی P و I116
شکل 5-49: تغییرات Vqs را در زمان راه¬اندازی و اضافه شدن بار در زمان 40 ثانیه116
شکل 5-50: تغییرات Vds در زمان راه¬اندازی و اضافه¬شدن بار116
شکل 5-51 : پاسخ سیستم کنترل¬کننده در زمان راه¬اندازی و اضافه¬شدن بار116
شکل 5-52 : پاسخ سیستم تحریک در زمان راه¬اندازی و اضافه¬شدن بار118
شکل 5-53: چگونگی تعیین L و T121
شکل 5-54: فلوچارت الگوریتم ژنتیک123
شکل5-55: اندازه ولتاژ خطا در هنگام راه¬اندازی 124
شکل 5-56: اندازه ولتاژ خطا در هنگام بروز خطا 124
شکل 5-57: اندازه Vqs در هنگام راه¬اندازی 125
شکل 5-58: اندازه Vqsدر هنگام بروز خطا 125
شکل 5-59: اندازه Vds در هنگام راه¬اندازی125
شکل 5-60: اندازه Vds در هنگام بروز خطا 125
شکل 5-61: تابع عضویت ورودی خطا 127
شکل 5-62: تابع عضویت ورودی متغییر خطا127
شکل 5-63: تغییرات Vqs را در زمان راه¬اندازی و اضافه شدن بار در زمان 40 ثانیه128
شکل 5-64: تغییرات Vds در زمان راه¬اندازی و اضافه¬شدن بار128
شکل 5-65 : پاسخ سیستم کنترل¬کننده در زمان راه¬اندازی و اضافه¬شدن بار129
شکل 6-1 : بلوک دیاگرام یک آی سی FPGA131
شکل 6-2 دیاگرام معماری کلی از یک چیپ فازی نوعی 13