دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
چکیده
میکروتوربین ها (MT) به عنوان یک منبع تولید انرژی در سیستم های DG، کاربردهای فراوانی پیدا کرده و روز به روز نیاز کاربران به آنها بیشتر میشود. میکروتوربین ها، نمونه کوچکی از توربین های گازی میباشد، که به علت حجم کم، تعداد کم قطعات متحرک، اندازه کوچک، وزن سبک، بازدهی خوب در تولید همزمان، آلایندگی کم، استفاده از سوختهای زاید، فواصل طولانی تعمیرات و عمل در فشارهای کم گاز، در کانون توجه تولیدکنندگان و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی قرار گرفته است. این پایان نامه کنترل یک میکروتوربین را با استفاده از کنترل کننده های PI و شبکه عصبی معرفی میکند. میکروتوربین سه حلقه کنترلی دارد، این سه حلقه، دما، توان و سرعت میباشند. به علاوه میکروتوربین، به یک مولد سنکرون (SG) که شامل یک حلقه کنترل ولتاژ میباشد، متصل است. در این پایان نامه یک کنترل کننده شبکه عصبی با چهار ورودی و چهار خروجی به جای چهار حلقه کنترل کننده PI برای کنترل میکروتوربین و ژنراتور سنکرون استفاده شده است. میکروتوربین ها به دو دسته میکروتوربین های
تک محور یا سرعت بالا و میکروتوربین های دومحور یا سرعت پایین تقسیم میشوند. از یک مدل میکروتوربین دومحوره برای شبیه سازی، استفاده شده است. در میکروتوربین های دومحور، محور توربین توسط یک چرخدنده به ژنراتور متصل میباشد. چرخدنده برای کاهش سرعت تا 3600rpm مورد استفاده قرار میگیرد و با استفاده از یک ژنراتور سنکرون 2 قطبی، فرکانس ولتاژ تولیدی 60Hz خواهد شد و هیچ نیازی به تجهیزات الکترونیکی برای کاهش فرکانس لازم نمیباشد.
در این پایان نامه جهت شبیه سازی از مدلهای موجود در جعبه ابزار Simulink نرم افزار MATLAB استفاده شده است همچنین برنامه تولید و آموزش شبکه عصبی در محیط نرم افزار MATLAB نوشته شده است. با استفاده از روشهای بهبود عملکرد شبکه عصبی و بهبود آموزش آن، نتایج کنترل کننده شبکه عصبی بهبود یافته است. سه شاخص اندازه گیری خطا، که عبارت از خطای میانگین مطلق (AME)، خطای مربع میانگین ریشه ها (RMSE) و خطای انحراف استاندارد (SDE) می باشند، برای مقایسه عملکرد میکروتوربین با کنترل کننده های شبکه عصبی و PI استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، کنترل میکروتوربین با کنترل کننده شبکه عصبی در مقایسه با کنترل کننده PI عملکرد بهتری را نشان میدهد.
مقدمه:
استفاده از مولدهای کوچک برای تولید برق بعد از ایجاد نیروگاه های بزرگ رنگ باخت، اما با پیشرفت تکنولوژیهای تولید برق در مقیاس کوچک و ایجاد تجدید ساختار در صنعت برق و مسائل زیست محیطی، باعث مطرح شدن مجدد این مولدها در صنعت تولید برق شده است. عموماً DG یا تولید پراکنده عبارتست از تولید برق در محل مصرف اما در بعضی مواقع به تکنولوژی هایی گفته میشود که از منابع تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده میکنند. چیزی که عموماً مورد قبول است، این است که این مولدها صرف نظر از نحوه تولید توان آنها، نسبتاً کوچک میباشد و مستقیماً به شبکه توزیع وصل میشوند. بالا رفتن هزینه های انتقال و توزیع، به مولدهای تولید پراکنده این امکان را میدهد که برق تولیدی خود را به قیمتی ارزانتر در اختیار مصرفکنندگان قرار دهد. علاوه بر این تولید پراکنده امکان استفاده از منابع پاک برای تولید برق را میدهد.
تولید پراکنده یکی از سیستم های متناوب تولید نیروی الکتریکی میباشد. نیاز به تولید پراکنده با توجه به محدودیت کیفیت توان و نیازمندیهای سیستم از لحاظ قابلیت اطمینان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در سیستم تولید پراکنده، منابع انرژی متناوب با مقیاس کوچک یا تجدیدپذیر در مجاورت مرکز بار قرار داده میشوند. اخیراً تکنولوژی های زیادی در زمینه تولید پراکنده در حال بررسی میباشد. این تکنولوژیها شامل پیلهای خورشیدی، توربینهای بادی، پیلهای سوختی و توربینهای گازی کوچک یا میکروتوربین (MT) است.
میکروتوربین یکی از منابع انرژی است که توسط ژنراتورهای الکتریکی با سرعت بالا، میتواند توانی در بازه 10MW – 30kW را برای کاربران سیستمهای تولید پراکنده تامین نماید. این واحدها بسیار ساده و کوچک بوده و نصب راحت و هزینه بهره برداری پایینی دارند. همچنین هزینه نگهداری این واحدها به علت داشتن فقط یک قطعه متحرک، بسیار پایین میباشد.
پیشرفت تکنولوژی توربوشارژرها، توربینهای گازی و سیستمهای جانبی سبب توسعه کاربرد میکروتوربینها گشته است. میکروتوربینها توربینهای گازی کوچک و سادهای هستند و قسمتهای اصلی آن کمپرسور، محفظه احتراق و توربین میباشد. هوای فشرده خروجی کمپرسور بهنگام اختلاط با سوخت موجود، مخلوط قابل احتراقی ایجاد میکند. سوختن این مخلوط در محفظه احتراق باعث ایجاد جریان گاز گرم محرک توربین میگردد. میکروتوربینها به دو دسته میکروتوربینهای تک محور یا سرعت
بالا و میکروتوربینهای دو محور یا سرعت پایین تقسیم میشوند. ساختار میکروتوربین های تک محور صورتی است که کمپرسور، توربین، ژنراتور بر روی یک محور نصب شدهاند. در میکروتوربینهای دو محور، محور توربین توسط یک چرخدنده به ژنراتور متصل میباشد. میکروتوربین متصل شده به ژنراتور سنکرون، چهار حلقه کنترلی توان، دما، سرعت و ولتاژ میباشد. خروجی سه حلقه اول به منظور تعیین نوع کنترل سیستم سوخت رسانی وارد بلوکی بنام درگاه کمترین مقدار میگردد. حلقه ولتاژ جهت پایدارسازی ولتاژ سیستم در طول تغییر بار بکار گرفته میشود. در این پایان نامه اختلاف بین دو کنترل کننده در یک میکروتوربین 250kW مدل میکروتوربین در مرجع توضیح داده شده است. کنترل کننده اول شبکه عصبی (NN) و کنترل کننده دوم PI میباشد. مشخصه اصلی کنترل کننده های شبکه عصبی حساسیت کم آنها نسبت به نویز و نیاز به اطلاعات اولیه کم است که علت انتخاب این روش برای کنترل سیستم میکروتوربین میباشد. همچنین کنترل کننده های شبکه عصبی دارای سرعت و قابلیت اطمینان بالا بوده و برای کنترل فرآیندهایی که بصورت بلادرنگ کنترل میشوند، از جمله میکروتوربین ها، کاربرد دارد.
در فصل اول پس از آشنایی با کلیات تولید پراکنده و همچنین مزایا و معایب آن، به بررسی میکروتوربینها و کاربرد آنها میپردازیم. همچنین در این فصل پیشینه تحقیقاتی کنترل میکروتوربین، روش کار و شیوه ابداعی به صورت اجمالی بررسی میشوند.
جهت کنترل یک واحد میکروتوربین گازی باید عملکرد توربین گازی، گاورنر و سیستم تحریک آن، مورد بررسی قرار گیرد. در نتیجه در فصل 2 توربین گازی و گاورنر و سیستم تحریک تشریح و مدل سازی میشود. در این فصل همچنین مدل میکروتوربین که در شبیه سازی های فصل 3 استفاده شده، بررسی میشود. با توجه به اینکه از شبکه عصبی به عنوان کنترل کننده اصلی میکروتوربین در این پایان نامه استفاده شده است به همین منظور شبکه عصبی و کاربرد آن به صورت کلی بحث میشود، در ادامه راهکارهایی جهت بهبود عملکرد شبکه عصبی مطرح میشود.
شبیه سازی مدل ارائه شده در فصل 3 انجام میشود همچنین طراحی و تولید شبکه عصبی و آموزش آن در این فصل مورد بررسی قرار میگیرد. راهکارهای بهبود عملکرد شبکه نیز در این فصل اعمال میشود.
نتایج شبیه سازی و مقایسه سه شاخص اندازه گیری خطا در فصل 4 مطرح میشود.
و در پایان با توجه به نتایجی که در فصل 4 آمده است به نتیجه گیری در مورد این پایان نامه و ارائه پیشنهاداتی خواهیم پرداخت.
اطلاعات لازم جهت تولید و آموزش شبکه عصبی و همچنین نمای کلی از شبیه سازی های انجام شده در پیوست آمده است.
تعداد صفحه : 140
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول: میکروتوربین 4
1-1 ) مقدمه
2-1 ) تکنولوژی تولید انرژی الکتریکی
1-2-1 ) تکنولوژی تولید متمرکز
1-1-2-1 ) معایب تولید متمرکز
2-2-1 ) تکنولوژی تولید پراکنده
1-2-2-1 ) برخی دلایل گرایش تولید به سمت تولید پراکنده
(DG) 2-2-2-1 ) کاربرد سیستم های تولید پراکنده
3-2-2-1 ) مزایای سیستم تولید پراکنده
4-2-2-1 ) برخی از معایب استفاده از تولید پراکنده
5-2-2-1 ) موانع و مشکلات تولید پراکنده
6-2-2-1 ) استعداد ایران در تولید پراکنده
7-2-2-1 ) مهم ترین منابع تولید پراکنده
3-1 ) میکروتوربین
1-3-1 ) ویژگی های میکروتوربین ها
2-3-1 ) کاربرد میکروتوربین ها
3-3-1 ) مقایسه میکروتوربین با مولدهای تولید پراکنده
4-1 ) فرآیند تولید انرژی در میکروتوربینها
1-4-1 ) اساس فرآیند
2-4-1 ) تولید انرژی
5-1 ) انواع میکروتوربین ها
6-1 ) بررسی اجزای میکروتوربین
1-6-1 ) مجموعه توربین و کمپرسور
1-1-6-1 ) کمپرسور
2-1-6-1 ) توربین
2-6-1 ) دیفیوزر خروجی
3-6-1 ) محفظه احتراق
3-6-1 ) رکوپراتور
4-6-1 ) ژنراتور
5-6-1 ) سیستم الکترونیکی و کنترل
میکروتوربین (CHP 6-6-1 ) نیروگاه های با تولید همزمان گرما و برق (سیستم
1-6-6-1 ) تولید همزمان و سیستم تهویه مطبوع
با میکروتوربین 20 CHP 2-6-6-1 ) کاربردهای سیستم
7-1 ) پیشینه تحقیق:
PI 1-7-1 ) کنترل میکروتوربین با استفاده از کنترل کننده
2-7-1 ) حلقه کنترل سرعت میکروتوربین
3-7-1 ) حلقه کنترل توان حقیقی میکروتوربین
4-7-1 ) حلقه کنترل ولتاژ میکروتوربین
5-7-1 ) حلقه کنترل دما میکروتوربین
8-1 ) روش کار و تحقیق
1-8-1 ) کنترل کننده شبکه های عصبی
2-8-1 ) بهبود عملکرد کنترل کننده شبکه عصبی
فصل دوم : کنترل میکروتوربین 32
1-2 ) مقدمه
2-2 ) سیستم های تحریک
1-1-2 ) ملاحظات مربوط به ژنراتور
2-1-2 ) ملاحظات مربوط به سیستم قدرت
3-1-2 ) اجزاء سیستم تحریک
3-2 ) انواع سیستمهای تحریک
1-3-2 ) سیستمهای تحریک جریان مستقیم
2-3-2 ) سیستم های تحریک جریان متناوب
3-3-2 ) سیستم های تحریک استاتیکی
4-2 ) توابع کنترلی و حفاظتی
1-4-2 ) تنظیم کننده های جریان متناوب و مستقیم
2-4-2 ) مدارهای پایدارساز سیستم تحریک
4-4-2 ) جبرانگر بار
5-4-2 ) محدود کننده و حفاظت ولت بر هرتز
6-4-2 ) مدارهای اتصال کوتاه کنندة تحریک
7-4-2 ) محدود کنندة زیر تحریک
8-4-2 ) محدود کنندة فوق تحریک
5-2 ) کنترل تنظیم ولتاژ و تنظیم توان راکتیو
1-5-2 ) کنترل تنظیم ولتاژ
2-5-2 ) تنظیم کننده توان راکتیو/ ضریب توان
3-5-2 ) کنترل کننده های توان راکتیو/ضریب توان
4-5-2 ) تنظیمات محدودکننده های فوق تحریک و زیر تحریک در شرایط اتصال به شبکه مجزا
از شبکه
5-5-2 ) محدودیت های ژنراتور
6-2 ) مدلسازی توربین و گاورنر سیستم سوخترسانی دریک نیروگاه گازی
1-6-2 ) اصول کار
2-6-2 ) سیکل کاری
3-6-2 ) انواع توربین های گازی
1-3-6-2 ) توربین گازی با دو محور
2-3-6-2 ) توربین گازی همراه با پیش گرمکن
3-3-6-2 ) توربین گازی همراه با باز گرمکن
4-3-6-2 ) توربین گازی همراه با خنککن
5-3-6-2 ) توربین گازی همراه با خنککن، باز گرمکن و پیش گرمکن
6-3-6-2 ) نیروگاه سیکل ترکیبی
4-6-2 ) اصول کنترل توربین گازی
5-6-2 ) مدلسازی توربین گازی
1-5-6-2 ) سیستم سوخت رسانی گاز
2-5-6-2 ) سیستم سوخت رسانی مایع
(IGV) 3-5-6-2 ) سیستم کنترل موقعیت دریچه هوا
4-5-6-2 ) سیستم توربین (کمپرسور- محفظه احتراق و توربین)
5-5-6-2 ) مدل سازی یک گاورنر گازی نمونه
6-5-6-2 ) نحوه محاسبه سیگنال کنترل
6-6-2 ) مدل توربین گازی مورد استفاده در شبیه سازی
1-6-6-2 ) مدل طراحی توربین دومحور
GAST 2-6-6-2 ) ملاحظاتی در مورد مدل
3-6-6-2 )مدل ژنراتور
7-2 ) شبکه های عصبی
2-7-2 ) کاربرد شبکههای عصبی
3-7-2 ) ویژگی هایی شبکه های عصبی مصنوعی
8-2 ) کنترل میکروتوربین با کنترل کننده شبکه عصبی
(BP) 1-8-2 ) الگوریتم پس انتشار
1-1-8-2 ) شاخص اجرایی
2-1-8-2 ) ترتیب الگوریتم پس انتشارخطا
2-8-2 ) محدودیت الگوریتم پس انتشار
3-8-2 ) معماری شبکه عصبی
4-8-2 ) یادگیری شبکه
1-4-8-2 ) انواع یادگیری
2-4-8-2 ) یادگیری با ناظر
3-4-8-2 ) یادگیری تشدیدی (تقویتی )
4-4-8-2 ) یادگیری بدون ناظر
5-8-2 ) بهبود رفتار شبکه
1-5-8-2 ) نحوه ارائه داده های یادگیری
2-5-8-2 ) انتخاب مقدار اولیه
6-8-2 ) بهبود الگوریتم پس انتشار
1-6-8-2 ) انتخاب مقادیر اولیه پارامترها
2-6-8-2 ) روش ممنتم برای پس انتشار
3-6-8-2 ) سرعت پایین همگرایی
7-8-2 ) تعیین تجربی ساختار، همگرایی و قدرت تعمیم شبکه های عصبی
1-7-8-2 ) ساختار شبکه
2-7-8-2 ) همگرایی
3-7-8-2 ) تعمیم پذیری
4-7-8-2 ) تعداد عناصر مجموعه الگوهای یادگیری برای تعمیم خوب شبکه های عصبی
5-7-8-2 ) اندازه گیری قدرت تعمیم شبکه
6-7-8-2 ) تعداد نرون های لایه میانی
8-8-2 ) محدودیت های پس انتشار
فصل سوم : شبیهسازی 80
1-3 ) میکروتوربین
2-3 ) ژنراتور
PI 3-3 ) کنترل کننده های
حلقه کنترلی توان ،PI 1-3-3 ) کنترل کننده
حلقه کنترلی دما ،PI 2-3-3 ) کنترل کننده
حلقه کنترلی سرعت ،PI 3-3-3 ) کنترل کننده
حلقه کنترلی ولتاژ ،PI 4-3-4 ) کنترل کننده
PI 5-3-3 ) پیدا کردن ضرایب
4-3 ) شبیه سازی شبکه عصبی
MATLAB 1-4-3 ) تولید شبکه عصبی توسط
2-4-4 ) آموزش شبکه عصبی
3-4-4 ) بهینه سازی آموزش شبکه عصبی
3) بهبود عملکرد شبکه -4-3
4-4-3 ) بدست آوردن مقادیر داده برای آموزش شبکه عصبی
5-4-3 ) تولید بلوک شبکه عصبی در سیمولینک
5-3 ) ورودی
6-3 ) انتخاب حلگر مناسب برای حل شبیهسازی
7-3 ) نمونهگیری از ورودی
8-3 ) تولید سیگنالهای ژنراتور
فصل چهارم: نتایج شبیه سازی و مقایسه شاخص ها 98
1-4 ) مقدمه
2-4 ) حالت 1
با اعمال ورودی شماره 1 PI 1-2-4 ) نتایج کنترل میکروتوربین با کنترل کننده
2-2-4 ) نتایج کنترل میکروتوربین با کنترل کننده شبکه عصبی با اعمال ورودی شماره 1
1-2-2-4 ) آموزش شبکه
1-2-2-4 ) بهبود شبکه عصبی
3-2-4 ) نتایج تست کنترل کننده شبکه عصبی با اعمال 2 منحنی بار شماره 2 و 3
3-4 ) حالت دوم
4-4 ) حالت سوم
5-4 ) مقایسه نتایج 107
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات 109
° نتیجه گیری 110
° پیشنهادات 111
پیوست ها
PI - شبیه سازی انجام شده برای کنترل میکروتوربین با استفاده از کنترل کننده
- شبیه سازی انجام شده برای کنترل میکروتوربین با استفاده از کنترل کننده شبکه عصبی
جهت تولید و آموزش و شبیه سازی شبکه عصبی MATLAB - برنامه
برای تولید و آموزش شبکه عصبی P و t - ماتریس
منابع و ماخذ 132
فهرست منابع فارسی 133
فهرست منابع لاتین 134
سایت های اطلاع رسانی 135
چکیده انگلیسی 136
