تکنولوژیهای منابع تولید پراکنده

1.  مبتنی بر سوخت: همانند موتورهای احتراقی- میکرو توربین- پیل سوختی - دیزل و مواد زیستی.
2.  مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر : که عبارتند از باد- آب- سلول خورشیدی- امواج و ...
3.  مبتنی بر ذخیره ساز‌های انرژی: که عبارتند از باطری، ابر خازنها و ...

در مقابل منابع متداول انرژی كه تجدیدناپذیر نام دارند، منابع انرژی تجدیدپذیر وجود دارند که می‌توانند به تولید انرژی بپردازند و توانسته‌اند، به علّت مزایایی همچون مجانی و در دسترس بودن و نیز در وفاق بودنشان با محیط زیست مورد اقبال فراوان، مخصوصاً در کشورهای توسعه یافته، قرار گیرند. از جمله­ی این منابع می‌توان به انرژی زمین گرمایشی، بیوماده، بادی، خورشیدی، آبی و ... اشاره نمود.

علاوه بر کاهش هزینه‌ها می‌توان به ماجولار بودن این منابع اشاره کرد، مثلاً مولدهای فتوولتائیک و پیل‌های سوختی ساختاری ماجولار دارند، یعنی این امکان فراهم می‌آيد که به محض نصب شروع به کار کنند و هر ماجول به‌طور مستقل از دیگری عمل کند و در صورت عدم کارایی یکی از ماجولها دیگری به کار خود ادامه دهد. قابلیت توسعه­ی آنها در ازای تقاضای بیشتر، از دیگر مزایای ماجول‌ها می‌باشد.

باد و خورشید از منابع انرژی تجدید پذیراند که اغلب و در همه جا بصورت مجانی و در وفاق با محیط زیست در دسترس‌اند. از آنجایی که حضور باد و خورشید بستگی به شرایط جوی و محیطی دارد، حضور پشتیبان (ذخیره سازهای انرژی) در سیستم‌های تولید توان متکی بر باد و خورشید ضروري است.

قابلیت اطمینان در سیستم های قدرت

در هر جامعه مدرن، مهندسان و مديران فني مسئول برنامه‌ريزي، طراحي، ساخت و بهره‌برداري از ساده‌ترين محصول تا پيچيده‌ترين سيستم‌ها هستند . از كار افتادن محصول‌ها و سيستم‌ها موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفي مي‌شود و مي‌تواند حتي بعنوان تهديدي شديد براي جامعه و محيط زيست تلقي شود. از اين رو مصرف كنندگان و بطور كلي مردم جامعه انتظار دارند كه محصولها و سيستم‌ها پايا ، اطمينان بخش و ايمن باشند بعنوان يك پرسش اصلي چنين مطرح است كه قابليت اطمينان يك سيستم در طول عمر كاری آينده‌اش چه ميزاني است و ايمني آن چقدر است؟ اين پرسشي است كه بخش‌هايي از آن را مي‌توان با ارزيابي و كميت‌سنجي قابليت اطمينان پاسخ داد .

 شيوه‌هاي ارزيابي قابليت از نظر تاريخچه پيدايش ، بدواً در ارتباط با منابع هوا – فضا و كاربردهاي نظامي شكل گرفت ، ولي سريعاً توسط ساير صنابع مانند صنابع برق ، كه تحت فشار شديدي جهت تضمين ايمني و قابليت اطمينان سیستم‌هاي توليد و توزيع در تامين انرژي الكتريكي مي‌باشند و يا صنابع فرآيندهاي پيوسته مانند صنايع فولاد و صنايع شيميايي كه هر ساعت توقف از آنها بعلت وقوع معايب مي‌تواند موجب تحميل خسارت‌هاي بزرگ مالي و جاني و آلودگي محیط زيست شود مورد توجه و كاربرد قرار گرفت .

 اتفاقات رخ داده فشار زيادي بر لزوم توجه به ارزيابي قابليت اطمينان ، ايمني و احتمال خطر ايجاد كرده است. در اينجا اساساً دو بحث مطرح است يكي تحت عنوان خطر كه صرفاً ازنظر شدت قابل تقسيم‌بندي مي‌باشد و ديگري تحت عنوان احتمال خطر كه علاوه بر شدت خطر احتمال وقوع آنرا نيز مورد توجه قرار مي‌دهد . شيوه‌هاي ارزيابي قابليت اطمينان اصولاً برمحور ارزيابي احتمال خطر استوار است و لذا هر دو جنبه شامل شدت خطر و همچنين احتمال وقوع آن به حساب مي‌آيند.

در سیستم های قدرت نیز با توجه به متغیرهای فراوانی که در هر کدام از بخش های تولید ، توزیع و مصرف وجود دارد لزوم سنجش قابلیت اطمینان و بهبود آن در فواصل مناسب (تعمیر و نگهداری) امری ضروری است ، تعیین متغیرهای تغییر پذیر با زمان و روش های مطمئن به منظور محاسبه آنها در دوره های روزانه ، ماهانه و سالانه اهمیت دارد ، آنچنانکه متغیرهایی در تغییر کیفیت ادوات در فصول مختلف ، شرایط آب و هوایی مختلف و شرایط شبکه قدرت در آن تاثیر دارند ، همگی بایستی در محاسبات دخالت داده شوند .

از طرفی امروزه بحث قابلیت اطمینان با ورود منابع تولید هیبریدی پراکنده نظیر توربین بادی و سلول خورشیدی  و منابع پشتیبان نظیر پیل سوختی و باتری و لزوم سنجش امکان پذیری سیستم ، بیش از پیش ضروری می باشد . در این راستا تعریف اندیس های مختلف قابلیت اطمینان و دخالت دادن آن در نحوه کنترل شبکه ها از متدهای روز به حساب می آیند .

 

کنترل به روش گام به عقب و باز طراحی تابع لیاپانوف ، backstepping control

یکی از اساسی ترین مسائل در طراحی کنترلر غیرخطی برای سیستم هایی از این نوع یافتن تابع لیاپانوفی می باشد که بتواند پایداری سیستم حلقه بسته شامل این کنترلر را به اثبات برساند ، در واقع اصلی ترین مسئله در تئوری کنترل همین مسئله می باشد ، در این میان برخی روش ها که وجود برخی محدودیت ها در سیستم را الزامی می داند ، می تواند در یافتن فرم کلی تابع لیاپانوف به ما کمک کند ، یکی از این روش ها و شاید معروف ترین آن ها کنترل گام به عقب می باشد ، ابداع این روش نیز به سال های نزدیکتر از سایر روش ها برمی گردد و آن در دهه 90 می باشد .

روش گام به عقب در سیستم هایی که به فرم فیدبک محض باشند قابل اعمال می باشد ، سیستم های اینچنینی در هر یک از معادلات خود تنها می توانند دارای ترم هایی از همان متغیر حالت و متغیر حالت بعدی باشد که در این حالت به منظور پایدارسازی این معادله از متغیر دوم به عنوان کنترلر مجازی استفاده خواهیم کرد .  در هر مرحله نیز با توجه به این طراحی یک فرم ساده مربعی لیاپانوف برای آن آورده می شود .

در طراحی کنترلر به روش بازگشت به عقب می توان با استفاده از بحث توابع پیچشی نسبت به تطبیقی نمودن کنترلر نیز اقدام نمود ، در این حالت بایستی از بحث توابع پیچشی نیز استفاده کرد .

در دینامیک های زیر می توان از روش بازگشت به عقب در طراحی کنترلر استفاده کرد :

1. پایدارساز سیستم قدرت 
2. سیستم کنترل توربین گاز 
3. سیستم مبدل های DC به DC
4. سیستم های کنترل فعال در ساختمان ها و خودرو

تجدید ساختار در سیستم قدرت :

در سیستم­های قدرت تجدید­ساختار یافته، به منظور بهره­ برداری مطمئن از سیستم، فرکانس باید تقریباً ثابت باقی بماند. فرکانس سیستم بستگی به تعادل توان حقیقی و بار دارد. از آنجا که فرکانس عامل مشترکی در سرتاسر یک سیستم می­باشد، هرگونه تغییر در تقاضای توان حقیقی یک نقطه، به صورت تغییری در فرکانس، در سرتاسر سیستم منعکس می­شود. در سیتم­های به ­هم ­پیوسته، که شامل دو یا چند ناحیه مستقل کنترلی هستند، علاوه بر کنترل فرکانس، باید تولید در هر ناحیه نیز به گونه ­ای کنترل شود که تبادل برنامه ­ریزی شده توان حفظ شود. به کنترل تولید و فرکانس سیستم، کنترل بار فرکانس اطلاق می­شود. 

  امروزه صنعت برق، در حالت گذر از بهره ­برداری سنتی توان به حالت تجدید­ساختار صنعت برق می­باشد. در یک سیستم تجدید­ساختار یافته، سیستم قدرت از چند منطقه کنترل به ­هم پیوسته تشکیل شده است، که هر منطقه مسئول بار محلی و تبادلات برنامه ­ریزی شده خود با مناطق مجاور می­باشد.

  تفاوت اصلی محیط تجدید­ساختار یافته با حالت سنتی، تفکیک بخش­های مختلف سیستم سنتی می­باشد. این امر وجه مشترک تمام انواع مختلف سیستم­های تجدید­ساختار یافته می­باشد. در محیط جدید بهره ­برداری از سیستم قدرت بر عهده بهره بردار مستقل سیستم می­باشد. بهره ­بردار مستقل سیستم، مسئول حفظ امنیت و قابلیت اطمینان سیستم می­باشد. بهره­ بردار مستقل سیستم با استفاده از خدمات جانبی می­تواند به وظایف خود عمل نماید. یکی از انواع خدمات جانبی، کنترل بار فرکانس، یا تنظیم فرکانس می­باشد.

در همین راستا انواع روش ها در تجدید ساختار شبکه های قدرت معرفی می شود ، تجدید ساختار در حوزه دینامیک سیستم که با استفاده از روش هایی مانند حذف بار تطبیقی انجام می پذیرد و تجدید ساختار در سیستم های قدرت توزیع و انتقال با نگاه سیستمی که با استفاده از انواع روش های هوشمند همچون الگوریتم تجمع پرندگان ، الگوریتم ژنتیک ، الگوریتم فازی یا عصبی انجام می پذیرد و در نتیجه گیری معایب و مزایای  خود را دارند . در کلیه این روش ها در نظر گرفتن یک تابع هزینه مرکب (چند هدفه) که بتواند عواملی همچون پروفیل ولتاژ ، تعادل توان ، کنترل فرکانس را در خود داشته باشد امری ضروری است .

طراحی فیلتر اکتیو با استفاده از منابع انرژی نو :

در شبکه های توزیع بحث مهمی به نام کیفیت توان داریم ، کیفیت توان عبارت است از برقراری شرایط مناسب از لحاظ پروفیل ولتاژ ، اعوجاج ولتاژ ، فلیکر ولتاژ و پخش توان در شبکه قدرت که راه حل های مختلفی نیز برای آن وجود دارد که از آن جمله :

• استفاده از ادوات FACTS
• خازن گذاری 
• رگولاتور ولتاژ
• استفاده تر کیبی از ادوات پیشنهادی 
• فیلتر اکتیو 

می باشند ، در مورد موارد اول تا چهارم بعدها توضیحات کافی داده خواهد شد ، مورد آخر به منظور کاهش هارمونیک و به اصطلاح THD در شبکه های قدرت کاربرد دارد ، در این راستا استفاده از یک منبع DC مطمئن برای تغذیه فیلتر نقش مهمی دارد .

منابع انرژی نو شامل توربین بادی و سلول خورشیدی می توانند به عنوان یک منبع DC قابل قبول (به شرط دارا بودن قابلیت اطمینان بالا) در این سیستم ها استفاده شوند ، طریقه اتصال این منابع به گونه ای است که هم شبکه را تغذیه کند و هم سیستم فیلتر را که در این حالت توان مازاد بر نیاز فیلتر وارد شبکه توزیع می شود ، از طرفی خود این منابع در راستای تزریق توان در شبکه هارمونیک وارد آن می کنند و به نوعی در ابتدای خط هارمونیک را در شبکه افزایش می دهند .

اما فیلتر اکتیو جایابی شده می تواند با عملکرد بهینه خود در سمت بار هارمونیک کل شبکه را کاهش دهد ، روش های مختلف و بهینه کلیدزنی به منظور این فرآیند پیش بینی شده است که در آن ها از تکنیک های تطبیقی به منظور انجام بهتر فرآیند استفاده می شود . 

کاربرد سیستم های کنترل فازی در درایو و ماشین :

سیستم های درایو برای انواع ماشین های القائی دارای پیچیدگی های خاص خود به دلیل درایورهای مختلف ، تغییرات پارامتری ، مدل بار و روش های کلیدزنی دارند ، سیستم های کنترل متداول در کلیدزنی این ماشین ها معمولا از روش های مرسوم از جمله PI ، PID برای کاهش خطا و تنظیم پریود زمانی کلیدزنی ها استفاده می کنند ، حال آنکه این روش ها در عمل تحت شرایط خاص قابل انجام می باشند و در نتیجه گیری نیز از لحاظ نتایج کار آنچنان توفیقی ندارند .

• بالا بودن میزان اورشوت 
• بالا بودن زمان نشست سیستم 
• وجود نوسانات حالت ماندگار 
• نوسانات بالای حالت گذرا
• خطای حالت ماندگار

از جمله کیفیت های نامطلوب استفاده از سیستم های کنترل متداول می باشند .

در کنار این مسائل در استفاده از سیستم های کنترل محدودیت های اساسی در دینامیک سیستم نادیده گرفته می شود ، تمامی سیستم های استفاده شده در مدار کنترلر تا خود ماشین و علی الخصوص سیستم درایو دارای نامعینی می باشند ، این نامعینی ها در عمل وجود دارند و بهتر است در تئوری کار در نظر گرفته شوند که در این صورت سیستم های کنترل مرسوم قادر به پایدارسازی سیستم نخواهند بود .

در این حالت ما ناچار به استفاده از دو روش هستیم :

1. به کارگیری مدل دقیق غیرخطی سیستم استفاده شده
2. استفاده از کنترلرهای تطبیق پذیر نظیر شبکه های عصبی ، منطق فازی و یا ترکیب این دو بصورت بهینه

در مورد اول مسلما کار سختی پیش رو خواهیم داشت چرا که یک اینورتر در شبکه های قدرت در تجزیه مُدال با 3 متغیر حالت تعریف می شود حال محاسبه کنید کاربرد این روش برای سیستم دو پل سه فاز با 6 IGBT .

در مورد دوم شناسایی دقیق سیستم بکار رفته از لحاظ رفتار در شرایط گوناگون سیستم نظیر سرعت های پایین ، سرعت بالا ، بی باری ، گشتاور بالا یا پایین ، شرایط خطا و ... و تعریف سیستم کنترلی به صورت ترکیبی از روش های هوشمند و متداول می توانیم بهبود رفتار سیستم در شرایط مختلف را داشته باشیم .

در الگوریتم فازی با انتخاب متغیرهای تاثیرگار به صورت مناسب و ارائه خروجی های مناسب در کنترلر اصلی و یا در سیستم کلیدزنی و ایجاد قوانین براساس منطق فازی (نوع اول یا دوم) نسبت به کنترل کلی آن اقدام کرد .

در شبکه های عصبی نیز بایستی روش را از روی جداسازی و الگوسازی انجام دهیم ، در این حالت بایستی سیستم را تحت شرایط گوناگون مورد آزمایش قرار داده و در تقسیم بندی از آن بهره ببریم .

کنترل سیستم های آشوب - Chaos:

در یک تعریف کامل سیستم های آشوبناک سیستم هایی هستند که با تغییر یک (یا چند) پارامتر خود ویژگی های دینامیکی خود از لحاظ پایداری را از دست می دهند ، در این سیستم ها تغییر پارامتر سیستم را از حالت پایدار به ناپایدار تبدیل می کند .

نمونه ای از این سیستم ها شامل نوسان ساز وندرپل (Vanderpol) و مبدل بوست (boost inverter) می باشد ، در کنار خود مسئله آشوب ، مسئله ای به نام کنترل آشوب وجود دارد ، در بیشتر مواقع ما از آشوب برای کنترل سیستم ها استفاده می کنیم ، استفاده از آن ها در تولید نوسان ساز نمونه ای از کنترل آشوب می باشد .

کنترلرهای مرتبه کسری (fractional order controller) نمونه ای از کنترلرهای آشوبناک می باشند ، در این حالت هدف در واقع ایجاد آشوب در سیستم و کنترل آن می باشد .

از جمله کنترلرهای متداول در سیستم های آشوبناک استفاده از مدلغزشی می باشد ، استفاده از مدلغزشی چه در طراحی سیستم کنترلی و چه در طراحی رویت گر برای سیستم های آشوبناک به جهت مقاوم نمودن سیستم کنترلی نسبت به تغییرات پارامتری و همینطور امکان استفاده در محیط های نویزدار می باشد .

منابع تولید پراکنده :

منابع تولید توان و ذخیره ­ساز انرژی به عنوان منابع DG شناخته می­شوند. امروزه، چندین تکنولوژی جدید از منابع DG با ظرفیت از چندین kW تا MW100 توسعه داده شده و وارد بازار شده­اند. تکنولوژی منابع DG می­توانند بصورت میکروتوربین­­ ها، پیل­های سوختی، سیستم­های فتوولتاییک، سیستم­های انرژی باد، ماشین­های دیزلی، توربین­های گازی و یا نوع دیگر باشند . همچنین تکنولوژی­های ذخیره­ انرژی بصورت فلایویل­ها، باتری­ها، ابرخازن­ها، ذخیره­ ساز مغناطیسی ابررسانا(SMES) و ... مورد استفاده قرار گرفته ­اند .
منابع تولید پراکنده دارای مزیت های مختلفی در شبکه های قدرت می باشند ، بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه ، بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت ، تغذیه بارهای دور از شبکه ، کاهش تلفات سیستم قدرت همگی از مزایای این منابع می باشند .

در این میان جایابی بهینه این منابع تولید و همینطور ایجاد هماهنگی بهینه بین منابع تولید پراکنده و شبکه قدرت از اهمیت اساسی برخوردار است . در سیستم های توان اتصال منبع تولید پراکنده به شبکه بایستی با در نظر گرفتن محدودیت های شبکه باشد و ایجاد یک الگوی مناسب که بتواند بیشترین تاثیر را از لحاظ فاکتورهای بیان شده بر شبکه داشته باشد به عنوان یک اصل اساسی در جایگذاری منابع تولید پراکنده مطرح است .

پایداری سیستم های قدرت و ریزشبکه ها :

پایداری سیستم­های قدرت مانند گذشته همچنان به عنوان موضوع اصلی در بهره ­برداری از سیستم­های قدرت مطرح است. زیرا موضوع پایداری، مولفه مهمی برای مدیریت انرژی و برنامه ­ریزی در هر سیستم قدرت می­باشد.

از طرف دیگر، تنوع منابع انرژی تجدیدپذیر و استفاده بهینه ­تر از منابع انرژی اصلی (با عمل تولید در نزدیک بار) منجر به افزایش واحدهای تولید پراکنده (DG) در شبکه توزیع فشار ضعیف و متوسط گشته است. کاربرد واحدهای DG در سیستم­های توزیع، نوع جدیدی از سیستم­های قدرت بنام میکروگرید را معرفی می­نماید. چنین سیستم­هایی می­توانند به شبکه قدرت اصلی متصل شده و یا بطور مستقل یعنی بصورت جزیره­ای مورد بهره ­برداری قرار بگیرند که در هر دو مد بهره ­برداری بایستی یک تغذیه پیوسته­ ای را برای مراکز بار یا مصرف­ کنندگان فراهم آورند. لذا این مفهوم منجر به تعریف جدیدی از بهره ­برداری واحدهای DG گشته که نیازمند طرح­های حفاظتی و کنترلی پیچیده­ ای در سیستم خواهد بود.

مساله پایداری سیستم­های میکروگرید تقریباً از سال 2006 میلادی (یعنی همان سال­های آغازین ظهور این مفهوم) بعنوان یکی از موضوعات چالش ­برانگیز بطور جدی مورد مطالعه قرار گرفته است. تکنیک­ها و استراتژی­های مختلفی توسط محققان و دانشمندان متعددی از سراسر جهان در منابع گوناگون می­توان یافت که به تعریف، طبقه ­بندی و بهبود پایداری در سیستم­های میکروگرید پرداخته ­اند. برخی از آن­ها تنها به بررسی یک یا تعداد اندکی از واحدهای DG خاص (بویژه مزرعه بادی، پیل سوختی و سیستم فتوولتاییک) پرداخته و برخی دیگر بصورت کلی و بدون محدودیت در نوع منابع DG، موضوع را بررسی نموده­اند. از میان مسایل پایداری، کنترل فرکانس و ولتاژ سیستم­های میکروگرید توجه و اهمیت بسیاری را از جانب محققان بخود جلب نموده­ اند. از اینرو طرح­های کنترلی مختلفی را برای پایداری ولتاژ و بخصوص پایداری فرکانس در منابع گوناگون می­توان یافت. این طرح­ها (که اغلب تنها از اطلاعات محلی سیستم استفاده می­نمایند) جهت بهبود عملکرد واحدهای DG بدون نقض قیود شبکه معرفی گردیده و شرایط مناسبی را جهت مشارکت موثر در سیستم قدرت و بازار برای آن­ها فراهم می ­آورند.

نحوه تنظیم پروپوزال برای پایان نامه های برق کنترل :

بهتر است ، مطالب بیان شده در این پست را بعد از مطالعه پست مربوط به پروپوزال در قدرت با لینک مطالعه کنید .
لینک مربوطه

در پایان نامه های مرتبط با مهندسی برق ما با مسئله مدلسازی ، شناسایی سیستم ، طراحی کنترل و عیب یابی مواجه هستیم و به طور معمول 90 درصد پایان نامه ها در این زمینه ها تدوین می شوند . که از این مقدار نیز اکثریت متعلق به طراحی کنترلرها می باشد .

با پیشرفت تکنولوژی و علوم ریاضی شاخه مهندسی کنترل بیش از سایر زمینه های مربوطه تحت تاثیر قرار می گیرد و روش های طراحی جدید با توجه به محدودیت های افزوده شده به کار می آیند .

در طرح پروپوزال برای یک سیستم در نظر گرفتن مسائلی نظیر پیچیدگی مدل سیستم ، نامعینی های موجود در سیستم ، تغییر پارامترهای با رنج تغییر و میزان کران تغییرات ، نحوه استخراج متغیرهای حالت سیستم و اغتشاشات همگی در نوع طراحی ها مهم می باشند .

آنچه که در گام اول اهمیت پژوهش کامل در زمینه سیستم مورد مطالعه می باشد ، در برخی کارهای تحلیلی قدرتمند ما با یک سیستم کلی با ویژگی های مشخص برمی خوریم که بایستی به طریق استقرایی یک روش کنترل مدون برای آن بیان کنیم که بایستی با یک اثبات قدرتمند همراه باشد و سپس در ادامه آن یک مدل نمونه (Case study) در نظر گرفته و شبیه سازی را برای آن انجام می دهیم .

اما انجام این نوع کارها با دشواری هایی همراه است که از آنجمله طراحی یک تابع لیاپانوف کلی خواهد بود که بتواند روش مذکور را اثبات کند .

در اغلب کارها از همان ابتدا با یک سیستم با مدل مشخص (یا همراه نامعینی های مشخص) مواجهیم که وظیفه طراح بهبود رفتار سیستم و یا انجام یک طراحی جدید برای آن است 

همانطور که می دانیم ویژگی های مهمی که برای یک رفتار کنترلی در نظر گرفته می شود عبارتند از : 

1. میزان اورشوت 
2. زمان رسیدن به پاسخ 
3. زمان نشست سیستم
4. خطای حالت ماندگار 
5. و ...

این ویژگی ها در تمامی سیستم ها چه خطی و غیرخطی اهمیت دارند و هر سیستم کنترلی که بتواند حتی یکی از این شاخص ها را بهبود دهد می تواند یک راهکار محسوب شود . 

در کنار این مسئله در نظر گرفتن عدم قطعیت در مدل سیستم ها نیز می تواند یک راه حل در ارائه یک پروپوزال خوب داشته باشد ، قطعا در این مسئله مطالعه سیستم فیزیکی بایستی به دقت انجام پذیرد ، در این روند شناسایی پارامترهایی که در حالت عملی محاسبات را با چالش همراه می سازد . 

از آن جمله :

1. عدم قطعیت در پارامترهای مدل دینامیکی سیستم 
2. عدم قطعیت در متغیرهای حالت سیستم 
3. عدم قطعیت سینماتیک(رباتیک)
4. عدم قطعیت در ترم های سیستم 

هر کدام از ویژگی های ساختاری بیان شده دارای راه حل هایی در تئوری کنترل می باشند که از آن ها می تواند به :

• طراحی سیستم کنترل تطبیقی
• طراحی رویت گر 
• طراحی کنترل مقاوم 

اشاره کرد . 

در کنار این سیستم ها استفاده از روش های هوشمند در سیستم های کنترل از دیگر ابزاری است که مد نظر قرار می گیرد ، مهمترین مسئله در این کاربرد استفاده از این روش ها در شناسایی سیستم و عیوب می باشد که در کنار این می توان برای بهبود روش های کلاسیک کنترل خطی نیز از آن ها بهره برد .

کنترل منطق فازی ، شبکه های عصبی و ترکیب این دو یعنی Anfis راهکار های پیشنهادی در این زمینه می باشند .

نحوه تنظیم پروپوزال برای پایان نامه های برق قدرت :

در این پست سعی داریم در مورد پروپوزال نویسی و نحوه بیان ایده برای کار توضیحاتی را ذکر کنیم :

یکی از مشکلاتی که دانشجویان در مراحل انجام پایان نامه با آن مواجهند طریقه بیان یک ایده مناسب و چگونگی تشریح آن در پروپوزال می باشد ، بخصوص در پروپوزال مربوط به دانشگاه های آزاد که بیان نوآوری کار به عنوان مهمترین بخش کار مطرح است . 

حقیقت آن است که اغلب دانشجوی کارشناسی ارشد در طی دوره تحصیل خود با مسئله ای فرادرسی روبرو نمی شود و نهایت کاری که در ضمن یک دوره تحصیل انجام می دهد شبیه سازی یک مقاله می باشد که صحت و سقم آن نیز بدرستی بررسی نمی شود . بنابراین انتظار تحقیق و پژوهش از این دانشجو مسئله ای بعید خواهد بود .

در یک پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق شما به نسبت زمینه ای که در آن فعال هستید وظیفه دارید نسبت به بهبود رفتار یک سیستم یا بیان یک کاربرد در ساده ترین شکل اقدام نمایید . در این راستا اولین گام مطالعه مقالاتی می باشد که پیرامون این موضوع و سیستم های مشابه آن بحث می کنند . به عنوان مثال در زمینه ماشین و درایو شما نیاز دارید پس از مطالعه مقالات کار شده در زمینه انواع روش های کلیدزنی و انواع محدودیت هایی که برای این سیستم ها مطرح می شود مقالات جامع را ذخیره کنید مطالعه این مقالات به شما این امکان را خواهد داد تا مشکلات کار را شناسایی کنید ، آنچه که مسلم است هیچ مقاله ای نسبت به نقاط ضعف خود به خواننده آگاهی نمی دهد و این موضوع با مطالعه مقالات دیگر و مشاهده نتایج آنها و انتظاری که از آن ها بدست می آید ، حاصل می شود ، به عنوان مثال در کاری مطالعه بر روی یک روش و مشاهده نتایج آن برای سرعت های بالا شما را بر آن می دارد تا این نتایج را برای مقاله مشابه در روشی دیگر نیز مشاهده کنید قطعا عدم وجود این نتیجه نشانه ای از عدم توفیق احتمالی این کار در آن سرعت خواهد بود که این مسئله با شبیه سازی روش مورد نظر و نتیجه گیری از آن در سرعت مذکور قابل دست یابی است .

پس از آن بررسی محدودیت های در نظر گرفته شده برای کار می تواند نشانه ای دیگر از عدم توفیق کار بوده باشد . بحث دیگر بهینه بودن روش است که آیا از لحاظ ادوات استفاده شده و هزینه به کار رفته مقرون به صرفه می باشد ؟

همه این سوالات می تواند پاسخی برای نوآوری پروپوزال شما باشد !

پس از این مرحله نوبت به بررسی قابلیت انجام این کار می باشد . توضیح آن که پروپوزال بخش مهمی از کار شما می باشد ، تدوین پروپوزالی که جواب ندارد کار شما را طولانی کرده و نتیجه آن را نیز ممکن است غیرمعتبر کند ، استاد پایان نامه شما در این مسئله نقشی مهم دارد یک استاد خوب (یا راهنمای خوب) با توجه به دانش خود می تواند امکان سنجی کار شما را گوشزد کند ، اما اگر استاد خوبی نداشته باشید ممکن است بعد ها به مشکل بخورید . پس در بیان کاربرد و روش نهایت دقت را داشته باشید سعی کنید خیلی از موضوعات کارهای انجام شده فراتر نروید و همیشه موضوعی را انتخاب کنید که پیرامون آن مطالعات کافی انجام شده باشد با این روش ، ربسک کار شما پایین می آید . 

در بیان بهبود شرایط کاری یک سیستم با استفاده از یک قطعه دیگر ، یک مبدل دیگر و یا یک کنترلر دیگر شرایط را بسنجید ، آیا این سیستم کنترل جدید می تواند به درد این ضعف بخورد ؟ آیا این مبدل می تواند شرایط را بهبود دهد .

مسئله مهم دیگر در پروپوزال چک کردن این مسئله است که این روش قبلا مورد استفاده قرار نگرفته باشد . این کار را می توان با مستندات irandoc انجام داد .

در مرحله بعد(از مراحل مهم) از کار ابزار مورد استفاده از در ارزیابی کار مورد پرسش قرار می گیرد ، این که شما از چه نرم افزاری برای شبیه سازی کار استفاده خواهید کرد ؟ این مرحله نیز مهم است چرا که روش مورد استفاده و از آن مهمتر ماهیت کار مشخص می کند که شما از چه راهی به نتیجه می رسید ؟ آیا نرم افزار متلب می تواند پاسخ گو باشد ؟! آنچه که بدیهی است در اغلب کارها شما می توانید شبیه سازی را در نرم افزار متلب انجام دهید ولی در برخی کارهای سیستمی و مخصوصا کار حفاظت نیاز به استفاده از نرم افزارهایی نظیر Pscad یا Digsilent خواهد بود .

بیان فرضیات کار به عنوان جملات خبری از پروپوزال مطرح می باشند که بایستی محدودیت ها و یا استفاده احتمالی از برخی ماژول های احتمالی و یا مدل های قبلا استفاده شده باشد .

پرسش های کار نیز ، پرسش هایی هستند که در طی پایان نامه بایستی به آن ها پاسخ دهید .

در اغلب موارد حساسیت بالایی روی مسئله فرضیات و پرسش ها در تز مطرح نمی شود و مسئله بیشتر حول نوآوری ذکر شده و نرم افزار مورد استفاده می باشد .

موفق و موید باشید .

مبحث انرژی های نو در شبکه های قدرت :::

انرژی های نو شامل توربین بادی ، سلول خورشیدی ، الکترولایزر و پیل های سوختی می باشد ، با توجه به اینکه در شبکه های قدرت مسئله قابلیت اطمینان از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد و از طرفی ماهیت پراکنده و احتمالی بودن سیستم های تولید انرژی نو نیازمند استفاده از سیکل ترکیبی این منابع تولید دارد ، در مرتبه دوم از کار به منظور استفاده بهینه از شبکه هیبریدی ساخته شده در حالات کم باری و پرباری نیاز به استفاده از سیستم های ذخیره ساز انرژی می باشد .

در این حالت شبکه دارای یک سیستم با قابلیت اطمینان بالا و شرایط بهینه می باشد که شرط وجود این حالت کنترل مناسب سیستم هیبریدی می باشد .

در بررسی روش های کنترل شبکه های هیبریدی شامل منابع انرژی نو نیاز به شناسایی دقیق سیستم و رفتار آن در طول سناریوی مورد بررسی می باشد ، آنچه که از اهمیت بالایی برخوردار است لزوم تعادل تولید و مصرف در کلیه ساعات کار سیستم می باشد .

استراتژی های مختلفی در مقالات به منظور کنترل شبکه توان هیبریدی معرفی شده است که اغلب برمبنای کنترل جریان باتری می باشند . در این کنترل طریقه شارژ و دشارژ باتری نشانگر حالت کار سیستم می باشد و متغیر SOC و محدودیت آن برای کنترل شبکه به کار می رود ، در این حالت با توجه به ماکزیمم SOC و مینیمم آن نسبت به هدایت جریان باتری (از طریق مبدل آن) اقدام می شود . روش دیگری که به کار می رود کنترل ولتاژ لینک مشترک بین منابع تولید می باشد بصورتی که همواره این ولتاژ در یک محدوده باقی بماند .

 

شرحی بر خدمات در زمینه مهندسی برق کنترل :::

پروژه ها و پایان نامه های مهندسی برق کنترل عمدتا در بندهای زیر خلاصه می گردند :

1-  مدل سازی سیستم ها : مدلسازی با استفاده از روش های SVM ، مدلسازی با روش های هوشمند ، مدلسازی با ANFIS ، مدلسازی خطی ، مدلسازی غیرخطی ، مدلسازی تعمیم یافته ، شناسایی سیستم با الگوریتم های برداری و هوشمند

2-  طراحی کنترلر برای سیستم های خطی : طراحی کنترلر برای ماشین های القائی ، ماشین سنکرون ، ماشین DC ، طراحی کنترلر LQR ، طراحی کنترلر فازی ، طراحی کنترلر عصبی ، طراحی کنترلر LQG ، طراحی کنترلر مد لغزشی برای سیستم خطی ، خطی سازی

3-  طراحی کنترلر غیرخطی : کنترلرهای برمبنای لیاپانوف(Lyapanov based control) ، کنترلر خطی سازی ورودی – خروجی(Input-Output linearization) ، کنترلر خطی سازی (Input state linearization)، فیدبک ورودی ، کنترلر برمبنای بازگشت به عقب (backstepping control) ، کنترل بر مبنای مدلغزشی (Sliding mode control) ، کنترل دینامیک وارون در رباتیک (Inversion dynamic) ، کنترل تاخیردار (Time delay control)

4-  طراحی کنترلر مقاوم : کنترل مقاوم با استفاده از H اینفینیتی ، با استفاده از روش H2 ، کنترلر مقاوم با استفاده از مد لغزشی

5-  طراحی کنترلر تطبیقی : کنترل تطبیقی براساس مدلغزشی ، کنترل تطبیقی براساس پسیوتی ، کنترل تطبیقی براساس روش اسلاتین ، کنترل تطبیقی با استفاده از روش های هوشمند عصبی –فازی

6-  طراحی رویت گر : فیلتر کالمن ، رویت گر بر مبنای مد لغزشی

7-  رباتیک : مدلسازی ربات ، ربات توانبخشی ، ربات با تاخیر زمانی ، طراحی کنترلر فضاپیما ، طراحی کنترل تطبیقی مقاوم ، ربات پوششی

8-  کنترل در سیستم های قدرت : پایدارساز سیستم قدرت ، مبدل های سیستم قدرت ، کنترل ماشین ، کنترل توربین گاز ، کنترل توربین بخار ، کنترل مقاوم سیستم گاورنر ، طراحی کنترلر سیستم تحریک 

شرحی بر خدمات در زمینه مهندسی برق قدرت :::

پروژه ها و پایان نامه های مهندسی برق قدرت عمدتا در بندهای زیر خلاصه می گردند :

 

1-  مبحث ادوات FACTS : تعریف و عملکرد هر یک از ادوات FACTS سری و موازی ، جایابی بهینه و براساس توابع هزینه چندهدفه در سیستم های توزیع و انتقال ، طراحی کنترلر های ترکیبی و هوشمند برای کلیدزنی ادوات FACTS ، بررسی پایداری در حضور این ادوات ، تجزیه مدال و مدلسازی فضای حالت برای ادوات FACTS ، امکان ایجاد هماهنگی و کاربرد آنها در حضور سیستم هایی همچون پایدارسازها

2-  بازار برق : مسائل بهره برداری از شبکه های قدرت ، قیمت گذاری و برنامه ریزی نیروگاه ها ، تخصیص واحد و ایجاد سیکل های ترکیبی تولید توان ، مباحثی همچون خازن گذاری و جایابی AVR و ... در شبکه های توان در مقابل کاهش هزینه ها و حصول پایداری شبکه

3-  ریزشبکه ها : پایداری ولتاژ – فرکانس در ریزشبکه ها ، جزیره سازی تعمدی ، بررسی خطا در ریزشبکه ها ، شناسایی مسائلی همچون حذف بار و وقوع خطا در ریزشبکه ها ، ترکیب منابع تولید در ریزشبکه ها ، کنترل مقاوم ریزشبکه ها ، ایجاد شبکه های توان هیبریدی در ریزشبکه ها ، مدلسازی ریزشبکه ها

4-  منابع تولید پراکنده : تعریف منابع تولید پراکنده ، جایابی بهینه منابع تولید پراکنده با کاریرد الگوریتم های هوشمند ، ایجاد هماهنگی بین شبکه و تولید پراکنده

5-  پایداری سیستم های قدرت : طراحی پایدارساز PSS از روش های خطی و غیرخطی ، ترکیب پایدارساز با DVR و AVR در شبکه های قدرت ، بررسی روش های تطبیقی و رویت گرها در پایدارساز ها

6-  ماشین و درایو : کنترل ماشین های القائی و ... ، تنظیم و بهبود رفتار سیستم درایو ماشین ها ، کنترل برداری ، تخمین پارامترهای سیستم درایو ماشین های سنکرون ، عیب یابی در ماشین ها با روش های برداری و هوشمند (عصبی - فازی) ، کنترل DTC با روش های مبتنی بر فازی

7-  طراحی انواع فیلترهای اکتیو و پسیو در سیستم های قدرت ، کاربرد منابع تولید تجدیدپذیر در طراحی فیلتر ، بررسی روش های مختلف کلیدزنی در سیستم های تجدیدپذیر به منظور اخذ توان

8-  انرژی های نو : سلول های خورشیدی ، روش های MPPT در مبدل سلول های خورشیدی (روش های تطبیقی ، P&O) ، بررسی مبدل های باک و بوست ، مدلسازی آشوبناک مبدل ها ، بررسی مدل غیرخطی مبدل ها ، توربین های بادی ، انواع توربین های بادی با استفاده از DFIG یا ژنراتور های دوگانه ، کنترل زاویه در توربین ، MPPT در توربین ، بررسی پایداری توربین در شبکه ، بررسی و طراحی مبدل های DC به DC ، DC به AC ، طراحی سیستم های هیبریدی تولید توان شامل سلول خورشیدی ، باتری ، پیل سوختی ، توربین بادی و الکترولایزر ، کنترل پیل سوختی ، انواع پیل سوختی های SOFC و PMFC ، مدلسازی پیل سوختی ، بهینه سازی پیل سوختی با انواع روش ها ، کنترل فازی شبکه های هیبریدی ، مدلسازی عددی شبکه های هیبریدی

9-  خودرو هیبریدی : بررسی منابع مختلف مورد استفاده در خودروهای هیبریدی ، طریقه ترکیب شبکه های هیبریدی در تغذیه خودرو ، طریقه کنترل باتری در خودرو ، پایداری خودروی هیبریدی ، مدلسازی تابع تبدیلی برای خودروی هیبریدی

10-  قابلیت اطمینان : بررسی قابلیت اطمینان در شبکه های توان با روش های گراف بندی ، با روش کات ست بندی ، تحلیل قابلیت اطمینان در شبکه های گسترده ، مدلسازی قابلیت اطمینان شبکه های قدرت ، بدست آوردن شاخص های قابلیت اطمینان در شبکه های قدرت ، قابلیت اطمینان در ریزشبکه ها ، بدست آوردن مدل قابلیت اطمینان ریزشبکه ها ، بررسی قابلیت اطمینان در شبکه های هیبریدی تولید توان ، بررسی قابلیت اطمینان در حضور منابع ذخیره ساز انرژی (باتری ها)

پروژه ها و پایان نامه های انجام گرفته در زمینه برق کنترل :

گروه برق کنترل در طی 2 سال اخیر پروژه ها و پایان نامه های با عناوین زیر را در دانشگاه های مختلف به انجام رسانده اند که مختصری از مهمترین آنها را در ادامه خواهیم دید :

1-  در زمینه کنترل غیرخطی ::: کنترل گام به عقب تطبیقی برای سیستم PSS با استفاده از مدلغزشی – دانشگاه تربیت مدرس

2-  در زمینه کنترل غیرخطی ::: کنترل تطبیقی براساس مدلغزشی برای سیستم شاسی خودرو – دانشگاه تبریز

3-  در زمینه طراحی رویت گر ::: طراحی رویت گر حالت با استفاده از روش مد لغزشی برای توربین – دانشگاه آزاد ابرکوه

4-  در زمینه کنترل غیرخطی ::: طراحی سیستم کنترل غیرخطی براساس گام به عقب برای سیستم توربین گاز – دانشگاه آزاد بابلسر

5-  در زمینه کنترل غیرخطی ::: کنترل بالگرد تک روتوره با ارائه یک کنترل کننده غیرخطی مقاوم – دانشگاه صنعتی مالک اشتر

6-  در زمینه شناسایی سیستم ::: شناسایی سیستم دامادیک با استفاده از شبکه های عصبی (شناسایی سیستم و شناسایی عیب) – آزاد تبریز

7-  کنترل مقاوم ::: کنترل مقاوم یک ریزشبکه قدرت با استفاده از روش H اینفینیتی – آزاد قزوین

8-  کنترل مقاوم ::: مدلسازی و کنترل مقاوم یک شبکه توان بار – فرکانس – آزاد تهران جنوب

9-  کنترل آشوب ::: کنترل آشوب در یک نوسان ساز با استفاده از روش ترکیبی مدلغزشی و فازی – آزاد شیراز

10- کنترل غیرخطی ::: طراحی کنترل کننده تطبیقی هوشمند برای دسته ای از سیستم های غیرخطی نامعین مقید – اصفهان

11-  در زمینه رباتیک ::: کنترل نیرو برای ربات توانبخشی با در نظر گرفتن نامعینی نیروی خارجی – نجف آباد

12-  در زمینه رباتیک ::: کنترل از راه دور ربات جراحی با در نظر گرفتن تاخیر – شیراز

13-  کنترل چندمتغیره ::: طراحی و شبیه سازی کنترل مدلغزشی برای سیستم های چندمتغیره – یزد

14- کنترل فازی ::: کنترل تطبیقی فازی برای کووادروتور – رشت

15-  طراحی تخمین گر ::: طراحی تخمین گر به منظور شناسایی مکان برای موشک بالستیک

پروژه ها و پایان نامه های انجام گرفته در زمینه برق قدرت :

گروه برق قدرت در طی 2 سال اخیر پروژه ها و پایان نامه های با عناوین زیر را در دانشگاه های مختلف به انجام رسانده اند که مختصری از مهمترین آنها را در ادامه خواهیم دید :

1-  در زمینه دینامیک ::: طراحی سیستم کنترل تطبیقی – فازی با استفاده از روش گام به عقب و توابع پیچشی برای سیستم پایدارساز قدرت – دانشگاه آزاد ارومیه

2-  در زمینه فیلتر ::: طراحی فیلتر اکتیو برای شبکه توان با بار غیرخطی در حضور توربین بادی به عنوان منبع تغذیه جریان مستقیم فیلتر – دانشگاه اردبیل

3-  در زمینه ماشین ::: طراحی فیلتر کالمن گسترده غیرخطی برای تخمین پارامترهای ماشین PMSM در حضور اغتشاشات ماشین و درایو – دانشگاه فردوسی

4-  در زمینه انرژی های نو ::: طراحی یک کنترلر بر مبنای داده های عددی برای سیستم تولید توان هیبریدی شامل سلول خورشیدی ، پیل سوختی و باتری ، کنترل از طریق مجموعه باتری – پیل سوختی – دانشگاه آزاد تهران

5-  در زمینه دینامیک و درایو ::: طراحی سیستم کنترل مقاوم تطبیقی برای مبدل بوست متصل به شبکه هیبریدی شامل توربین بادی و پیل سوختی ، دانشگاه نجف آباد

6-  در زمینه سیستم ::: بررسی قابلیت اطمینان یک ریزشبکه و حفظ مولفه های پایداری فرکانس و ولتاژ با استفاده از مبدل های دوسویه – دانشگاه آزاد مشهد

7-  در زمینه سیستم ، بازار برق ::: جایابی بهینه منابع تولید پراکنده با در نظر گرفتن محدودیت های شبکه با استفاده از الگوریتم PSO و تابع هزینه چندهدفه – دانشگاه نجف آباد

8-  در زمینه انرژی های نو ::: طراحی و بهینه سازی عملکرد یک شبکه هیبریدی توان با استفاده از منطق فازی – دانشگاه تبریز

9-  در زمینه انرژی های نو ::: طراحی سیستم تطبیقی برای بخش MPPT مبدل بوست در سلول خورشیدی – دانشگاه شیراز

10- در زمینه سیستم ::: بررسی تاثیر محدودکننده های جریان خطا در شبکه های توزیع در زمان خطا و جایابی بهینه آنها در شبکه توان – آزاد بابلسر

11- در زمینه سیستم ، بازار برق ::: کنترل توان راکتیو در شبکه قدرت با در نظر گرفتن محدودیت مارکتینگ (Marketing) و امنیت شبکه – آزاد خوراسگان

12- در زمینه سیستم ::: مدلسازی و شبیه سازی نیروگاه بادی DFIG و بهبود عملکرد آن با استفاده از SVC – آزاد ایلام

13-  در زمینه سیستم ، بازار برق ::: کاهش تلفات در سیستم قدرت با استفاده از کوپل سیستم های تولید توان پراکنده از نوع سلول خورشیدی در شبکه – آزاد سیرجان

14- در زمینه ماشین و درایو ::: طراحی و شبیه سازی کنترل دور موتورهای القائی با درایو شش فاز صنعتی –آزاد ابرکوه

15- در زمینه سیستم ::: تشخیص سناریوهای مختلف از جمله جزیره ای شدن و کاهش بار در ریزشبکه متصل به شبکه – آزاد نجف آباد

16- در زمینه سیستم ::: کنترل هماهنگ توان راکتیو در سیستم های قدرت با استفاده از ترکیب ژنراتور القائی دو سو تغذیه (DFIG) و جبران ساز توان راکتیو (STATCOM) – آموزش عالی پیام گلپایگان

17- در زمینه ماشین ، درایو ::: مدلسازی و شبیه سازی سیستم ژنراتور پدالی DC مغناطیس دائم – آزاد تبریز

18- در زمینه سیستم ، منابع تولید پراکنده ::: بهبود پروفیل ولتاژ با استفاده از جایابی منابع تولید پراکنده توسط ترکیب روش های فازی و الگوریتم اجتماع پرندگان – دانشگاه آزاد کرمان

19- در زمینه سیستم ، بازار برق ::: بازیابی شبکه توان برق پس از خاموشی سراسری با الویت بندی بار – آزاد شبستر

20-  در زمینه سیستم ، ادوات FACTS ::: بررسی عملکرد ادوات FACTS سری و موازی برای بهبود پایداری گذرا با استفاده از روش آنالیز حساسیت مسیر (TSA) – دانشگاه آزاد تبریز

21-  در زمینه ماشین درایو ، خودروی هیبریدی ::: مدلسازی از منابع انرزی و مدیریت آنها با استفاده از الگوریتم فازی برای درایو خودروی هیبریدی کنترل شده به روش DTC – محقق اردبیلی

22- در زمینه سیستم و درایو ::: اخذ حداکثر توان از ژنراتور بادی DFIG متصل به شبکه با استفاده از رویت گر تطبیقی سرعت – آزاد تبریز

23- در زمینه سیستم ::: تمایز بین اتصال کوتاه خارجی و خطای سیم پیچی داخلی در ترانس قدرت با استفاده از المان های گذرا – امیرکبیر

24- در زمینه دینامیک ::: بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت با استفاده از هماهنگی PSS و UPFC در شبکه قدرت – صنعتی اصفهان

25- در زمینه مبدل DC  به DC ::: طراحی نوسان ساز در سیستم مبدل بوست با استفاده از آشوب – یزد

26-  در زمینه سیستم ::: جبرانسازی فلش ولتاژ به طور همزمان با جبران سازی توان راکتیو در سیستم انتقال با استفاده از کنترل UPFC مبتنی بر روش فازی – آزاد ایلام

27- در زمینه سیستم ::: حذف بار ترکیبی تطبیقی با استفاده از اندازه گیری های سنکرون برای بدست آوردن پایداری فرکانس – ولتاژ – دانشگاه کردستان