انواع مدل های پایدارساز سیستم قدرت و روش های تحلیل و کنترل
پایدارساز سیستم قدرت به عنوان یک بهره با فیلتر پایین گذر و بالا گذر شناخته می شود که می تواند برای کاهش نوسانات حالت گذرا در سیستم های قدرت بکار رود. این بیان متناسب با در نظر گرفتن ساختار خطی برای پایدارساز سیستم قدرت می باشد . مشخصا ساختارهای دیگری نیز برای پایدارساز ها در نظر گرفته شده است که مهمترین آن مدل دینامیکی غیرخطی برای پایدارساز در حضور ژنراتور سنکرون متصل به آن می باشد. در این حالت ارتباط بین متغیرهای حالت سیستم به صورت غیرخطی می باشد.
شکل(1) : ساختار متداول برای پایدارساز سیستم قدرت
در شکل(1) ساختار متداول برای یک پایدارساز سیستم قدرت نمایش داده شده است. در این ساختار سیگنال کنترل خروجی پایدارساز مانند یک جبران ساز عمل می کند و یک سیگنال کنترل به منظور تنظیم ولتاژ خروجی به ورودی AVR یا همان تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک ارسال می کند. تنظیم کننده ولتاژ نیز در خروجی خود سیگنال تحریک مورد نیاز را ارسال می کند.
مشخصا در حالت متناظر با عدم استفاده از پایدارساز سیستم قدرت سیگنال فیدبکی در کار نبوده و سیستم به صورت حلقه باز رفتار می کند.
پارامترهای طراحی برای یک چنین پایدارسازی محدود می باشد و با طراحی یک بهره مناسب به همراه ثابت زمانی های مورد نیاز برای فیلترهای پیش فاز و پسفاز آن روند طراحی به اتمام می رسد.
روند بهبود مولفه های پایداری شبکه منجر به بهبود کیفیت سیستم های پایدارساز به لحاظ دینامیک خود پایدارساز و همچنین ترکیب آن با ادوات دیگر شده است.
یکی از این انواع موسوم به پایدارساز سیستم قدرت چند بانده یا مولتی باند-pss می باشد(Multi-Band-PSS). این نوع پایدارساز با تفکیک ورودی خطای فرکانس سیستم به مولفه های پایین گذر ، میان گذر و بالا گذر به طراحی پایدارساز و بهینه سازی هر کدام از بخش ها می پردازد. شماتیک این پایدارساز در شکل(2) نشان داده شده است. مشخصا پارامترهای طراحی برای این پایدارساز بیشتر بوده و طراح با درجات آزادی مختلفی از طراحی روبرو می باشد.
شکل(2): شماتیک پایدارساز سیستم قدرت چند ناحیه ای (Multi-Band-PSS)
مسئله دیگری که در یک پایدارساز مد نظر قرار می گیرد، بهبود رفتار آن با ترکیب پایدارساز با ادواتی نظیر جبران سازهای سری و موازی می باشد. انواع جبران سازها که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از :
- SVC : جبران ساز استاتیکی سری
- STATCOM : جبران ساز استاتیکی موازی
- TCSC : جبران ساز سری (امپدانسی)
- UPFC : جبران ساز همه منظوره
این جبران سازها با ایجاد حلقه های داخلی در بلوک دیاگرام دینامیکی سیستم باعث کاهش هر چه بیشتر نوسانات حالت گذرای سیستم می شوند و روند بهبود کار آن را سریع تر می کنند.
یک طراح خوب در طراحی پارامترهای یک پایدارساز بایستی مشخصه های زمانی زیر را در نظر بگیرد:
- کاهش نوسانات حالت گذرا
- کاش زمان نشست سیستم
- کاهش بالازدگی (اُورشوت) سیستم
- کاهش خطای حالت ماندگار
از آنجایی که از دیدگاه کنترلی بدست آوردن مدل حلقه بسته سیستم و استفاده از روش هایی همچون مکان هندسی ، بودی و یا دیاگرام فازی برای سیستم های پیچیده تر مخصوصا سیستم های چندماشینه کاری دشوار می باشد ، از روش های هوشمند نظیر الگوریتم تکاملی ، CPSO ، ژنتیک ، رقابت های استعماری و ... به منظور طراحی پارامترهای پایدارساز ترکیبی استفاده می شود. در این روش نیاز است تا یک تابع هزینه مناسب براساس شرایط (1) تا (4) برای الگوریتم هوشمند مورد نظر بیان شود.
به منظور شبیه سازی رفتار پایدارساز سیستم قدرت متداول ترین راه طراحی آن به صورت بلوک دیاگرام می باشد که در آن به منظور بیان مدل از کدنویسی درون تابع و یا شکل بندی با استفاده از بلوک های تابع تبدیلی و انتگرال گیرهای رایج صورت می گیرد.
در لینک دانلود یک نمونه فایل شبیه سازی متلب برای پایدارساز سیستم قدرت قرار داده شده است.