پایدارساز سیستم قدرت کلاسیک و AVR در سیستم های قدرت

بلوک دیاگرام کلی PSS در شكل زیر نشان داده شده ‌ که‌ دارای چهار بخش است : ‫صافي بالاگذر، جبرانساز ديناميكي، صافي ‌‫فركانسهاي ‫‌پيچشي‫ و ‫محدودكننده ‫خروجي ‫مي‫باشد.‫‫ صافي بالاگذر‌‌ ‌که براي حذف مقادير حالت ماندگار ورودي استفاده مي‫شود و تابع تبديل آن به صورت یک عبارت سره محض است ،  میباشد. عملکرد تابع تبدیل از مقدار بهره آن تاثیر چندانی نخواهد گرفت و مقدار آن می‫تواند بین  1 تا 20  انتخاب گردد که این مقدار با توجه به سایر پارامترهای سیستم و انرژی کنترل مورد نظر تعیین می شود بدیهی است بالا بودن بهره باعث بهبود نسبی عملکرد پایدارساز می شود . بلوك جبران ساز كه شامل بهره پايدارساز و يك يا چند بلوك متوالي جبران ساز پيش فاز است، هسته اصلي پايدارساز را تشكيل  مي‫دهد. 

ایده اصلی PSS  این است که بتواند گشتاور الکتریکی متناسب با تغييرات سرعت در ژنراتور را توليد كند. براي اين منظور لازم است كه بلوك جبران كننده فاز، مشخصه پيش فازي مناسب را براي جبران تاخير فاز بين ورودي تحريك كننده و گشتاور الكتريكي ژنراتور ايجاد كند.مقدار K میزان میرایی تولید شده توسط PSS را تعیین می کند .

بلوک بندی پایدارساز سیستم قدرت کلاسیک

شماتیک بالا بلوک های متوالی مورد استفاده در پایدارساز سیستم قدرت را نشان می دهد .فیلتر ورودی ، شماتیک پایدارساز ، نوسان گیر و نهایتا محدود کننده سیگنال کنترل خروجی از اجزای تشکیل دهنده آن می باشند .

در کنار PSS از سایر اجزای مرتبط با پایداری دینامیکی سیستم های قدرت AVR می باشد .  تنظیم کننده های اتوماتیک ولتاژ AVR  نوعی از سیستم های تحریک هستند که خروجی آن ها بطور اتوماتیک تنظیم می‏شود. AVR ها تجهیزاتی الکترومکانیکی هستند که به صورت سیستم تحریک با مقدار زیاد رئوستا و مقاومت های سوئئچی و اتصالات متحرک میباشند.

 
شماتیک اجزای سیستم قدرت در حضور AVR
 
شکل بالا شماتیک سیستم AVR در یک سیستم قدرت همراه با یک ماشین مجهز به سیستم تحریک را نشان می دهد .

 

بررسی بر پایداری سیستم های قدرت و مبحث پایدارسازها - power system stablizer

يكي از مسائل بسيار مهم در مطالعات ديناميكي سيستم‌هاي قدرت، پايدار‫سازي با استفاده از پايدار‫ساز سيستم قدرت (PSS) مي‫باشد. هدف از بكارگيري اين پایدارساز، تضمين پايداري و كارایي سيستم حلقه بسته باحضور كليه عدم قطعيت‌هاي ممكن مي‫باشد. اين عدم قطعيت‌ها مي‫توانند ناشي از اثر غير‫خطي بودن سيستم واقعي،ديناميك‌‌هاي مدل‫‫نشده، تغيير پارامتر‫های مدل در اثر تغييرات شرايط محيط، اغتشاشات ناشي از نويز اندازه گيری و... باشند. پایدارساز‫هاي مرسوم که براساس مدل هفرون فیلیپس می باشند ، براساس تئوري كنترل خطي و محاسبات مقادير ويژه طراحي مي‫شوند، كه ‫مشكلاتي از قبيل زمان بر بودن تنظيم و بهينه نبودن ميرايي سيستم در نقطه كار را دارند. در عمل، به دليل تغييرات مكرر در شرايط كار سيستم، استفاده از يك مدل دقيق ديناميكي‫‫از سيستم و به دنبال آن طراحي پایدارساز بسيار اهميت دارد. با استفاده از كنترل‫ تطبيقي مي‫توان پایدارساز را طوري طراحي كرد كه تحت اغتشاشهاي مختلف، نوسانات فركانس پايين را كاهش‌ داده و ميرايي سيستم را به مقدار قابل توجهي افزايش دهد. با توجه به مطالب فوق، در این گونه پروژه های مهندسی برق قدرت بایستی بر روي طراحي پایدارساز با استفاده از كنترل‫تطبيقي مقاوم و بررسي تاثير اين روش در ميرايي نوسانات فركانس پايين و پايداري ديناميكي متمركز شد. طراحی کنترل‫کننده تطبیقی و مقاوم با رویکرد بازگشت به عقب به منظور پایدارسازی سیستم قدرت با مقاوم‫سازی نسبت به ضریب بهره کنترلی و تغییر توان مکانیکی و نیز استفاده از روش کنترل‫تطبیقی جهت تخمین زاویه توان‌  سیستم، سعی در بهبود  هر چه بیشتر پایداری دینامیکی‫ سیستم ‫شده‫است . 

 سیگنال کنترل ارسال شده از پایدارساز سیستم قدرت

شکل بالا سیگنال کنترل اعمال شده از طرف پایدارساز سیستم قدرت در حالت بکارگیری عملکرد تطبیقی و عدم استفاده از آن را نشان می دهد .