#
پنل کاربری
عضویت
0

سبد خرید

تبلیغات تبلیغات
آیا میدانستید

پایان نامه تخمين با استفاده از فيلتر کالمن

چکیده:

در این پایان نامه، در فایل شبیه سازی از مدل­های واقعی سیستم فتوولتاییک، توربین بادی و ژنراتور سنکرون که از طریق یک خط انتقال 63 کیلو ولت و یک ترانسفورماتور کاهنده 20/63 کیلو ولت و یک بریکیر سه فاز به بار متصل شده استفاده شد. و به منظور ذخیره بخشی از انرژی الکتریکی تولید شده در سیستم فتوولتاییک از یک باتری شارژر نیز استفاده شد. این باتری شارژر در شرایطی که تولید توان الکتریکی از طریق سایر منابع تولید توان الکتریکی با کاهش مواجه شود می تواند با تزریق توان ذخیره شده به شبکه انرژی الکتریکی مورد نیاز بار سیستم را تامین نماید. سلول فتوولتاییک استفاده شده سیستمی غیرخطی می­باشد که بصورت یک منبع جریان موازی با دیود مدل می­شود. با توجه به پایین بودن ولتاژ خروجی سیستم فتوولتاییک، جهت کاربرد در سیستم توزیع الکتریکی لازم است از یک مبدل boost (افزاینده ولتاژ) در خروجی این سیستم استفاده شود تا ولتاژ خروجی به مقدار مطلوب برسد. الگوریتم استفاده شده در سیستم سلول خورشیدی الگوریتم P&Oمی باشد.

در این پروژه سرعت ثابت توربین بادی بر روی ژنراتور القایی مورد بررسی قرار گرفته است. سرعت توربین بادی پس از عبور از یک بهره تناسبی وارد تابع محاسبه کننده سرعت توربین بادی می شود. این تابع یک تابع غیر خطی است که سیگنال خروجی این تابع، به عنوان توان خروجی توربین بادی در نظر گرفته می شود. در ضمن توان مکانیکی ورودی توربین بادی پس از مقایسه با مقدار مرجع سیگنال کنترل تیغه پره توربین را تولید می کند که وارد کنترل کننده PI می شود. سیگنال خروجی کنترل کننده وارد بلوک محاسبه گر ضریب قدرت شده و پس از ضرب شدن در سیگنال توان مکانیکی، سیگنال توان خروجی توربین بادی را تولید می کند که به همراه توان خروجی سیستم فتوولتاییک جهت تامین بار سیستم توزیع تولید می شود.

کلمات کلیدی: سیستم فتوولتاییک، باتری شارژر، توربین بادی، کنترل کننده

مقدمه

کنترل شارژر دستگاهی است که مابین پنل خورشیدی و باتری قرار می گیرد. وظیفه آن در سیستم های خورشیدی بسیار حیاتی و مهم است زیرا طول عمر باتری سیستم که تقریبا 30 درصد از کل هزینه را به خود اختصاص می دهد، بطور مستقیم به آن وابسته می باشد. چنانچه باتری بیش از حد شارژ گردد و یا اینکه بیشتر از حد ممکن تخلیه شود، آسیب جدی خواهد دید از این جهت دستگاه کنترل شارژر در مدار قرار داده می شود که در صورت شارژ یا دشارژ بیش از حد، باتری را محافظت نماید. شارژ کنترلرها بر مبنای این‌که تحمل چند آمپر جریان را دارند دسته بندی می‌شوند. استانداردهای بین‌المللی شارژ کنترلرها را ملزم به تحمل ۲۵% جریان اضافی در زمان محدود می نمایند. این موضوع باعث می-شود که در زمان افزایش بیش از حد تابش به کنترلر آسیبی نرسد. جریان بیش از حد می تواند به کنترلر آسیب برساند. انتخاب کنترلر شارژر با جریان بزرگ تر از حد مورد نیاز، امکان توسعه سیستم را در آینده فراهم می آورد بدون اینکه هزینه زیادی را تحمیل نماید. کنترلر همچنین از جریان معکوس در هنگام شب جلوگیری می نماید. جریان معکوس، مقدار جریانی است که هنگام شب در جهت معکوس از پانل می گذرد و باتری را تخلیه می کند.

همچنین امروزه نياز به بهينه‌سازي مصرف انرژی بدون به‌وجود آوردن مشكلات جديد براي مصرف کنندگان امريست ضروري، که در عين حال بايد قابليت اطمينان بالایی هم داشته باشد. بنابراين امروزه  استفاده از سيستم هيبريد گريزناپذير است، که منجر به استفاده از مصرف كننده هاي الكتريكي بيشتر و قوي‌تر مي‌گردد و در نتيجه انرژي الكتريكي مورد نياز مصرف کننده افزايش مي‌يابد.

ازاين روي، صنايع باتري‌سازي در صدد عرضه باتري‌هاي نو هستند، كه همگام با تغيير تدريجي ساختار الكتريكي منابع تجدیدپذیر باشد. اين درحالي است که نقش باتري به عنوان يك وسيله محوري براي حفظ عملكرد مطلوب و افزايش قابليت اطمينان منابع تجدیدپذیر و مصرف کنندگان، كه قابل نظارت و مديريت نيز باشد، ارتقا يافته است[1].

از طرفي اغلب باتري‌ها نسبت به فراشارژ (overcharge) و فرودشارژ (over discharge) شدن حساسيت دارند و موجب تخريب باتري و صدمه زدن به آن مي‌گردد. علاوه بر آن در فرآيندهاي شارژ سريع، مطلوب است كه باتري با استفاده از روشهاي شارژ معمول كه عمدتاً با استفاده از جريانهاي بالا انجام مي‌گيرد، در كوتاهترين زمان ممكن به حالت شارژ كامل برسد در عين حال كه از ورود به ناحيه فراشارژ، جلوگيري گردد[3,2].

بنابراين عملكرد مطلوب باتري به تخمين حالت شارژ(‌‌SOC) و کنترل مناسب آن بستگي دارد. لذا ضروري است كه با اندازه‌گيري و تخمين آن، شرايط را براي عملكرد مناسب باتري و نيز دستگاه‌هاي الكتريكي، از طريق مديريت باتري در فراهم آورد. نظارت بر باتري سبب مي‌‌‌گردد كه بتوان از تمام توانايي باتري به بهترين شكل براي تأمين انرژي وسايلي كه وابستگي بالايي به انرژي الكتريكي دارند استفاده کرد‌[3,1]. از آنجا که موضوع اصلي پايان‌نامه درباره شارژ باتري و کنترل آن در سطح مشخصي است، در ادامه به ارائه تعريفي از حالت شارژ مي‌پردازيم.

1-2  مفهوم حالت شارژ

حال كه ضرورت آگاهي از حالت شارژ (SOC[1]) باتري بيان گرديد بايد تعريف دقيقي از آن بيان نمود. در نظر نخست مي‌توان گفت كه حالت شارژ به‌طور ساده، درصد بار الكتريكي ذخيره شده حقيقي به كل باري است كه مي توان در باتري ذخيره نمود. فرض كنيد يك باتري در اختيار داريم كه از قبل داراي مقداري انرژي است و اکنون آن را با جريان شارژ(وارد به باتري) ، شارژ مي‌کنيم. در اين صورت مقدار بار تحويل داده شده به باتري برابر است با و از طرفي اگر باتري کاملاً خالي از انرژي باشد در نتيجه  برابر كل باري است كه مي توان در باتري ذخيره نمود.  در روابط فوق، راندمان باتري را نشان مي‌دهد که وابسته به جريان باتري است، زيرا در هنگام شارژ مقداري از توان الکتريکي در باتري تلف مي‌شود. براي جريان شارژ و براي جريان دشارژ  است. با استفاده از تعريف بالا، حالت شارژ با رابطه زير تعريف مي گردد:

[1]ْState-of-Charge

فصل اول:  مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 1

1-2- مفهوم حالت شارژ ……………………………………………………………………………………………………… 3

1-3- برسی روشهای تخمین حالت شارژ باتری………………………………………………………………………. 4

1-3-1- اندازه‌گيري حالت شارژ از طريق ويژگيهاي فيزيكي الكتروليت………………………………… 4

1-3-2- ولتاژ مدار باز……………………………………………………………………………………………………  5

1-3-3-  شمارش آمپر ساعت…………………………………………………………………………………………  6

1-3-4- تخمين با استفاده از منطق فازي…………………………………………………………………………… 7

1-3-5- شبكه هاي عصبي مصنوعي………………………………………………………………………………… 8

1-3-6- تخمين با استفاده از فيلتر کالمن …………………………………………………………………………. 9

1-4 –کنترل حالت شارژ………………………………………………………………………………………………….. 9

فصل دوم: منابع تولید پراکنده………………………………………………………………………………..  11

2-1- بحران انرژی در جهان……………………. ………………………………………………………………………..  11

2-2- منابع تولید پراکنده…………………… ………………………………………………………………………………. 12

2-3- فناوریهای تولید پراکنده………………….. ………………………………………………………………………… 13

2-4- انرژي باد و نیروگاه بادی- سلول های خورشیدی و بررسی سیستم های فتوولتائیک(PV) ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14

2-4-1-  انرژي باد و نیروگاه بادی………. ………………………………………………………………………. 14

2-4-2- تار يخچه استفاده از انرژي باد….. ……………………………………………………………………… 15

2-4-3-  مزاياي نيروگاههای بادی………….. ……………………………………………………………………. 16

2-5- توربين بادي…………………… ………………………………………………………………………………………  19

2-5-1- كاربرد توربينهاي بادي………………. …………………………………………………………………..  19

الف- كاربردهاي غيرنيروگاهي …………………….. ……………………………………………………………… 19

ب – كاربردهاي نيروگاهي…………………. ………………………………………………………………………… 19

2-5-2- انواع توربينهاي  بادي………………………………………………………………………………………. 20

2-5-2-1- تقسيم بندي از حيث اندازه…………………………………………………………………………… 20

  1. توربین های کوچک (small)………………….. ……………………………………………………………. 20

  2. توربین های متوسط (medium)……….. ………………………………………………………………….. 20

  3. توربين هاي بزرگ (large) ……. ………………………………………………………………………………20

2-5-3-  بادها و توربينهاي بادي………. …………………………………………………………………………. 21

2-5-4 – انرژي دريافتي از توربين…………… …………………………………………………………………… 23

2-2-5- توان پتانسيل توربين………………… …………………………………………………………………….. 23

2-5-6-  ضريب يکپارچگي……………………….. ………………………………………………………………. 25

2-5-7-  برآورد پتانسيل باد……………………… …………………………………………………………………. 26

2-5-8 – ارزيابي آماري داده هاي باد.. …………………………………………………………………………… 27

2-5-9-  محاسبه انرژي سالانه خروجي يک توربين بادي…………………………………………………. 29

2-6- ژنراتور سنکرون  (Synchronous Generator)………………………………………………… 32

2-6-1 رتور در ژنراتور سنکرون……………………………………………………………………………………. 33

2-6-2 ساختمان و اساس کار………………………………………………………………………………………… 34

2-7- ژنراتورهای القایی یا آسنکرون……………………………………………………………………………. 35

2-7-1 مشخصه‌های الکتریکی……………………………………………………………………………………….. 36

2-7-2 مزایای ژنراتور القایی…………………………………………………………………………………………. 37

2-7-3 معایب ژنراتور القایی…………………………………………………………………………………………. 38

2-7-4 جریان هجومی در بهره‌برداری موازی…………………………………………………………………… 39

2-7-4 اتصال کوتاه سه‌فاز ناگهانی…………………………………………………………………………………. 40

2-7-5 اتصال کوتاه تک‌فاز……………………………………………………………………………………………. 40

2-7-6 پدیده خود تحریکی…………………………………………………………………………………………… 40

2-7-7 سیستم بهره‌برداری و کنترل………………………………………………………………………………… 41

2-7-8 راه‌اندازی………………………………………………………………………………………………………….. 41

2-7-9 بهره‌برداری موازی……………………………………………………………………………………………… 42

2-7-10 بارگذاری……………………………………………………………………………………………………….. 42

2-7-11 توقف آهسته…………………………………………………………………………………………………… 42

2-7-12 از کار افتادن (SHUT DOWN) ………………………………………………………………….. 42

2-7-13 توان اکتیو……………………………………………………………………………………………………….. 43

2-7-14 نیاز به بانک خازنی………………………………………………………………………………………….. 44

2-7-15 اتصال به شبکه و یا منفرد…………………………………………………………………………………. 44

2-8- سلول های خورشیدی و بررسی سیستم های فتوولتائیک(PV)…. ………………………….... 46

2-9-  سلول خورشیدی……………………… …………………………………………………………………………….. 48

2-9-1-  انواع سلول­های خورشیدی………………. ……………………………………………………………. 48

2-9-2-  ساختار فیزیکی سلول های خورشیدی……………………………………………………………… 49

2-10-  پنل خورشیدی ……………………………………………………………………………………………………… 54

2-11-  نحوه ساخت پنل خورشیدی211 واتی………………………………………………………………………. 55

2-12-  روش­های تولید انرژی خورشیدی …………….. …………………………………………………………… 56

2-13-  سیستم فتوولتائیک (Photovoltaic)………………………………………………………………………. 57

2-13-1- مزایاي نظریه نيروگاههاي سلول خورشیدی………… ………………………………………….. 65

2-13-2- معایب نظریه نيروگاههاي سلول خورشیدی…… ……………………………………………….. 65

فصل سوم: باتری شارژرها…………………….. …………………………………………………………….…… 66

3-1-  مبانی سیستم باتری……………. ……………………………………………………………………………………. 66

3-1-1-  سیستم های باتری………………… ………………………………………………………………………. 66

3-1-2-  سلول سرب- اسیدی………. ……………………………………………………………………………. 66

3-1-3-  مشخصه ی تخلیه………………. ………………………………………………………………………… 67

3-1-4-  ملزومات شارژر………………. …………………………………………………………………………… 68

3-2- باتری شارژرها…………. ……………………………………………………………………………………………… 69

3-2-1- حالت زیرشارژ…………………….. ……………………………………………………………………….. 71

3-2-2- حالت فوق شارژ………. …………………………………………………………………………………… 72

3-2-3-  شارژ سریع…………. ……………………………………………………………………………………….. 72

3-3- ایمنی……………………………… ……………………………………………………………………………………… 73

3-3-1- روش زمین کردن باتریهای 110 ولتی…………. ……………………………………………………. 73

3-3-2- زمین کردن سیستم باتری 48ولت………………. ……………………………………………………. 74

3-3-3- سیستم نشان دهنده آلارم باتری…… …………………………………………………………………… 74

3-4- سلولهای ترکیب مجدد……………………… ……………………………………………………………………… 75

3-5- راه اندازی باتریها ……………………. …………………………………………………………………………..…. 77

3-5-1- راه اندازی باتریهای پلانته (سرب- اسیدی)….. …………………………………………………… 77

3-5-1-1-  آزمایشهای باتری شارژر…………….. ……………………………………………………………… 77

3-5-1-2- آزمایش های تخلیه (دشارژ) باتری.. ……………………………………………………………… 79

3-5-1-3- رله اتصال زمین…………… ……………………………………………………………………………. 79

3-5-2- راه اندازی باتریهای آب بندی شده……….. ………………………………………………………….. 80

3-6- نقش شارژرها در پست­های برق…………………………………………………………………………………. 80

3-7- اصول کار شارژر………….. …………………………………………………………………………………………. 82

3-7-1- حالت شارژ نگهداری ……… ……………………………………………………….……………………. 85

3-7-2- حالت شارژ سریع……………. ………………………………………………………….………………… 85

3-7-3- حالت شارژ اولیه…….……………………………………………………………..……………………….. 86

فصل چهارم: مدل­سازی دینامیکی سلول خورشیدی و توربین بادی……….………….. 88

4-1 – سلول فتوولتاییک …….. ……………………………………………………………………………………………. 88

4-2 – مدل توربین بادی …….. ……………………………………………………………………………………………. 93

4-3 مدل باد و مدل شبكه مصرفي…………………………………………………………………………….. 101

فصل پنجم: نتایج شبیه سازی شارژر کنترلر سیستم دوگانه خورشیدی و بادی متصل به باتری ……………………………………………………………………………………………………………………………. 108

نتیجه گیری و پیشنهادات ………………………………………………………………………………………….. 129

مراجع …………………………………………………………………………………………………………………….

 

فرمت ورد تعداد صفحات 143

99,000 ریال – خرید
موضوع :
دیدگاه کاربران درباره محصول بالا
  • دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • دیدگاهی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با محصول باشد منتشر نخواهد شد.

تسلا یو پی اس جولای 30th, 2019

عالییی بود عااالی