فصل1: مقدمه
2
۱-۱ طرح مسئله
2
۲-۱ اهداف تحقیق
۳
۳-۱ معرفی فصل های مورد بررسی در این تحقیق
۴
فصل2: انرژی باد و انواع توربین های بادی
۵
۱-۲ انرژی باد
۶
۱-۱-۲ منشا باد
۶
۲-۱-۲ پیشینه استفاده از باد
۷
۳-۱-۲ مزایای انرژی بادی
۸
۴-۱-۲ ناکارآمدیهای انرژی بادی
۹
۵-۱-۲ وضعیت استفاده از انرژی باد در سطح جهان
۱۰
۲-۲ فناوری توربین های بادی
۱۱
۱-۲-۲ توربینهای بادی با محور چرخش افقی
۱۲
۲-۲-۲ توربینهای بادی با محور چرخش عمودی
۱۲
۳-۲-۲ اجزای اصلی توربین بادی
۱۴
۴-۲-۲ چگونگی تولید توان در سیستم های بادی
۱۵
۱-۴-۲-۲ منحنی پیش بینی توان توربین باد
۱۵
۳-۲ تقسیم بندی سیستم های تبدیل کننده انرژی باد (WECS) بر اساس نحوه عملکرد
۲۰
۱-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژی باد (WECS) سرعت ثابت
۲۰
۲-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژی باد (WECS) سرعت متغیر
۲۲
۳-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژی باد بر مبنای ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه (DFIG)
۲۴
۴-۳-۲ سیستم های تبدیل کننده انرژی باد مجهز به توربین های سرعت متغیر با مبدل فرکانسی با ظرفیت کامل
۲۶
فصل۳: تاریخچه کنترل فرکانس سیستم های قدرت در حضور واحدهای بادی، معرفی مدل ریاضی و الگوریتم ازدحام ذرات
۲۷
۱-۳ مرورری بر کارهای انجام شده
۲۹
۲-۳ کنترل DFIG
۳۳
۳-۳ مدل دینامیکی سیستم تنظیم فرکانس توربین بادی با ژنراتور القایی تغذیه دوگانه
۳۶
۴-۳ مدل دینامیکی ساختار تنظیم فرکانس سیستم تک ناحیه ای در حضور توربین بادی با ژنراتور القایی تغذیه دوگانه (DFIG)
۴۰
۵-۳ الگوریتم حرکت گروهی پرندگان یا ازدحام ذرات PSO
۴۴
۶-۳ نتیجه گیری
۴۷
فصل۴: طراحی کنترل کننده PI بهینه سازی شده توسط الگوریتم ازدحام ذرات
۴۸
۱-۴ بهینه سازی طراحی کنترلکننده PI با استفاده از روش بهینه سازی هوشمند ازدحام ذرات (PSO)
۴۹
۱-۱-۴ نتایج شبیه سازی کنترل کننده PI بهینه سازی شده با الگوریتم PSO
۵۳
۴-۲ نتیجه گیری
۵۹
فصل پنجم: طراحی کنترل کننده فازی
۶۱
۱-۵ منطق فازی
۶۲
۱-۱-۵ تعریف مجموعه فازی
۶۲
۲-۱-۵ مزایای استفاده از منطق فازی
۶۳
۵-۲ طراحی کنترل کننده فازی
۶۴
۱-۲-۵ ساختار یک کنترل کننده فازی
۶۴
۱-۱-۲-۵ فازی کننده
۶۵
۲-۱-۲-۵ پایگاه قواعد
۶۶
۳-۱-۲-۵ موتور استنتاج
۶۶
۴-۱-۲-۵ غیر فازی ساز
۶۷
۳-۵ طراحی کنترلکننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO
۶۸
5-3-1 نتایج شبیه سازی
۷۲
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
78
۱-۶ نتیجه گیری
۷۹
۲-۶ پیشنهادات
۸۱
شکل ۱-۲ : تولید باد
۶
شکل ۲-۲: وسیله ای بر اساس طرح ایرانیان به منظور استفاده از انرژی باد [۱۰]
۷
شکل ۳-۲: ساختمان توربین بادی محور افقی [۱۱]
۱۳
شکل ۴-۲: توربین بادی نوع داریوس (محور عمودی) [۱۱]
۱۳
شکل ۵-۲: نمایی از یک سیستم تبدیل انرژی بادی در توربین بادی با محور افقی [۱]
۱۴
شکل ۶-۲: دیاگرام سیستم بادی [۲]
۱۵
شکل ۷-۲: منحنی توان-سرعت باد یک توربین بادی زاویه گام قابل تنظیم ۱۵۰۰ کیلوواتی با سرعت قطع خروجی ۲۵ متربرثانیه [۲]
۱۶
شکل ۸-۲ : نمودار تغییرات بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام متغیر [۱]
۱۸
شکل ۹-۲: نمودار تغییرات بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام متغیر [۱]
۱۹
شکل ۱۰-۲: نمودار تغییرات و بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک برای توربین بادی زاویه گام ثابت [۱]
۲۰
شکل ۱۱-۲: توربین بادی سرعت ثابت
۲۱
شکل ۱۲-۲: آرایشی از توربین بادی با سرعت متغیر محدود با مقاومت متغیر رتور
۲۳
شکل ۱۳-۲: ساختمان توربین بادی نوع DFIG
۲۵
شکل ۱-۳: نمایی از عملکرد سیستم تبدیل انرژی باد
۳۴
شکل ۲-۳: ساختار کنترل کننده توربین بادی DFIG [۳۰]
۳۵
شکل ۳-۳: مدل دینامیکی سیستم قدرت تک ناحیه ای در حضور واحدهای تولید غیر سنتی (بادی)[۳۰]
۳۶
شکل ۴-۳: مدل دینامیکی توربین بادی دارای ژنراتور DFIG به منظور تنظیم فرکانس[۳۰]
۳۷
شکل ۵-۳: بلوک دیاگرام سیستم تنظیم فرکانس سیستم قدرت تک ناحیه ای در حضور توربین بادی DFIG [۳۰]
۴۱
شکل ۶-۳: شماتیک برداری روابط الگوریتم PSO
۴۵
شکل ۷-۳: فلوچارت الگوریتم PSO
۴۶
شکل ۱-۴: سیستم حلقه بسته
۵۰
شکل ۲-۴: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترلکننده PI کلاسیک به ازای تغییر بار ، و
۵۱
شکل ۳-۴: سیستم حلقه بسته با اضافه کردن انتگرال مربع خطا
۵۲
شکل ۴-۴: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترلکننده PI بهینه به ازای تغییر بار ، و
۵۴
شکل ۵-۴: مقایسه نمودار تغییرات سرعت توربین بادی- زمان برای کنترلکننده PI بهینه و کلاسیک به ازای تغییر بار
۵۵
شکل 6-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PI کلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۵۶
شکل7-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PI بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۵۶
شکل 8-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PI کلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۵۷
شکل 9-۴: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده PI بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۵۷
شکل ۱0-۴: تغییرات توان تولید شده توسط واحدهای بادی با در نظر گرفتن کنترل کننده PI کلاسیک برای کنترل سرعت توربین بادی
۵۸
شکل ۱1-۴: تغییرات توان تولید شده توسط واحدهای بادی با در نظر گرفتن کنترل کننده PI بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی
۵۹
شکل ۱-۵: نمایی از یک کنترل کننده فازی
۶۵
شکل ۲-۵: مثال هایی از توابع عضویت: (a) تابع z ، (b) گوسین، (c) تابع s، (d-f) حالتهای مختلف مثلثی، (g-i) حالتهای مختلف ذوزنقه ای، (j) گوسین تخت،(k) مستطیلی، (l) تک مقداری
۶۵
شکل ۳-۵: تابع عضویت خطا
۶۹
شکل ۴-۵: تابع عضویت مشتق خطا
۶۹
شکل ۵-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی برای کنترل کننده PI بهینه به ازای تغییر بار
۷۲
شکل ۶-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO به ازای ورودی اغتشاش
۷۴
شکل ۷-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO به ازای ورودی اغتشاش
۷۴
شکل ۸-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO به ازای ورودی اغتشاش
۷۵
شکل ۹-۵: نمودار تغییرات سرعت توربین بادی با کنترل کننده فازی بهینه شده با الگوریتم PSO به ازای ورودی اغتشاش
۷۵
شکل ۱۰-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۷۶
شکل ۱۱-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۷۶
شکل ۱۲-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۷۷
شکل ۱۳-۵: نمودار فرکانس با در نظر گرفتن کنترل کننده فازی بهینه برای کنترل سرعت توربین بادی به ازای تغییر بار
۷۷