کد محصول: 1780
تعداد صفحه: 122 صفحه
نوع فایل: PDF,Word
قیمت: 31000 تومان
بررسی تکنیک های نوین کنترل برای STATCOM و اثرات آن بر روی مزارع بادی
مقدمه
امروزه اکثر انرژی الکتریکی مورد نیاز در دنیا توسط نیروگاه های فسیلی تولید می شود. اثرات مخرب زیست محیطی نیروگاه های سوخت فسیلی، کاهش منابع سوختی و در نتیجه افزایش بی رویه قیمت سوخت و هزینه انرژی تولید شده، تولید کننده گان را به سمت استفاده از منابع تجدید پذیر سوق داده است. بخش عمده انرژی تولید شده از منابع تجدید پذیر توسط نیروگاه های آبی و سپس نیروگاه های بادی تولید می شود. استفاده از نیروگاه های بادی به دلیل کم بودن نسبت هزینه اولیه به میزان انرژی تولیدی در مقایسه با سایر روش های تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی محبوبیت خاصی پیدا کرده است. کشورهای دانمارک و آلمان پیشگامان استفاده از این انرژی می باشند به طوری که تقریباً %۳۰ کل انرژی الکتریکی دانمارک از نیروگاه های بادی تأمین می شود. ژنراتورهای بادی به صورت خود گردان و یا متصل به شبکه، پراکنده و متمرکز (مزرعه باد )، مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل ساختار خاص ژنراتورهای بادی و نحوه کنترل و اتصال آن ها به شبکه، که ناشی از متغیر و غیر قابل پیش بینی بودن سرعت باد می باشد، استفاده از این نوع ژنراتورها و میزان گسترش آن ها در شبکه چه در سطح انتقال و چه در سطح توزیع با مسایل و مشکلات زیادی از جمله کنترل توان رآکتیو و ولتاژ، ایجاد فلیکر و نوسانات ولتاژ، کنترل توان تولیدی و در نتیجه کنترل فرکانس، پایداری ژنراتور و شبکه، عملکرد مناسب در شرایط عدم تعادل جریان و ولتاژ و همچنین در شرایط بروز خطا ، قابلیت اطمینان و غیره … مواجه می باشد.
شاید بتوان مطالعات و بررسی های صورت گرفته در زمینه استفاده از ژنراتورهای بادی را به پنج دسته کلی مطالعات ماشینی و کنترل سرعت، مطالعات کیفیت توانی، مطالعات دینامیکی، قابلیت اطمینان و مطالعات اقتصادی و بازار برق تقسیم بندی نمود. در ادامه موارد بالا مورد بررسی قرار می گیرد.
۱ـ پرها: بیشتر تورین‌ها ۲ یا ۳ پره دارند، باد به پره‌ها برخورد می‌کند و باعث چرخش آنها می‌شود.
۲ـ ترمز: با استفاده از سیستم ترمز دیسکی می‌توان توربین را به طور هیدرولیکی در مواقع عادی و حتی اضطراری متوقف کرد.
۳ـ بخش کنترل: بخش کنترل توربین را هنگامی که سرعت باد بین ۴ تا ۲۵ متر بر ثانیه است بکار می‌اندازد و هنگامی که سرعت باد به بالاتر از ۲۵ متر بر ثانیه می‌رسد آن را متوقف می‌کند. توربین‌ها نمی‌توانند در سرعتهای بیشتر از ۲۵ متر بر ثانیه به کار خودادامه دهند در سرعت بالای ۳۰ متر برثانیه امکان سقوط برج‌ها نیز وجود دارد.
۴ـ جعبه دنده (گیربکس):گیربکس توربینهای بادی می‌تواند سرعت کم چرخش محور پره‌ها را باضریب تبدیل مثبت به سرعت بالا که در ژنراتور استفاده می‌شود تبدیل کند.
۵ـ ژنراتور: ژنراتور در حقیقت بخش تبدیل انرژی مکانیکی باد به انرژی برق (الکتریکی)است. ژنراتورهای بکار برده شده، ژنراتورهای آسنکرون و سنکرون می‌باشند.
۶ـ ناسل: قسمت اصلی توربین بادی که روتور به آن متصل است را ناسل می‌گویند . ناسل در بالای برج قرار دارد و شامل جعبه دنده، شفت اصلی، ژنراتور، بخش کنترل و ترمز است. بعضی از ناسل‌ها آن قدر بزرگند که تکنسین‌ها می‌توانند داخل آن بایستند.
در گذشته توربینهای بادی با یک سرعت دورانی ثابت (دور روتور) کار می‌کردند، اما مدلهای امروزی تقریباً سیستم یک سرعته را کنار گذاشته‌اند. از میان ۵۸ مدل توربین موجود،۲ مدل یک سرعته، ۲۲ مدل دو سرعته و ۳۴ مدل با سرعت متغیر وجود دارند.
۷ـ روتور: به مجموعه تیغه‌هاو توپی وسط آن روتور می‌گوییم.
۸ـ دکل: دکلها معمولاً از فولادهای استوانه‌ای یا شبکه‌ای از میله‌های فولادی ساخته می‌شوند، چون سرعت باد با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود، دکلهای بلند باعث می‌شوند توربین انرژی بیشتری بگیرد و الکتریسیته بیشتری تولید کند.
۹ـ سنسورهای اندازه‌گیری: شامل دو سنسور سرعت سنج و جهت نما می‌باشد که اولی سرعت با دو دومی جهت باد را با دقت مشخص می‌کند و اطلاعات حاصل را به بخش کنترل می‌دهد. بر اساس این اطلاعات زمان کار توربین زاویه چرخ انحراف (Yaw system) مشخص می‌شود. که این چرخ، توربین را دقیقاً در جهت وزش باد قرار می‌دهد.
۱۰ـ موتور انحراف: سیستم Yaw)) یک سیستم ترکیبی الکتریکی مکانیکی است. هدایت این سیستم توسط واحد کنترل انجام می‌شود. بر اساس اطلاعات رسیده از قسمت اندازه‌گیری، واحد کنترل جهت باد غالب را تعیین کرده و به موتور انحراف فرمان می‌دهد که این موتور توربین را در راستای مناسب بچرخاند. این سیستم فقط در توربینهای بزرگ متصل به شبکه کاربرد دارد. در توربینهای بادی سایز کوچک به جای چرخ انحراف (Yaw system) از بالچه استفاده می‌کنند. این بالچه، توسط جریان باد خود به خود توربین را در راستای مناسب قرار می‌دهد.
فهرست مطالب
فصل اول ۱
مقدمه ۲
تاریخچه طراحی توربین بادی و استفاده از انرژی باد ۵
۱-۱) تحقیقات ۹
۱ـ۲) تاریخچه استفاده از انرژی باد در ایران ۳۱
۱-۳ ) پتانسیل انرژی بادی در ایران ۳۴
۲ ) مکانیزم پیدایش باد و انواع آن ۳۵
۲-۱ ) انواع باد : ۳۷
۱- بادهای آلیزه (تجارتی) : ۳۷
۲- بادهای موسمی ۳۸
۳- بادهای غربی: ۳۸
۴- بادهای محلی : ۳۹
۵- نسیم دریاو خشکی : ۳۹
۶- بادهای کوه و دره : ۳۹
۷- فون (Foehn) : 39
نیروهای صفرتا ۲ ۴۰
نیروهای ۳ تا۴ ۴۰
نیروهای ۵ تا۶ ۴۰
نیروهای ۱۰ تا۱۲ ۴۱
۲-۲ ) مزایا و معایب استفاده از انرژی باد ۴۱
۳ ) توربینهای بادی و چگونگی عملکرد آنها ۴۲
۳ـ۱) انواع توربینهای بادی و مکانیسم کار آنها ۴۴
۳-۱-۱ ) توربینهای بادی با محور چرخش عمودی (VAWT): 44
۳-۱-۲ ) توربینهای بادی با محور چرخش افقی (HAWT): 45
۳-۱-۳ ) ماشینهای بادی محور عمودی پسایی: ۴۶
۳-۱-۴ ) طبقه‌بندی توربینهای بادی : ۴۷
۳-۲) مزیتهای عمده توربینهای بادی محور عمودی ۴۷
۳ـ۳ ) محدودیت و محاسن توربینهای بادی محور افقی ۴۸
۳ـ۴) انواع کاربرد توربینهای بادی ۴۸
الف ـ کاربردهای غیرنیروگاهی شامل: ۴۸
ب ـ کاربردهای نیروگاهی ۴۹
۴) ژنراتورهای بادی ۴۹
۴-۱) ساختار کلی مبدلهای فرکانسی مورد استفاده برای ژنراتورهای بادی ۵۳
۴-۱-۱ ) مبدلهای مورد استفاده برای ژنراتورهای بادی پراکنده ۵۴
۴-۱-۲ ) مبدلهای مورد استفاده برای مزارع باد ۵۸
۴-۱-۳ ) مبدلهای مورد استفاده برای ژنراتورهای بادی خودگردان ۵۹
۴-۲ ) مدل سازی ژنراتورهای بادی : ۶۰
۴-۲-۱ ) مدل برداری ماشین القایی با روتور سیم پیچی شده ۶۰
۴-۲-۲ ) مدل ماشین سنکرون مغناطیس دایم ۶۳
۴-۳ ) کنترل ژنراتورهای بادی سرعت متغیر ۶۵
۴-۳-۱) ژنراتور سنکرونمغناطیس دایم ۶۵
۴-۳-۲ ) ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده ۶۷
۵ ) انتخاب مولد مناسب ۶۹
۵-۱ ) مقایسه کاربرد ژنراتورههای القایی و سنکرون در نیروگاههای بادی ۷۰
۵-۲ ) مقایسه بعضی مشخصات ژنراتور سنکرون و آسنکرون ۷۱
۵-۳ ) مروری بر مطالعات مربوط به کاربرد ژنرتورهای القایی و سنکرون ۷۵
۵-۳-۱ ) نتیجه‌گیری کلی با ارائه یک جدول ۷۷
۶ ) طبقه بندی توربین های بادی بر مبنای نحوه ارتباط آن ها با شبکه سراسری ۷۹
۶ -۱) توربین های بادی جدا از شبکه ۷۹
۶ -۲) توربین های بادی متصل به شبکه ۸۰
۶-۲-۱ ) توربین های بادی متصل به شبکه منفرد ۸۰
۶-۲-۲ ) توربین های بادی متصل به شبکه گروهی ( مزارع بادی) ۸۰
۷ ) طبقه بندی توربین های بادی بر مبنای ظرفیت تولید انرژی الکتریکی آنها ۸۱
۷-۱ ) توربین های کوچک بادی مستقل از شبکه ۸۱
۷-۲ ) توربین های متوسط بادی مستقل از شبکه ۸۱
۷-۳) توربین های بزرگ بادی متصل به شبکه ۸۲
فصل دوم ۸۳
مقدمه ۸۴
۸ ) معرفی ادوات FACTS 86
۸-۱ ) جبرانساز Var استاتیک (SVC) 90
۸-۲ ) خازن سری کنترل تریستوری(TCSC) 92
۸-۳ ) جبرانساز استاتیک (STATCOM) 93
۸-۴ ) ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز (PST/PAR) 94
۸-۵ ) جبرانسازی سری سنکرون استاتیک (SSSC) 95
۸-۶ ) کنترلکننده یکپارچه توان (UPFC) 96
۸-۷ ) کنترلکننده توان بین خطوط (IPFC) 97
۸-۸ ) جبرانساز استاتیک تغییرپذیر(CSC) 98
۹ ) مزایای ادوات FACTS 99
۹-۱ ) کاربردهای ادوات FACTS 103
۹-۱-۱ ) کاربردهای حالت ماندگار ادوات FACTS 103
۹-۱-۲ ) کاربردهای دینامیکی ادوات FACTS 105
۹-۲ ) هزینه‌های سرمایه‌گذاری ادوات FACTS 107
۹-۲-۱ ) هزینه‌های تجهیزات ادوات FACTS 107
۹-۲-۲ ) هزینه‌های زیربنایی ادوات FACTS 108
۹-۳) دورنمایی از آینده ادوات FACTS 110
۱۰) statcom (جبران کننده سنکرون استاتیکی ) ۱۱۰
۱۰-۱ ) لزوم استفاده از جبرانسازهای توان راکتیو در نیروگاههای بادی ۱۱۳
۱۰-۱-۱ ) بانکهای خازنی سوئیچ شونده ۱۱۳
۱۰-۱-۲ ) جبرانسازهای استاتیکی وار SVC 115
۱۰-۱-۳ ) جبرانساز استاتیکی سنکرون STATOM 116
۱۰-۲ ) مقایسه بین جبرانساز های توان راکتیو در نیروگاههای بادی ۱۱۶
۱۰-۳ ) نتیجه گیری ۱۱۸
