تجزیه،تحلیل و بهبود پایداری سیستم های قدرت به کمک تئوری نا معادلات ماتریسی خطی

یک سیستم قدرت ممکن است در اثر فقدان میرایی یا گشتاور سنکرون کننده کافی، پایداری خود را از دست بدهد. نوسانات فرکانس پایین در یک سیستم قدرت بزرگ، ناشی از نبودن میرایی مد مکانیکی سیستم است. نوسانات فرکانس پایین در سیستم قدرت یکی از معضلاتی است که مهندسین برق همواره با آن مواجه بوده اند و برای هر چه بیشتر میرا کردن این نوسانات، از پایدارسازهای سیستم قدرت استفاده می کنند. لذا برای جبران، یک حلقه کنترل مکمل، معروف به نام پایدارساز سیستم قدرت، اغلب اضافه می شود. یک راه حل عملی و معمول برای حفظ پایداری سیستم های قدرت استفاده از پایدارسازهای سیستم قدرت مرسوم می باشد. این نوع از پایدارسازها با مباحث اولیه کنترل خطی که در حوزه فضای لاپلاس مطرح می شوند، طراحی می گردند. واضح است که این روش طراحی دارای معایت زیادی می باشد. از مهمترین این معایب می توان به محلی بودن آن اشاره کرد، که کاربرد این نوع پایدارسازها را محدود ساخته است. لذا استفاده از پایدارسازهای مقاوم در رنج کاری سیستم اهمیت زیادی یافته است. لازم به ذکر است مسائل مطرح شده در تئوری سیستم های کنترل مقاوم به سادگی قابل حل نبوده و در شرایطی ممکن است دارای جواب نباشند. تئوری نا معادلات ماتریسی خطی به دلیل ساختار مناسب در بیان قیود کنترلی مختلف، قابل تعمیم به طراحی کنترل کننده مقاوم و برطرف کننده عیوب طراحی کنترل مقاوم کلاسیک می باشد. به همین دلیل در این پایان نامه از تکنیک کنترل مقاوم با استفاده از تئوری نا معادلات ماتریسی خطی برای طراحی پایدارساز سیستم قدرت مقاوم بهره برده ایم. سیستم قدرت مورد مطالعه، سیستم قدرت تک ماشینه متصل به شین بی نهایت می باشد. برای بهبود پایداری دینامیکی سیستم مزبور، پایدارساز سیستم قدرت مقاوم طراحی شده است . در طراحی پایدارساز سیستم مقاوم از تکنیک جایابی قطب با استفاده از تئوری نامعادلات ماتریسی خطی، استفاده شده است. پایدارساز مزبور طوری طراحی شده که علاوه بر سیستم تحریک به سیستم گاورنر نیز سیگنال ارسال می کند. علت این امر از توسعه روز افزون طراحی، ساخت و تولید گاورنرهایی با سرعت پاسخگویی و عملکرد بالا ناشی می شود. برای مدلسازی ژنراتور سنکرون در سیستم قدرت از مدل مرتبه سوم ژنراتور سنکرون موسوم به مدل هفرون ـ فیلیپس استفاده شده است. همچنین در طراحی پایدارساز از هر چهار متغیر حالتی که در مدلسازی سیستم قدرت تک ماشینه متصل به شین بی نهایت استفاده شده است، بهره برده ایم. در ادامه برای بررسی صحت عملکرد، پایدارساز مقاوم طراحی شده را روی مدل کامل سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت اعمال کردیم. نتایج حاصل از شبیه سازی ها حکایت از صحت و توانایی عملکرد بالای پایدارساز طراحی شده مذکور دارد.