تشخیص خطا در سیستم های قدرت فرآیندی است که در آن عناصر خطادار سیستم بر اساس اطلاعات حاصل از رله ها و مدارشکن ها که در سیستم های scada فراهم شده اند تمیز داده می شوند. به محض بروز خطاهای جدی در سیستم قدرت، اطلاعات هشدار دهنده فراوانی حاصل از عناصر حفاظتی توزیع شده در سیستم قدرت به مرکز کنترل ارسال می شود. در چنین شرایطی لازم خواهد بود اپراتورها با استدلال، علت و محل خطا و همچنین عناصرخطا دیده را به سرعت و به دقت تشخیص دهند. دقت و سرعت فرآیند تشخیص خطا به تجربه اپراتور بستگی دارد. با افزایش پیچیدگی سیستم قدرت، بویژه در وضعیت خطاهای چندگانه یا عملکرد نامناسب عناصر حفاطتی، مقدار اطلاعات مستلزم پردازش، به اندازه ای زیاد خواهد شد که انسان از عهده آن بر نخواهد آمد. در چنین حالتهایی نیاز اپراتورها به دسترسی سریع به اطلاعات مطمئن و روش های کامپیوتری گسترش یافته تا برخی از این وظایف خودکار شده و به اپراتور انسانی کمک شود. روش های تشخیص خطای مناسب می توانند اطلاعات موثر مربوط به خطا را برای عوامل دیسپاچینگ فراهم ساخته و در نتیجه عملکرد امن و پایدار سیستم های قدرت را تضمین کنند. تشخیص خطا در سیستم های قدرت همچنان به واسطه سرعت و دقت مورد نیاز برای این کار مورد حل کامل قرار نگرفته است. در همین راستا خطاهای پنهان ناشی از بد عمل کردن مدارشکن ها و هشدارهای غلط ناشی از رله ها و بروز خطاهای متعدد نیز از بزرگترین مشکلات در مونیتورینگ شبکه می باشد. در این پایان نامه به منظور مدلسازی و تشخیص خطا و محل آن در سیستم های قدرت از شبکه های پتری استفاده خواهد شد. در این روش استدلالی، چگونگی استفاده از اطلاعات وضعیت سیستم حفاظتی برای تخمین بخش خطا دیده سیستم قدرت، توسط شبکه های پتری فرمول بندی شده است. این فرایند استدلالی می تواند بر اساس شبکه های پتری، به طور گرافیکی نمایش داده شود و توسط عملیات ماتریسی اجرا شوند. اکتساب اطلاعات توسط rtuهای سیستم های scada، شامل سیگنال تریپ رله ها و سیگنال وضعیت مدارشکن ها بعنوان ورودی مدل های تشخیص خطا می باشند. اطلاعات عملوند منطقی رله های حفاظتی دیجیتالی همچون اطلاعات pickup و operation عناصر حفاظتی، قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به اطلاعات scada در انعکاس وضعیت تریپ رله دارند. آنها می توانند بعنوان ورودی به مدل های تشخیص خطا مبتنی بر اطلاعات scada اضافه شوند. ماتریس های لازم در مدل های تشخیص خطای جدید می تواند به آسانی با اصلاح ماتریس های اصلی ایجاد شوند. با استفاده از شبکه های پتری زمان پردازش اطلاعات کاهش یافته و همچنین دقت فرآیند تشخیص افزایش می یابد. روش اعمال شده، علیرغم سادگی، امکان مونیتورینگ سلسله مراتبی سیستم قدرت را فراهم می سازد. از دیگر قابلیت-های این روش استفاده در کاربردهای زمان حقیقی می باشد.

در نیروگاه های بادی، توربین های بادی سرعت متغیر کوپل شده با ماشین های القایی، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. با این وجود، استفاده از این توربین ها مشکلات خاصی به دنبال دارد. اگر این نوع توربین ها در مناطق جدا از شبکه مورد استفاده قرار بگیرند، قادر نیستند فرکانس و ولتاژ شبکه را در محدوده قابل قبول پایدار سازند. همچنین تغییرات بار در طول روز نیز باعث پیچیده تر شدن حل این مشکل می شود. در این رساله پس از مدلسازی کلیه تجهیزات به طور کامل، ابتدا به بررسی یک سیستم متشکل از سه توربین بادی متصل به یک بار متغیر پرداخته شده که با اضافه کردن یک دیزل ژنراتور نسبتاً کوچک، وضعیت کاری سیستم از لحاظ فرکانس، سطح ولتاژ و کیفیت توان، بهبود داده می شود. این ترکیب نیز مشکلاتی به همراه دارد که در نهایت با ارائه یک استراتژی کنترل سلسه مراتبی مبتنی بر مدیریت انرژی با استفاده از یک دیزل ژنراتور اضافی، مسئله کنترل و برنامه ریزی تولید به شکل مناسبی حل می شود. شبیه سازی های انجام شده توسط نرم افزار pscad/emtdc در انواع شرایط سیستم و حوادث گوناگون، توانایی استراتژی کنترلی ارائه شده را در کنترل و پایدار نمودن سیستم در شرایط مناسب و قابل قبول نشان می دهد.

چکیده به خاطر مسائل زیست محیطی، استفاده از انرژی های تجدید پذیر برای تولید انرژی الکتریکی افزایش پیدا کرده است. انرژی باد یکی از مهم ترین انرژی های تجدید پذیر بوده که استفاده از آن رشد بسیار سریع دارد. یکی از راه های اتصال نیروگاه های بادی بزرگ در مناطق دور به شبکه، استفاده از خطوط انتقال vsc-hvdc )یا به عبارت دیگر خطوط hvdc light ( می باشد. خطوطvsc-hvdc نسبت به خطوط hvdc سنتی دارای برتری های زیر می باشند: 1- راحت تر بودن ارتباط چند ترمیناله 2- کنترل توان اکتیو و راکتیو به صورت مستقل 3- کنترل ولتاژ باس به جای کنترل توان راکتیو 4- به کاربردن تکنیک های مناسب pwm برای فیلترینگ هارمونیک ها. سرعت متغیر باد منجر به استفاده از روش های کنترلی پیچیده برای سیستم های شامل مزارع بادی و vsc-hvdcمی گردد. این روش ها باید به گونه ای باشند که علاوه بر ماکزیمم قدرت بدست آمده از توربین ها، شبکه نیز دارای ولتاژ و فرکانس مناسب باشد. هدف از انجام این رساله اتصال مناسب و بهینه مزارع بادی به شبکه از طریق خطوط vsc-hvdc می باشد. در ابتدا بر اساس دو مدل رایج composite و weibull باد مدلسازی و شبیه سازی گشته است. توان تولیدی مزارع بادی، برای دو حالت سرعت متغییر و ثابت به صورت تئوری و با توجه به یک الگوریتم مناسب با هم مقایسه شده اند. برای بررسی عملکرد مزرعه بادی و خطوط vsc-hvdc در دو حالت سیستم مورد نظر شبیه سازی شده است. در حالت اول از مدل مجتمع مزرعه بادی و در حالت دوم از خطوط چند ترمیناله و از مدل گروهی مزرعه استفاده شده است. از مفهوم کنترل برداری برای کنترل سرعت ژنراتورهای القایی مزرعه بادی استفاده شده و سطح ولتاژ dc از طریق مبدل سمت شبکه کنترل گردیده است. برای کسب ماکزیمم توان تولیدی توربین های مزارع بادی، الگوریتم p&o به کار گرفته شده است. مزرعه بادی و خطوط vsc-hvdc تحت انواع خطاهای اتصال کوتاه در شبکه قرار گرفته و در نرم افزار pscad/emtdc شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه-سازی ها عملکرد مناسب و بهینه سیستم پیشنهادی را هم در حالت نرمال و هم تحت خطا نشان می-دهند. واژه های کلیدی: توربین بادی، مزرعه بادی، کنترل برداری، vsc-hvdc ، pwm ، مدل composite ، مدل weibull ، الگوریتم p&o

چکیده در این پایان نامه یک میکرو شبکه با حضور آرایه فتوولتائیک ، شبکه ، بانک باتری ، ابر خازن ، سیستم ذخیره سازی ابر رسانا و بار نا متعادل در حالت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدای کار آرایه فتوولتائیک مدل سازی شده است . برای مدل کردن آرایه فتوولتائیک ، دو روش مدل ریاضی و مدل الکتریکی وجود دارد. در مدل ریاضی که در سال 1994 توسط شخصی با نام lorenzo ابداع شده است ، جریان ماژول فتوولتائیک در شرایط عملکرد اختیاری از طریق یک رابطه ریاضی به دست می آید. مزیت مدل ریاضی نسبت به مدل دیگر ، سادگی آن می باشد ، اما باید در نظر داشت که مدل ریاضی نتایج دقیقی نمی دهد. مدل الکتریکی به وسیله قرار دادن مدل الکتریکی سلول به جای هر سلول به دست می آید. روش الکتریکی نتایج دقیقی به دست می دهد اما از آنجا که این روش ، بسیار سخت می باشد ، کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. در این پایان نامه برای بدست آوردن نتایج بهتر و دقیقتر ، از روش الکتریکی برای مدل کردن آرایه فتوولتائیک استفاده شده است. برای اینکه آرایه فتوولتائیک بتواند ماکزیمم توان قابل تولید خود را در هر شرایطی تولید کند ، نقطه کار آرایه فتوولتائیک توسط الگوریتم های دنبال کننده ، کنترل شده است . برای این منظور از الگوریتم های p&o وinccon استفاده شده است. برای اطمینان از نتایج الگوریتم های mppt ، با استفاده از روابط ریاضی ، نقطه کار دقیق آرایه فتوولتائیک در شرایط mpp به دست آمده است. به وسیله یک مبدل dc/dc افزاینده ، آرایه فتوولتائیک در شرایط mpp مورد بهره برداری قرار می گیرد. در این پایان نامه میکرو شبکه در شرایط بهره برداری مستقل از شبکه (off-grid) و متصل به شبکه مورد بررسی قرار گرفته است . در بهره برداری off- grid ، میکرو شبکه یک بار ac نامتعادل را تغذیه می کند. برای تامین توان بار در طول شب از ذخیره سازهای انرژی استفاده شده است . این سیستم به صورت گسترده در مناطق دور از شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع سیستم توان اضافی تولید شده توسط آرایه فتوولتائیک در طول روز در ذخیره سازهای انرژی ذخیره شده وآن ها را شارژ می کند و در زمان هایی از شبانه روز که توان تولید شده کمتر از توان مورد نیاز بار باشد ذخیره سازهای انرژی دشارژ شده و کمبود توان را جبران می کنند. که در این پایان نامه استفاده از ذخیره سازهای انرژ ی مختلف ( بانک باتری ، ابر خازن، سیستم ذخیره سازی ابر رسانا) مورد بررسی قرار گرفته است. در بهره برداری on-grid ، میکروشبکه علاوه بر آرایه فتوولتائیک و ذخیره سازهای انرژی به شبکه سراسری نیز متصل می باشد ، که به صورت گسترده در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع سیستم ها، در طول روز آرایه فتوولتائیک توان بار را تامین می کند و توان اضافی تولیدی پس از مقداری شارژ ذخیره سازهای انرژی به شبکه تزریق می شود. اگر در طول روز توان تولیدی آرایه فتوولتائیک و ذخیره سازهای انرژی کمتر از توان مورد نیاز بار باشد کمبود توان توسط شبکه جبران می شود. در طول شب که توان تولیدی آرایه فتو ولتائیک صفر می باشد و توان بار توسط ذخیره سازهای انرژی تامین می شود ، اگر پس از گذشت مدت زمانی توان ذخیره شده در ذخیره سازها تمام شود و کاملا دشارژ شوند ، در ادامه شب شبکه توان بار را تامین می کند. نوآوری این پروژه ، استفاده از استراتژی های کنترلی نو برای مبدل های استفاده شده در قسمت های مختلف سیستم میکروشبکه می باشد. مدل دینامیکی هر کدام از ساختار های فوق در نرم افزار pscad/emtdc شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته شده است.

امروزه به علت بحران جهانی انرژی تلاش های بسیاری در جهت تحقیق و به کارگیری منابع جدید انرژی صورت می گیرد. مبدل های چندسطحی به علت کاربردهایشان در توان بالا و تولید ولتاژ و جریان با تداخلات هارمونیکی پایین، توجه بسیاری را در حوزه ی توزیع و کنترل انرژی به خود جلب کرده اند. این مبدل ها نه تنها دستیابی به رنج بالای توان ، بلکه استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی را نیز فراهم می-سازند. تابع اصلی در یک مبدل چندسطحی ایجاد یک شکل موج ولتاژ بالا از ترکیب چندین سطح ولتاژ dc پایین می باشد. که این ولتاژهای dc می توانند پیل های سوختی، سلول های خورشیدی، باتری ها و خازن ها باشند. در این پایان نامه انواع توپولوژی های اینورترهای چندسطحی و روش های کنترلی متداول در آن ها معرفی می گردد. اینورتر چندسطحی پل-h طبقه ای بدلیل ساختار و مزایای آن و استفاده از منابع dc جداگانه در ساختار آن مورد بررسی و استفاده قرار گرفته می شود. روش مدولاسیون فضای برداری (svm) برای اینورتر چندسطحی پل-h طبقه ای شرح داده می شود و در کنار روش کنترل گشتاور مستقیم در قالب روش dtc-svm برای درایو موتور القایی به کارگرفته می شود. از جمله کاربردهای اینورتر چندسطحی در درایو موتورها و به کارگیری آن در نیروی محرکه ی خودروها می باشد. با توجه به بحران جهانی انرژی و مشکلات زیست محیطی، خودروی پیل سوختی از جمله فناوری های امیدبخش در صنعت خودرو برای برون رفت از این بحران در آینده ی پیش رو می باشد. برای خودروی پیل سوختی اینورتر چندسطحی پل -h طبقه ای می تواند از طریق مجموعه ای از پیل های سوختی و باتری ها برای درایو موتور محرکه به کارگرفته شود. بدین منظور ضمن بیان مدل های خودرو، پیل سوختی و باتری از اینورتر چندسطحی پل -h طبقه ای در درایو خودروی پیل سوختی نمونه 3 اسب-بخار استفاده می شود. پیل سوختی به مبدل dc-dc افزاینده متصل می گردد. خروجی مبدل dc-dc به همراه باتری توان مورد نیاز هر سلول اینورتر چندسطحی را تامین می سازند. روش dtc-svm نیز برای درایو موتور القایی خودرو به کار گرفته می شود. به کارگیری اینورتر چندسطحی در کنار روش dtc-svm سبب افزایش کارایی (کاهش تداخلات جریان و شار استاتور و کاهش ریپل گشتاور) درایو مربوطه خواهد شد.

از آنجاییکه روز به روز به تعداد مصرف کنندگان انرژی برق افزوده می شود و اینکه یکی از مباحث مهم در بهره برداری از سیستم های قدرت ، همیشه در دسترس بودن سیستم ، حتی در شرایط بحرانی است لذا در حین بروز حادثه ای در شبکه قدرت می بایست تجهیزات موجود در شبکه ، نقش خود را به گونه ای ایفا کنند که مصرف کنندگان دچار بی برقی نگردند . بروز خطا در شبکه اجتناب ناپذیر است . مهم این است که بتوان خطا را به طور سریع به گونه ای برطرف نمود که تجهیزات دچار آسیب نشوند و مصرف کنندگان به خصوص مراکز صنعتی و تجاری متحمل کمترین ضرر شوند . یکی از این راهکارها ، استفاده از ادوات جبرانساز در خطوط انتقال است که از مهمترین آنها می توان به ادوات facts و محدود کننده های جریان خطا اشاره کرد . از ادواتی که پایداری را بعد از بروز خطای اتصال کوتاه ارتقا می دهند می توان به مقاومت های ترمزی و محدود کننده های جریان خطا اشاره کرد ، که نقش به سزایی را جهت افزایش پایداری گذرای سیستم قدرت ایفا می کنند . در این تحقیق ، با تعریف یک سیستم نوعی و اعمال خطا و استفاده از tcbr و fcl به مطالعه پایداری گذرا پرداخته شده است و در پایان به نوآوری و ارائه راهکارها و پیشنهادات موثری در این زمینه اشاره شده است و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی آشوب ، پارامتر مقاومت در fcl به گونه ای بهینه سازی شد که پایداری گذرا ارتقا یابد .

پیشرفت تکنولوژی های منابع تولید پراکنده در چند سال اخیر باعث جهت گیری هرچه بیشتر ذائقه مصرف کنندگان انرژی به سمت این نوع از تولید برق در سراسر دنیا شده است. اما استفاده از منابع تولید پراکنده علی رغم مزایای فراوانی که دارد، به علت تغییر سطح اتصال کوتاه در شبکه توزیع موجب بروز اختلال در عملکرد سیستم حفاظت می گردد، همچنین ممکن است میزان جریان خطا به قدری افزایش یابد که تجهیزات حفاظتی قادر به قطع آن نباشند ویا مسیر جریان خطا تغییر یابد. از این رو تاکنون روش های مختلفی برای کمینه کردن تاثیرات منفی تولیدات پراکنده برروی سیستم حفاظت ارائه شده است که یکی از این روشها استفاده از محدود ساز جریان خطاست. در این تحقیق ابتدا انواع محدودساز جریان خطا بررسی شده وسپس محدودساز جریان خطای ترکیبی طراحی و از نظر محدود سازی جریان خطا مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با طراحی شبکه توزیع شعاعی و مدل سازی سیستم حفاظت آن، کارکرد محدودساز طراحی شده در شبکه مدل برازش می شود. در نهایت با ارئه روشی جدید برای هماهنگی رله های حفاظتی در شبکه حلقوی و اضافه کردن تولید پراکنده به شبکه حلقوی، اثر محدود ساز جریان خطا در بازیابی هماهنگی رله های جریان زیاد در شبکه دارای تولید پراکنده بررسی می شود.

گسترش روز به روز انواع مختلف منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع باعث شده است که یکی از پیشامد های مربوط به آن به عنوان یک چالش بزرگ مطرح شود. این پیشامد با عنوان پدیده ی جزیره ای شناخته می شود. شناسایی پدیده ی جزیره ای یکی از مهمترین مسائل مربوط به حفاظت در شبکه های توزیع می باشد. از این رو با در نظر گرفتن مسائل مربوط به امنیت و قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع، یک روش دقیق برای شناسایی حالت جزیره ای لازم می باشد. در این رساله سه روش جدید برای تشخیص حالت جزیره ای منابع تولید پراکنده ی سنکرون معرفی می شود. روش های ارائه شده دارای توانایی تشخیص بالایی می باشند و به لحاظ سادگی از حد قابل قبولی برخوردار هستند. برای اثبات کارائی روش های پیشنهادی، این روش ها در حالت های جزیره ای و غیر جزیره ای مختلفی مورد آزمایش قرار گرفته اند. حالت های غیر جزیره ای مورد استفاده در این رساله شامل انواع خطا ها ی اتصال کوتاه با مقاومت خطای مختلف، وارد کردن و خارج کردن بار و سوئیچ کردن بانک های خازنی می باشد. علاوه بر این، روش های پیشنهادی با رله های rocov و rocofنیز مقایسه شده اند و برتری آنها به خوبی نشان داده شده است. در نهایت کنترل و بهره برداری جزیره ای برای منابع تولید پراکنده ی سنکرون مورد استفاده در این رساله، به وسیله ی الگوریتم پیشنهادی انجام گرفته و این مولد ها به خوبی پس از جزیره بودن به شبکه اصلی متصل شده اند.

پایداری سیگنال کوچک یک سیستم، یکی از بزرگ ترین چالش ها در زمینه پایداری و قابلیت اطمینان شبکه قدرت می باشد. مدهای نوسانی الکترومکانیکی ناپایدار سیستم می توانند سبب ایجاد نوساناتی با دامنه های بسیار شدید شوند که این نیز می تواند سبب ایجاد یک سری ناپایداری های زنجیره ای در سطح شبکه بشود. مقادیر میرایی و فرکانس این نوسانات ، پارامتر هایی هستند که حاشیه امنیت مربوط به ظرفیت انتقال توان خطوط شبکه را تعیین می کنند و همچنین در طراحی پایدار ساز نوسانات (pss) از آنها استفاده می شود. روش های که قبلا برای بررسی پایداری سیستم قدرت وجود داشت بر پایه یک سری شبیه سازی های گسترده در سطح شبکه بود. ولی برای این کار به مدلی از شبکه نیاز هست که رفتار واقعی سیستم را با دقت بالا شبیه سازی کند. ولی در عمل فاکتور های زیادی وجود دارد که سبب می شود رفتار شبیهسازی شده ی سیستم با حالت واقعی آن متفاوت باشد ، برای مثال نبود اطلاعات کامل بارهای دینامیکی، تغییرات وسیع در بار و ساختار شبکه، و خطا در وارد کردن پارامترهای شبکه در شبیه سازی، نمونه هایی از این موارد است. موضوع دیگر این که به دلیل آنکه سیستم های قدرت امروزی بسیار وسیع و پیچیده بوده و مرتبه بالا بودن آنها سبب رفتار غیرخطی شدید آنها شده، این امر سبب پیچیده شدن تحلیل برای بدست آوردن مدل مناسب سیستم و در نتیجه تعیین مدهای نوسانی می شود. در روشهای جدید بررسی پایداری سیستم که بر پایه روش های پردازش سیگنال بنا شده اند نیاز به مدل و پارامترهای شبکه نیست و با استفاده از سیگنالهای اندازه گیری شده از سیستم، مدهای سیستم استخراج می شود. این مساله نیازمند استفاده از اندازهگیرهای فازوری (pmu) است که بتواند دادههای سنکرون و به هنگام را از نقاط مختلف شبکه در اختیار ما قرار دهد تا بتوان آنها را به صورت همزمان تحلیل کرد. دادههای دقیق و آنلاین دربارهی نوسانات که در این روش تخمین مد به دست میآید میتواند کمک کند تا این تنظیمات حاشیه امنیت را به صورت بهینه و آنلاین انجام دهیم و این کمک می کند تا بتوان از ماکزیمم ظرفیت خطوط در زمانی که سیستم در حالت کار پایدار است استفاده کنیم و نیز بتوانیم پایدار سازهای نوسان (pss) را به صورت به هنگام برای میرایی بیشتر نوسانات تنظیم کنیم. بر همین اساس هدف کلی در این پایان نامه معرفی و ارائه یک سیستم پایش نوسانات برای اطلاع لحظه به لحظه از وضعیت پایداری سیگنال کوچک سیستم و همچنین بررسی اقدامات و راهکارهای کنترلی لازم برای میرایی نوسانات می باشد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی واحدهای اندازه گیری فازور و کاربرد های آن در سیستم های قدرت پرداخته می شود، سپس مفاهیم مربوط به آنالیز مدال با استفاده از استفاده از تحلیل خطی سیگنال کوچک بیان می شود و تحلیل های نابهنگام به منظور شناسایی مدهایی نوسانی سیستم ها مورد بررسی قرار میگیرد. این داده ها در فصل های بعد اساس مقایسه و نتیجه گیری ما محسوب می شود. در ادامه به معرفی روش های ایستا و خطی برای شناسایی پارامترهای مدال سیستم های قدرت به طور مفصل پرداخته می شود. با توجه به ماهیت غیر خطی رفتار سیستم قدرت واقعی و محدودیت های روش های ایستا برای آنالیز این گونه رفتارها و همچنین اهمیت مدهای بین ناحیه ای، تبدیل موجک مورلت مختلط برای تحلیل داده های ناایستا مبنای کار قرار گرفته و تحلیل تغییرات این مدها در حوزه زمان-فرکانس ارائه شده است. و در انتها در جهت کنترل بهنگام میرایی مدها به مفاهیم شکل مد پرداخته و روش های تخمین آن با استفاده از اندازه گیری ها موضوع بحث قرار می گیرد. و با این معیار، الگوریتمی برای بهبود میرایی مدها با استفاده از پایدار سازهای سیستم قدرت ارائه می شود.

تولید انرژی الکتریکی یکی از پایه های اساسی قدرت اقتصادی هر کشوری محسوب می شود. لذا افزایش تولید این نوع از انرژی در چند دهه ی اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این بین دستیابی به تکنولوژی های پیشرفته و بکارگیری منابع انرژی های پاک در تأمین انرژی مورد نیاز بشر، تأثیر چشمگیری داشته است ]1[. در میان این نوع از منابع، به سبب سهولت دسترسی، انرژی خورشیدی موقعیت مناسبی را به خود اختصاص داده است. از طرفی این امر زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که در نظر داشته باشیم انرژی تابشی خورشید با استفاده از سیستم های فتوولتائیک (pv ) ، به طور مستقیم و بدون نیاز به فرایندهای واسطه، به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. برای اتصال سیستم های فتوولتائیک به شبکه های قدرت، یک واحد مبدل الکترونیک قدرت که واسط بین شبکه و سیستم pv می باشد مورد نیاز است. در این میان استفاده از اینورترهای چند سطحی رشد چشمگیری در کاربردهای توان بالا را به خود اختصاص داده اند. نخستین مطالعات بر روی اینورترهای چندسطحی در سال1981 توسط پژوهشگران صورت پذیرفت. در این مطالعه که محققین تمرکز خود را بر روی اینورترهای سه سطحی قرار داده بودند، سطح سوم سیگنال توسط نقطه خنثی در لینک dc حاصل شده است. ساختار مورد بررسی در این مقاله تحت عنوان دیود کلمپ معرفی گردیده است]2 [. در سالهای اخیر اینورترهای چندسطحی در ناحیه کاربردی توان بالا و توان متوسط، به سبب مزایای متنوع آنها از قبیل پایین بودن ولتاژ مد مشترک ، کم بودن استرس ولتاژ در کلیدهای قدرت و همچنین نرخ پایین تر dv/dt به موجب ایجاد هارمونیک ولتاژ و جریان کمتر در خروجی، توجه محققین را به سوی خود جلب کرده است. در صورت مقایسه ساختار اینورترهای دو سطحی با نمونه های چندسطحی، می توان به فرکانس کلیدزنی پایین تر در اینورترهای چند سطحی اشاره کرد. رایج ترین کاربردهای حاضر در زمینه اینورترهای چند سطحی را می توان در درایو موتورهای القایی، یکسوسازهای اکتیو، فیلترها، منابع انرژی تجدیدپذیر، ادوات facts و نیز جبران کننده های استاتیکی مشاهده کرد. اینورترهای دیود کلمپ خصوصاً توپولوژی سه سطحی آن، در قیاس با سایر انواع ساختارهای اینورترهای چندسطحی، از عمومیت بیشتری در اتصال منابع انرژی نو به شبکه برخوردار می باشند. از جمله دلایل عمده استفاده از این اینورترها می توان به بهبود شکل موج خروجی ولتاژ، کاهش شاخص هارمونیکی و افزایش توان نسبی آنها در مقایسه با نوع دوسطحی اشاره کرد[3]. به منظور کنترل جریان این مبدل ها استراتژی های سوئیچینگ متفاوتی مطرح شده که در حال حاضر مدولاسیون مبتنی بر موج حامل و مدولاسیون بردار فضایی (svm) به عنوان محبوبترین و متداولترین استراتژیهای کنترلی برای اینورترها بکار گرفته می شوند[4]. روند کنترلی منابع انرژی تجدیدپذیر می تواند از طرق مختلفی صورت گیرد. به طور مثال برای استخراج توان ماکزیمم از سلول های خورشیدی می توان از روش های منطق فازی، شبکه های عصبی، کنترل کننده های دیجیتالی و غیره استفاده کرد[6-5]. جهت استفاده هر چه بیشتر از سلول های خورشیدی می توان ضریب قدرت سیستم را توسط خطی سازی فیدبک ورودی-خروجی کنترل کرد که این کار به استخراج ماکزیمم توان از سلول های خورشیدی کمک می-کند[7]. امروزه سیستم های فتوولتاییک متصل به شبکه طرفدار بیشتری نسبت به سیستم های مستقل از شبکه دارند که یکی از دلایل عمده این استقبال عدم نیاز به باتری های بزرگ و پرهزینه می باشد که تعمیر و نگهداری آنها مشکل است. همچنین در نظر گرفتن شاخص های کیفیت توان در سیستم های مستقل از شبکه مشکل تر می باشد[8]. از محبوبترین نوع اینورترهای چند سطحی می توان به نوترال پوینت کلمپ (npc) اشاره کرد که از آن می توان در راه اندازی توربین های بادی، سلول های خورشیدی و سایر منابع انرژی نو استفاد کرد. در این راستا برای کنترل مبدل سمت شبکه می توان از یک فیلتر(lcl)، و دو کنترل کننده برای دسترسی به تنظیم جریان های شبکه استفاده کرد. کنترل کننده اول بر پایه تنظیم از نوع pi می باشد و دومی از نوع درجه دو گوسی (lqg)، می باشد که هدف از اجرای این کنترل کننده ها بهبود تکنیک های مدولاسیون است که کاهش هارمونیک ها و در نتیجه بهبود کیفیت توان را به دنبال خواهد داشت[9]. هدف اصلی این پایان نامه کنترل اینورتر سه سطحی جهت اتصال منابع انرژی تجدیدپذیر (سلول های خورشیدی) به شبکه توزیع می باشد. اینورتر سه سطحی بکار گرفته شده بایستی علاوه بر تزریق توان تولیدی فتوولتاییک ها، قابلیت جبران سازی نامتعادلی بار و هارمونیک ها را از دید شبکه سه فاز داشته باشد. به منظور کنترل اینورتر سه سطحی از روش مدولاسیون بردار فضایی به منظور بهبود شاخص های کیفیت توان استفاده شده استفاده شده است که این روش به دلیل توانایی بالا جهت سوئیچینگ اینورتر باعث بهبود کیفیت توان می شود.

پایداری دینامیکی سیستم های قدرت بهم پیوسته از اهمیت زیادی برخوردار است. از جمله عواملی که پایداری این سیستم ها را تهدید می کند نوسانات الکترومکانیکی ژنراتورها می باشد. از طرفی مطالعه بهنگام و سریع این نوسانات یکی از وظایف ضروری مراکز کنترل شبکه قدرت می باشد تا در صورت پدید آمدن اغتشاشات ، ضمن بررسی پایداری سیستم ، سیگنالهای کنترلی مناسب جهت جلوگیری از ناپایداری ارسال نماید. در اکثر شبکه های قدرت سنتی برای مانیتورینگ شبکه از سیستم های scada و rtu استفاده می شود. اما در این سیستم ها بدلیل مشکلات فنی پیرامون همزمان سازی ، اندازه گیری های انجام شده در نقاط مختلف شبکه ، فاقد زاویه می باشند. پیشرفت سریع سیستم های مخابراتی در جهان و گسترش تکنیک های سنکرون سازی و بدنبال تمایل کشورهای مختلف دنیا برای هوشمندسازی شبکه قدرت (smart grid) ، موجب پیدایش واحدهای اندازه گیری فازوری (pmu) شده است. امروزه واحدهای اندازه گیری برای مانیتورینگ شبکه بصورت لحظه به لحظه، تخمین حالت، ارزیابی پایداری گذرا و دینامیکی، تشخیص خطا و غیره استفاده می شوند. در این پایان نامه جایابی بهینه برای نصب واحدهای اندازه گیری فازوری توسط الگوریتم جستجوی هارمونیک به منظور مشاهده پذیری کامل شبکه انجام شده است. سپس با استفاده از روش های پردازش سیگنال همانند prony اطلاعات خروجی pmu پردازش شده و از آنها برای بدست آوردن بهینه ترین شاخص جهت ارزیابی پایداری دینامیکی استفاده می گردد. انجام این پژوهش زمینه را برای پاسخ به پرسش های زیر فراهم می سازد: 1. با در نظر گرفتن چه قیودی می توان بهینه ترین مکان را برای pmu ها بدست آورد؟ 2. آیا اطلاعات بدست آمده این امکان را فراهم می آورند که بتوانیم پایداری دینامیکی را بصورت دقیق ارزیابی کنیم؟ 3. کدامیک از شاخص های پیشنهادی توانایی بیشتری در ارزیابی و تشخیص پایداری دینامیکی دارند؟ هدف اصلی این پایان نامه بدست آوردن شاخص های مناسب و دقیق جهت ارزیابی پایداری دینامیکی در سیستم های قدرت هوشمند می باشد.

تشخیص کارکرد جزیره ای یکی از مهمترین موضوعات مرتبط با واحد های تولید پراکنده متصل به شبکه قدرت می باشد. روش های پسیو موجود دارای ناحیه غیر قابل تشخیص بزرگی هستند، و همچنین روش های اکتیو اگرچه ناحیه غیر قابل تشخیص کوچکی دارند ولی با تزریق اغتشاش عمدی به سیستم باعث مشکلات کیفیت توان در سیستم قدرت می شوند. در این رساله برای تشخیص کارکرد جزیره ای واحد های تولید پراکنده اینورتری چهار روش جدید بر اساس روش های آنالیز سیگنال زمان- فرکانس (مانند تبدیل موجک که شامل نسل اول (الگوریتم ملات) و نسل دوم (طرح لیفتینگ) می باشد و تبدیل- اس (تبدیل موجک اصلاح شده)) ارائه شده است. روش های اول و دوم برای تشخیص کارکرد جزیره ای به ترتیب از تبدیل موجک گسسته نسل اول و دوم استفاده می کنند. طرح لیفتینگ به عنوان نسل دوم تبدیل موجک اجازه پیاده سازی سریع تبدیل موجک گسسته را می دهد و لذا نسبت به نسل اول تبدیل موجک یا الگوریتم ملات از نظر سرعت محاسبات و عدم نیاز به حافظه جانبی دارای برتری است. روش سوم با ترکیب دو روش اکتیو (روش شیفت فرکانس ساندیا) و پسیو (تبدیل موجک گسسته) روش جدیدی را برای تشخیص کارکرد جزیره ای ارائه می دهد. روش ترکیبی جدید سعی در استفاده همزمان از برتری روش های موجود و کاهش عیوب آنها دارد. در روش چهارم از تبدیل- اس استفاده شده است. ویژگی جدیدی که تبدیل- اس یا تبدیل موجک اصلاح شده را متمایز می کند استخراج اطلاعات فاز سیگنال توسط آن است. روش چهارم با استفاده از اطلاعات فاز سیگنال ولتاژ و جریان استخراج شده توسط تبدیل-اس و در نظر گرفتن فرکانس های تزریق شده توسط اینورتر روش جدید دیگری را برای تشخیص کارکرد جزیره ای ارائه داده است. برای بررسی کارائی روش های پیشنهادی از تست های جزیره ای ارائه شده در استاندارد ul 1741 استفاده شده است. در آخر کنترل و بهره برداری جزیره ای در منابع تولید پراکنده اینورتری انجام شده است. برای این منظور روش تشخیص کارکرد جزیره ای با استفاده از روش پیشنهادی بر اساس تبدیل موجک پیاده سازی شده است، و همچنین روش ارائه شده وظیفه بار زدایی تشخیص بازگشت شبکه بالادست و سنکرون سازی اینورتر با شبکه را انجام می دهد. سنکرون سازی اینورتر با شبکه بالا دست برای وصل مجدد ضروری است. لازم به ذکر است که کلیه شبیه سازی های رایانه ای در این رساله در محیط matlab/simulink انجام شده است.

با توجه به مزایای تولیدات پراکنده و لزوم ایجاد ریز شبکه های انعطاف پذیر قدرت در شبکه های الکتریکی آینده، مدیریت توان و وجود سیستم مدیریت توان جهت رسیدن به توان مطلوب و ایجاد کیفیت توان بین ریز شبکه هااهمیت می یابد.مبدل های چندسطحی به علت کاربردهایشان در توان بالا و تولید ولتاژ و جریان با تداخلات هارمونیکی پایین، توجه بسیاری را در حوزه ی توزیع و کنترل انرژی به خود جلب کرده اند. این مبدل ها نه تنها دستیابی به گستره بالای توان ، بلکه استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی را نیز فراهم می-سازند. از جمله کاربرد های مبدل های چند سطحی در خطوط hvdc برای انتقال توانdc از یک سمت به سمت دیگر آن است. با استنباط از خطوط hvdc می توان مبدل پیشرفته ای طراحی کرد که قادر به مدیریت توان باشد با این تفاوت که به تعداد بیشتری از منابع و بارها با سطوح ولتاژ مختلف متصل شود و همچنین توانایی از بین بردن نامتعادلی ها را داشته باشد. در این پایان نامه انواعساختارمبدل های چندسطحی و کاربرد آن ها معرفی می گردد.مبدل چندسطحی پل-hطبقه ای بدلیل ساختار و مزایای آن در ساختار مبدل پیشرفته ی مدیریت توان مورد بررسی و استفاده قرار می گیرد. همچنین ساختاری جدید با تغییر نحوه ی اتصال داخلی مبدل پیشرفته همراه با نحوه ی طراحی آنبرای اتصال بهn ریزشبکه ارائه می شود که از ویژگی های نوآورانه ی این پایان نامه می باشد. از مزایای چنین اتصالی عدم تاثیر نامتعادلی یک شبکه بر دیگر شبکه ها است.این مبدلقادر است به تمام انواع تولیدات پراکنده و شبکه های برق با سطوح ولتاژی مختلف متصل شده و در شرایط مختلف از جمله نامتعادلی، تغییرات فرکانس و شرایط هارمونیکی شبکه به صورت انعطاف پذیر و جامع، مدیریت توان انجام دهد و همچنین منجر به بهبود کیفیت توان در ریز شبکه ها شود. در ادامه نحوه ی کنترل این مبدل بررسی شده وسپسیککنترل کننده ی انعطاف پذیر برای تمامی پورت ها ارائه می شود. از ویژگیهای اصلی این کنترل کننده برقراری شارش توان دو طرفه در تمامی پورت ها است. این مبدل با اتصال به 3 ریزشبکه در محیط simulink/matlab شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی در شرایط مختلف شارش توان، کارایی این مبدل پیشرفته در رسیدن به جابجایی توان مطلوب، مدیریت توان و ایجاد کیفیت توان در ریز شبکه ها را نشان می دهد.

امروزه با گسترش سریع سیستم های قدرت، ارزیابی به هنگام پایداری ولتا‍‍ژ جهت انجام عملیات پیشگیرانه و نیز کنترل دقیق سیستم های قدرت به منظور مقابله با ناپایداری ولتاژ امری لازم و ضروری است. با توجه به رشد روز افزون استفاده از واحدهای اندازه گیر فازوری(pmu) با کاربردهای فراوان در سیستم های قدرت، در این پروژه روش جدیدی جهت ارزیابی به هنگام پایداری ولتاژ در سیستم های قدرت با استفاده از داده های بدست آمده از از این واحدهای اندازه گیری و آموزش شبکه عصبی مناسب ارائه شده است. پس از تحقیقات فراوان و بررسی شاخص های ارزیابی پایداری ولتاژ مختلف در این پروژه، تحلیل نمودار v-p و یافتن مقدار شاخص vsm انتخاب گردید. جهت رسم نمودار v-p از پخش بار متوالی با روش نیوتن رافسون در محیط نرم افزار digsilent14 استفاده شد. برای ایجاد نمونه های مختلف جهت آموزش و تست شبکه عصبی سناریوهای مختلفی از طریق خروج خط، حذف بار، حذف تولید، افزایش بار و کاهش تولید طرح گردید و بانک داده مورد نیاز حاصل شد. با استفاده از نمونه های ایجاد شده شبکه عصبی موجود در جعبه ابزار نرم افزار matlab در حالت های مختلف آموزش داده شده و مورد تست قرار گرفتند. طرح ارائه شده در این پروژه بر روی شبکه 400 کیلو ولت استان زنجان(شامل تمامی خطوط و شین های 400 کیلو ولت استان های دیگر که به صورت مستقیم متصل به شبکه استان زنجان هستند) مورد مطالعه قرار گرفت. در یکی از شین های 400 کیلو ولت استان زنجان یک واحد اندازه گیر فازوری نصب شده است، سعی بر آن شد که ارزیابی پایداری ولتاژ کل سیستم تنها با استفاده از این pmu انجام شود. درادامه جهت افزایش دقت، پوشش کامل شبکه و افزایش تعداد مشاهده پذیری شبکه به جایابی pmu در شین های دیگر پرداخته شد. در نهایت بهترین شبکه عصبی جهت ارزیابی به هنگام سیستم قدرت انتخاب شد که از دقت و سرعت زیادی برخوردار بوده توانایی استفاده در سیستم واقعی را دارا می باشد.

بروز اغتشاشات جدی و حوادث پیدرپی در سیستمهای قدرت میتواند به ازدست رفتن سنکرونیزم بین ماشینهای مختلف شبکه بیانجامد و شبکه را از لحاظ سنکرونیزم به بخشهای جدا از هم تقسیم نموده و سیستم را به سمت ایجاد جزیرههای ناخواسته و کنترل نشده سوق دهد و اگر به طور اثربخشی برطرف نگردد ممکن است به خاموشی سراسری ختم شود. جزیرهای سازی کنترل شده عبارتست از تبدیل شبکهی قدرتی که دچار اغتشاش جدی شده است به چندین جزیرهی جدا از هم به منظور حفظ پایداری و جلوگیری از فروپاشی سیستم. این کار با خارج نمودن تعدادی از خطوط انتقال توسط مرکز مدیریت شبکه و هنگامی صورت میپذیرد که انجام اقدامات کنتـــرلی دیگر کار ساز نبوده یا هزینـهی بالایی داشته باشد. از اینرو می توان به جزیرهای سازی به دیدهی یک روش کنترل اضطراری نگریست که البته آخرین انتخاب مرکز مدیریت شبکه است. جزیرهای سازی تنها وقتی موفقیت آمیز است که در جزیرههای ایجاد شده توسط آن یکسری از شروط لازم برقرار باشد که از آنها به عنوان قیود جزیرهای سازی یاد میشود. در این پایان نامه با بررسی مراجع و تحقیقاتی که در زمینهی جزیرهای سازی شبکه های قدرت صورت پذیرفته است، یک روش پیشنهادی در باب جزیرهای نمودن شبکهی قدرت ارائه گردیده است. معیارهای تعریف شده می توانند تضعیف امنیت و شکنندگی شبکه در بستر رفتار دینامیکی سیستم و در نتیجه جزیرهای شدن شبکه را با سرعت و دقت بالا و بصورت بههنگام پیش بینی نمایند. روش پیشنهادی بر روی شبکه 39 باس ieee اعمال گشته است. نتایـــج حاکـــی از آن است که این روش می تواند با بکارگیری آسان و سریع بهترین سناریوی جزیرهای کنترل شده را متناسب با معیارهای پایداری سیستم قدرت تشخیص دهد.

نوسانات فرکانس پایین ناپایدار از علل اساسی کاهش امنیت و پایداری برای سیستم های قدرت به هم پیوسته امروزی محسوب می شوند. هرچند با نصب pss بر روی ژنراتور، میرایی این نوسانات تامین شده است ولی بهبود کیفیت میرایی این نوسانات هم چنان یکی از موضوعات مهم مورد تحقیق می باشد. امروزه با ظهور ادوات facts امکان میراسازی این نوسانات در طرف خطوط انتقال نیز فراهم شده است. از طرفی، هم زمان با ورود ادوات کنترلی جدید مثل ادوات facts، روش های کنترلی جدیدی نیز برای مدیریت این ادوات و هماهنگی آن ها با هم دیگر جهت افزایش میرایی نوسانات ارائه شده اند. کنترل کننده منطق فازی به عنوان زیرمجموعه ای از خانواده کنترل کننده های غیرخطی، از روش های کنترلی جدیدی محسوب می شود که از دانش و تجربه بشری جهت کنترل سیستم های غیرخطی و پیچیده استفاده می کند. هدف از این پایان نامه، ارزیابی کارایی کنترل فازی جهت پایدارسازی نوسانات فرکانس پایین سیستم قدرت می باشد. به همین منظور ابتدا مدل هفرون- فیلیپس تعمیم یافته برای سیستم قدرت تک ماشینه مجهز به ipfc/ec و tcsc استخراج می شود. سپس سیگنال های مختلف پایدارسازی از pss، ipfc/ec و tcsc از لحاظ قدرت تاثیرگذاری بر قطب های ناپایدار سیستم با استفاده از تئوری مانده رتبه بندی می گردند. بعد از آن، پایدارسازهای فازی برای ژنراتورها و برای این ادوات facts، هم به صورت تک به تک و هم در حالت های هماهنگ با هم، طراحی شده و با پایدارسازهای بهینه معمولی مقایسه می گردند. در ادامه، در محیط شبیه ساز فازوری سیستم قدرت، پایدارسازهای فازی را به ژنراتورها در سیستم های قدرت دو ماشینه و چهار ماشینه اعمال شده و توانایی آ ن ها ارزیابی و با توانایی پایدارسازهای معمول دیگر مورد مقایسه می شود. هم چنین در این جا جهت بهینه سازی پارامترهای تمامی پایدارسازها، از الگوریتم هوشمند اجتماع ذرات بهره گرفته خواهد شد.

در سال های اخیر، نصب و بهره برداری از منابع انرژی سازگاربامحیط زیست در سیستم تولید انرژی الکتریکی در حال افزایش است. اتصال منابع تولید پراکنده (dg) با مقیاس های کوچک و احتمالی باعث تبدیل سیستم های قدرت از سیستم های عمودی به سیستم های قدرت با ساختار افقی شده است که در آن شبکه های توزیع شامل تولید و مصرف احتمالی است. در این شرایط جدید عدم قطعیت ایجادشده توسط منابع تولید پراکنده، مدل سازی و توسعه ی روش های جدیدی جهت بررسی و مطالعات سیستم های قدرت را اجتناب ناپذیر کرده است و باعث شده است که تعداد زیادی از متغیرهای تصادفی و وابستگی های مختلف بین ورودی های سیستم قدرت دخیل شوند. در این پایان نامه به بررسی ماهیت احتمالی منابع تولید انرژی و بارهای مصرفی در ریزشبکه پرداخته شده است. سپس با استفاده از تابع چگالی احتمالی (pdf) منابع تولید پراکنده و بارها و همچنین خاصیت تبدیل حاصل جمع توان ها به حاصل کانولوشن pdf توان ها روش جدیدی جهت پخش بار احتمالی سیستم های توزیع ارائه شده است. جهت بررسی سرعت عمل و دقت روش پیشنهادی، شبیه سازی های مربوطه به پخش بار احتمالی بر روی یک شبکه توزیع ?? باسه استاندارد ieee اجرا گردید و برای تشکیل توپولوژی کلی ریزشبکه، سیستم توزیع موردمطالعه با در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده تجدید پیکره بندی شده است. در گام بعد با استفاده از روش پیشنهادی و با در نظر گرفتن بارها و منابع احتمالی اقدام به جایابی بهینه dg ها و مشخص کردن نوع آن ها با توجه به کمترین مقدار تلفات اکتیو ریزشبکه گردیده شده است. جهت اطمینان از کارایی روش پیشنهادی از روش مونت کارلو به عنوان مقیاسی برای سنجش دقت و سرعت استفاده شده است که این روش بر پایه ی محاسبه ی تمام حالات خروجی به ازای تمام حالات ورودی می باشد. نتایج حاصل از مقایسه دو روش تائید کننده سرعت بالا و دقت قابل قبول روش پیشنهادی بود . و درنهایت مناسب ترین مکان برای نصب دیزل ژنراتور جهت کارکرد جزیره ی ریزشبکه با استفاده از روش پیشنهادی مشخص گردید.

امروزه، استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع به علت مزایای فراوان در حال افزایش است. با این حال، وجود منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع مشکلاتی را نیز به همراه دارد. یکی از مهم ترین مشکلات، پدیده جزیره ای شدن است. درنتیجه، ارائه یک روش دقیق جهت تشخیص عملکرد جزیره ای امری ضروری به نظر می رسد. در پایان نامه حاضر، روشی هوشمند بر پایه ترکیب طبقه بندها جهت تشخیص عملکرد جزیره ای منابع تولید پراکنده سنکرون ارائه شده است. ترکیب طبقه بندها یکی از روش های معمول در افزایش دقت مدل های طبقه بندی به شمار می آید؛ بنابراین از این رهیافت، جهت بهبود دقت روش پیشنهادی جهت تشخیص عملکرد جزیره ای منابع تولید پراکنده سنکرون استفاده شده است. روش پیشنهادی توسط تعدادی سناریوی مختلف، اعم از جزیره ای یا غیر جزیره ای، پیاده سازی شده است. جهت برآورد دقت روش پیشنهادی، این روش توسط تعدادی سناریوی دیگر مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از دقت و سرعت بالای روش پیشنهادی در تشخیص عملکرد جزیره ای منابع تولید پراکنده سنکرون می باشد. در پایان، بهره برداری از سیستم جزیره شده به منظور اتصال مجدد آن به شبکه بالادستی مورد بررسی قرار گرفته است.

استداد از انرژی باد ه سیستمشای بادی با عنهان یکی از ارزانارین مناب انرژی اجدیدپذیر رهز با رهز در حال اترایش میباشد. سیستمشای اهربین بادیا با دلی ماشیت متغیر سرعت بادا در حالت متمرکز ه مزرعا بادی متص با شبکا ه یا در حالت مستت از شبکاا نیازمند رهششایی برای استخراج حداکثر اهان میباشند. را ح مناسب برای استخراج حداکثر اهان از سیستمشای اهبین بادی سرعت متغیرا استداد از مبدلشای الکترهنیک قدرج با صهرج هاس بین ژنرااهر اهربین بادی ه شبکا میباشد. در این پایانناماا یک سیستم ابدی انرژی بادی شام مبدل مااریسی در سا حالت ساتاز- ساتازا ساتاز-دهتاز ه ساتاز-اکداز پی نهاد شد است. مبدل مااریسیا بعنهان یک مبدل الکترهنیک قدرجا باصهرج یک هاس بین ژنرااهر سنکرهن مغناطیس دانم با شبکا میباشدا کا هظیدا کنترل سرعت شدت را خهاشد داشت. در یک سرعت باد م خصا اهان مکانیکی قاب دسترس از بادا اابعی از سرعت شدت میباشد. با کنترل کلیدزنی مبدل مااریسیا سرعت شدت انظیم ه م ابر آن اهان اکتیه قاب استحال از سیستم اهربین بادی برای اما سرعتشای باد حداکثر خهاشد بهد. شمچنین با کنترل کلیدزنی مبدل مااریسی امکان کنترل اهان راکتیه احهیلی با شبکا نیز میسر می باشد. در این احتیر سیستم ابدی انرژی بادی با حضهر مبدل مااریسی در حالتشای پی نهادی ساتاز-ساتازا ساتاز-دهتاز ه ساتاز-اکدازا وهت استخراج حداکثر اهانا با استداد از الگهریتم اغت اش ه م اشد ه رهش کنترلی پی نهادی ارانا گردید است. شمچنین سیستم ابدی انرژی بادی با حضهر مبدل مااریسی در حالت ساتاز-ساتاز باصهرج مستت از شبکا نیز بررسی شد است. کلیا شبیا سازیشا در محی simulink نر اتزار matlab پیاد سازی ه نتایج آن ارانا گردید است.

پایداری گذرا در سیستم های قدرت یکی از مهمترین چالش ها در زمینه پایداری و دینامیک سیستم های قدرت می باشد،پایداری گذرا را می توان به عنوان توانایی سیستم در حفظ پایداری بعد از یک اغتشاش شدید تعریف کرد این اغتشاشات شدید می توانند بروز اتصال کوتاه (سه فاز) در خطوط انتقال انرژی،خارج شدن یک واحد تولید بزرگ(ژنراتور) از مدار ویا خارج شدن ناگهانی دسته وسیعی از بارها از سیستم،باشد. اغتشاشات مذکور سبب بروز نوساناتی در سیستم می شود که اگر این نوسانات نتوانند میرا شوند آن گاه سیستم دچار ناپایداری می گردد.در بین اغتشاشاتی که در مطالعات پایداری گذرا معمولاً اتصال کوتاه (سه فاز) بیشتر از دیگران مورد توجه قرار می گیرد. رفتار این پدیده را می توان این گونه توصیف کرد که در حین یک خطای شدید(اتصال کوتاه) راکتانس معادل ماشین x_d^ دچار تغییر شده و این امر سبب تغییر توان فاصله هوایی p_eیا گشتاور الکترومغناطیسی ?_e،می گردد و باعث می شود که توان منتقله بین ماشین ها شدیداً کاهش یابد در نتیجه زوایای روتور ماشین ها نسبت به هم نوسان کرده و سبب افزایش انرژی جنبشی ماشین ها می شود. پس از رفع خطا که معمولاً با جداسازی محل خطا از شبکه صورت می گیرد توان منتقله دوباره در سیستم برقرار می گردد و باعث تخلیه انرژی جنبشی ماشین ها می گردد، اگر این انرژی اضافی به طور کامل تخلیه شود آن گاه سیستم مجدداً به پایداری می رسد ولی اگر این انرژی از حد معینی (حد بحرانی) بیشتر باشد آنگاه بعد از رفع خطا انتقال انرژی بین ژنراتورها سبب نوسانات بیشتر زوایای روتور نسبت به یکدیگر شده و سیستم دچار ناپایداری و فروپاشی می شود. به دلیل آن چه تاکنون گفته شد، ناپایداری گذرا معضلی مهم در سیستم های قدرت می باشد که همواره نیازمند روش های مناسب و سریع جهت تحلیل و پیش بینی است، از سوی دیگر به دلیل این که شبکه های قدرت امروزی بسیار وسیع و پیچیده می باشند رفتاری غیر خطی از خود نشان می دهند و همچنین به دلیل ماهیت سیگنال بزرگ بودن پایداری گذرا قادر به خطی سازی و استفاده از تقریب های خطی نیستیم که تحلیل این پدیده را پیچیده تر و دشوارتر کرده است. یکی از مهمترین مشکلات سیستم های کنترلی شبکه های قدرت در پایش به هنگام این شبکه ها عدم وجود همزمانی(سنکرونیزاسیون) می باشد که ناشی از تاخیر بین داده های دریافتی در نقاط مختلف شبکه است.از سوی دیگر به دلیل هزینه های بالا، کنترل کننده های محلی تمایلی نسبت به، به روز رسانی تجهیزات کنترلی خود، نشان نمی دهند. مهمترین موضوع در رفع این مشکل استفاده از تجهیزات اندازه گیری فازوری(pmu) به همراه سیستم موقعیت یاب جهانی(gps) می باشد که سیستم موقعیت یاب جهانی که کلیه داده های اندازه گیری شده با تاخیر بسیار کمی(تقریباً آنی) به مرکز کنترل ارسال شده و بتوان این داده ها را همزمان (سنکرونیزه) کرد در نتیجه می توان ولتاژ و جریان را در هر نقطه از شبکه قدرت به صورت فازوری بیان کرد(زاویه ولتاژ و جریان را در هر نقطه از شبکه نسبت به یک مرجع زمانی که زمان جهانی نامیده می شود بیان می گردد). با توجه به مطالبی که ذکر شد از این پس می توان بدون تغییرهای بسیار بزرگ در سیستم های کنترل قدرت، که هزینه زیادی در بر داشت، سیستم قدرت را می توان در مقیاس بزرگ به صورت آنلاین و در زمان حقیقی پایش کرد، حال از این پس نیازمند روش هایی می باشد که قادر به تحلیل این داده ها در حداقل زمان ممکن باشد. یکی از این روش های جدید استفاده از تحلیل معادلات شبکه به کمک تئوری آشوب و نمایه های لیاپانوف می باشد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی پدیده های دینامیکی و انواع پایداری پرداخته سپس روش های مرسوم را جهت تحلیل پایداری گذرا را معرفی می کنیم، بعد از آن به معرفی سیستم های اندازه گیری فازوری و طریقه عملکرد آن می پردازیم، سپس به بررسی رفتار سیستم دینامیکی و تئوری آشوب پرداخته و الگوریتم هایی جهت تحلیل این سیستم ها با نمایه های لیاپانوف ارائه می گردد، در نهایت صحت روش ها را در یک سیستم قدرت نمونه مورد بررسی قرار می دهیم.

امروزه ماشین های القایی دو سو تغذیه در صنایع مختلف و در سرعت های بالا و پایین سنکرون مورد استفاده قرار می¬گیرند. یکی از کاربردهای اصلی این ماشین ها در توربین های بادی و به صورت ژنراتوری می باشد. برای دریافت توان خروجی حداکثری از این نوع ژنراتورها باید حداکثر توان مکانیکی را از توربین بادی استخراج کنیم و از سوی دیگر تلفات ماشین القایی دو سو تغذیه را به حداقل برسانیم. برای رسیدن به این هدف از سیستم کنترلی کمک می گیریم. در این سیستم کنترلی باید توان های حقیقی و موهومی به طور مناسبی به دست بیایند تا تلفات ماشین را به حداقل مقدار خود برسانند. در این پایان نامه روشی برای محاسبه ی توان های حقیقی و موهومی ارایه می شود که با تزریق آن ها به سیستم کنترلی، کاهش تلفات هم زمان با تغییرات باد انجام می شود. این روش به دلیل بلادرنگ بودن بهتر از روش های آزمایش و خطا عمل می کند. علاوه بر این تلفات آهنی نیز که در اکثر تحقیقات قبلی از آن صرف نظر شده بود، در بخش جداگانه ای در محاسبات منظور گردیده است.

اخیرا با افزایش بهای نفت و نگرانیهای زیست محیطی، خودروهای الکتریکی- هیبریدی (hevs) به علت بازده بالاتر و انتشار کمتر گازهای گلخانه ای، همراه با پیشرفت های حاصل شده در الکترونیک قدرت و تکنولوژی های موتور الکتریکی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. پیل سوختی (fc) نوعی مبدل انرژی است که توسط هیدروژن(به عنوان سوخت) و اکسیژن(به عنوان اکسیدان) تغذیه می شود و طی یک فرآیند شیمیایی، برق dc(به همراه آب و حرارت) تولید می کند. خودروهای هیبریدی پیل سوختی (fchv) که در زمره ی خودروهای hev قرار دارند از سیستم پیل سوختی و باتری تغذیه می کنند و موتورالکتریکی ac را با واسطه هایی همچون مبدل dc/dc و اینورتر به حرکت درمی آورند. بهینه سازی مصرف توان و کمینه کردن تلفات در این خودروها با دو روش رایج صورت می گیرد. اولی طراحی بهینه منابع توان قبل از ساخت خودرو و دومی اتخاذ استراتژی کنترلی مناسب برای تقسیم توان بهینه بین منابع توان است. در این پایان نامه ساختمان پیل سوختی و سازوکار مرتبط با آن، ساختمان خودروهای هیبریدی و مدل اجزای مرتبط مورد بررسی قرار می گیرد. بهینه سازی نیز با دو روش فوق پیاده سازی می شود. در این پایان نامه، بهینه سازی مصرف توان در خودروی هیبریدی پیل سوختی با یک استراتژی کنترلی جدید به نام sopfc پیشنهاد می شود. در این روش مطابق با تغییرات تقاضای توان موتور الکتریکی خودرو و وضعیت شارژ باتری، نقطه کار سیستم پیل سوختی به گونه ای جابجا می شود که مصرف سوخت هیدروژن در پیل سوختی کاهش یابد و پیل سوختی در منطقه پربازده کار کند. هدف اصلی این پایان نامه، چگونگی کارکرد بهینه و مناسب fc و باتری جهت تغذیه موتور الکتریکی خودروی پیل سوختی در شرایط مختلف بهره برداری است که بررسی و مدلسازی و شبیه سازی می شود و همچنین استراتژی کنترلی مناسب جهت مینیمم کردن تلفات در مدار محرکه در شرایط کاری مختلف در fchv دنبال می گردد. همچنین کارکرد fc در نقطه کار بهینه با هدف بهینه سازی انجام خواهد شد . بنابراین مدارات کنترلی پیشنهادی برای واسط های الکترونیک قدرت بیانگر مدیریت توان مناسب و بهینه خواهد بود. نتایج شبیه سازی سیستم پیشنهادی برای fchv تایید کننده مدل ارائه خواهد بود.

در سال های اخیر استفاده از منابع تولید پراکنده مورد توجه قرار گرفته است و با وجود پیشرفت های زیادی که در بهره برداری از این منابع صورت گرفته است برخی از ویژگی های ذاتی این منابع محدودیت هایی در بهره برداری گسترده منابع تولید پراکنده ایجاد کرده است. به عنوان مثال تولیدات پراکنده بادی و خورشیدی شامل محدودیت های طبیعی هستند و در سلول های سوختی، فرایند شیمیایی موجود سبب پاسخ دینامیکی کند این منابع می شود. محدودیت های ذکر شده سبب شده است که استفاده از منابع تولید پراکنده برای پاسخگویی به بارهایی که نیاز به ولتاژ و فرکانس ثابتی دارند، مناسب نباشند. در این پایان نامه ساختارهای جدیدی برای اتصال منابع تولید پراکنده پیشنهاد می شود که استفاده از آن ها مشکلات منابع تولید پراکنده مانند دینامیک کند پاسخگویی به بار را کاهش می دهند .