نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 گروه مهندسی برق- دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک- دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایران
3 آموزشکده فنی و حرفهای سما- واحد قوچان، دانشگاه آزاد اسلامی، قوچان، ایران
چکیده
در این مقاله طراحی کنترلکننده تکمیلی میراساز در سیستمهای انتقال فشارقوی جریان مستقیم با منبع ولتاژی (VSCHVDC) که رابط نیروگاه بادی فراساحلی (OWPP) با سیستم قدرت اصلی است، مورد مطالعه قرار میگیرد. ابتدا نشان داده میشود که منحنی سرعت-توان در توربین بادی بر میراسازی مودهای نوسانی و الکترومکانیکی سیستم قدرت اثرگذار بوده و بسته به شرایط کاری توربین، میزان این اثرگذاری متفاوت است. سپس، جهت بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت، استفاده از کنترلکننده کمکی میراساز بهینهشده در سیستم VSCHVDC پیشنهاد خواهد شد. کنترلکننده پیشنهادی بهعنوان یک حلقه تکمیلی به مدارهای کنترلی مبدلها در VSCHVDC اضافه میشود و از طریق تصحیح ضریب میرایی مودهای نوسانی سیستم، باعث تقویت گشتاور میراکننده در مولدها خواهد شد. علاوه بر این، راهکاری برای بهکارگیری کنترلکننده کمکی در بهینهترین مسیر ممکن ارائه میشود بهطوریکه بیشترین کنترلپذیری بر مودهای نوسانی و کمترین تداخل با سایر کانالهای موجود بین سیگنالهای ورودی-خروجی فراهم میشود. جهت طراحی کنترلکننده پیشنهادی، از کنترلکننده PID مرتبه کسری استفاده خواهد شد که ضرایب آن از طریق الگوریتم بازار سهام بهینهشده تنظیم میشوند. بهینهسازی الگوریتم از طریق بهکارگیری عملگرهای جهش و ترکیب در الگوریتم ژنتیک و با هدف اجتناب از به دام افتادن خفاشها در نقاط اکسترمم محلی انجام میشود. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که روش پیشنهادی این مقاله نه تنها باعث بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت میشود بلکه نمایه ولتاژ را نیز تقویت خواهد کرد.
چکیده تصویری
تازه های تحقیق
- مدلسازی دینامیکی سیستم قدرت شامل نیروگاه بادی فراساحلی مجهز به سیستم VSC HVDC انجام شده است.
- اثرگذاری منحنی سرعت-توان در توربین بادی بر مودهای نوسانی سیستم قدرت مورد ارزیابی قرار گرفته است.
- طراحی و بکارگیری کنترل کننده میراساز تکمیلی با هدف بهبود حاشیه پایداری سیستم قدرت از طریق تقویت گشتاور میرایی در ژنراتورها پیشنهاد شده است.
- در طراحی کنترل کننده تکمیلی میراساز از کنترل کننده PID گام کسری استفاده شده است.
- پارامترهای کنترل کننده PID گام کسری از طریق الگوریتم بازار سهام بهینه شده تنظیم شدهاند.
کلیدواژهها
- الگوریتم بازار سهام
- فشارقوی جریان مستقیم با منبع ولتاژی
- کنترلکننده مرتبه کسری
- نیروگاه بادی فراساحلی
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Damping Controller Design in Offshore Wind Power Plants to Improve Power System Stability Using Fractional Order PID Controllers Based on Optimized Exchange Market Algorithm
نویسندگان [English]
- Naser Taheri 1
- Hamed Orojlo 2
- Faramarz Ebrahimi 3
1 Department of Electrical Engineering-Technical and Vocational University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering- Technical and Vocational University, Tehran, Iran
3 Sama Technical and Vocational College- Quchan Branch, Islamic Azad University, Quchan, Iran
چکیده [English]
In this paper, the design of damping supplementary controller in VSC HVDC transmission systems, which is the interface of Offshore Wind Power Plant (OWPP) with the main power system, is studied. First, it is shown that the speed-power curve in a wind turbine affects the damping of oscillation and electromechanical modes of the power system, and depending on the operating conditions of the turbine, the extent of this effect varies. Then, to improve the dynamic stability of the power system, the use of an optimized supplementary controller in the VSC HVDC system will be proposed. The proposed controller is added as an additional loop to the converter control circuits in VSC HVDC and will amplify the damping torque in the generators by correcting the damping coefficient of the system oscillation modes. In addition, a solution is provided to use the supplementary controller in the most optimal path, so that the most controllability on the oscillation modes and the least interference with other channels between the input-output signals are provided. To design the proposed controller, a fractional order PID controller will be used whose coefficients are adjusted through an optimized exchange market algorithm. The optimization of the algorithm is done by using mutation and crossover operators in the genetic algorithm with the aim of avoiding bats being trapped at local extremum. The simulation results show that the method proposed in this paper not only improves the dynamic stability of the power system but also strengthens the voltage profile.
کلیدواژهها [English]
- exchange market algorithm
- fractional order PID
- High voltage direct current
- Offshore wind Power plants
- voltage source converter
Citation: N. Taheri, H. Orojlo, F. Ebrahimi, "Damping controller design in offshore wind power plants to improve power system stability using fractional order PID controllers based on optimized exchange market algorithm", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 13, no. 51, pp. 91-110, December 2022 (in Persian).