طراحی و استفاده مناسب از UPFC که توانایی کنترل سطح ولتاژ باس بار و فلوی توان را بصورت هم زمان و مستقل از یکدیگر دارد، شرایط را برای تقویت سیستم های تجدید ساختار یافته فراهم می سازد. در این مقاله با بهره گیری از سوئیچینگ باند هیسترزیس، روشی برای کنترل UPFC معرفی شده است که از چهار درجه آزادی برای کنترل ولتاژ باس بار، ولتاژ DC و توان اکتیو و راکتیو خط انتقال استفاده می کند. ضمنا روش جدیدی برای کنترل شاخه سری ارایه شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی این روش در نرم افزار PSCAD/EMTDC و مقایسه آن با روش های دیگر تحت شرایط یکسان، برتری این روش کنترل را بوضوح نشان می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله ابتدا با استفاده از معادله فضای حالت سیستم های دوخطی مدل جدیدی برای کنترل کننده یک پارچه توان (UPFC) به دست آورده شده است. سپس با استفاده از اصول سیستم های ساختار متغیر و اصلاح آن روش کاملا جدیدی جهت طراحی کنترل کننده های UPFC ارایه گردیده است. در این روش سیگنال های ورودی مبدل هایUPFC  توسط کنترل کننده مد لغزشی طراحی شده است. در طراحی این کنترل کننده ها ابتدا با تعریف چهار سطح لغزش و صفر قراردادن مشتق آنها که دینامیک جریان های محور d و q در مبدل های موازی و سری را بیان می کند، قوانین کنترلی به دست آمده است. با اعمال خروجی های این کنترل کننده به UPFC در واقع جریان های محور d و q در دو مبدل UPFC به مقادیر مرجع رسانده می شود. از طرفی دینامیک داخلی (ولتاژ خازن DC) در UPFC نیز توسط کنترل کننده PI تثبیت می شود. پایداری این سیستم در رسیدن به سطوح لغزش توسط قوانین کنترلی به دست آمده، با استفاده از تابع لیاپانوف به دست آمده است. مقاوم بودن روش کنترل مد لغزشی نسبت به اغتشاش های ایجادشده در شبکه، عدم قطعیت پارامترها و دینامیک های مدل نشده شبکه از مزایای استفاده از این روش جدید کنترلی در UPFC می باشد.

در این مقاله به طراحی کنترل کننده های داخلی UPFC شامل کنترل کننده توان عبوری از خط، کنترل کننده ولتاژ DC و کنترل کننده ولتاژ پایانه ماشین سنکرون پرداخته شده است. بر اساس مدل خطی به شکل فضای حالت برای سیستم تک ماشینه متصل به شین بینهایت کنترل کننده های مذکور با روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک برای این سیستم بهینه سازی شده اند. با توجه به اینکه سیستم اصلی ناپایدار می باشد لذا قبل از طراحی کنترل کننده، باید سیستم پایدار شود. در نتیجه برای پایدارسازی سیستم ابتدا کنترل کننده میراساز بر اساس روش جبران سازی پیش فاز طراحی شده است. بعد از پایدارسازی سیستم، بهینه سازی کنترل کننده های داخلی UPFC با روش الگوریتم ژنتیک انجام گرفته است.

یکی از مهم ترین مزایای استفاه از ادوات FACTS در سیستم انتقال افزایش حاشیه پایداری گذرای سیستم قدرت است که با کنترل توان اکتیو و راکتیو خط در طی بروز خطا در سیستم، صورت می پذیرد. گرچه پایدارساز سیستم قدرت (PSS)، مهم ترین وسیله برای میرایی نوسانات بوده است، اما در برخی از نقاط کار توانایی لازم در میرایی نوسانات را ندارد و لذا استفاده از تجهیزات FACTS یک راهکار مناسب برای این مساله است. در این مقاله، جهت میراسازی نوسانات و بهبود پایداری گذرا از UPFC استفاده شده است. پارامترهای کنترل کننده UPFC، بر اساس کنترل کننده فازی نوع سوگنو (TSK) طراحی شده است. جهت بهینه سازی پارامترهای کنترل کننده PI فازی از الگوریتم های ژنتیک (GA)، بهینه سازی گروه ذرات (PSO) و ترکیب آنها (HGAPSO) استفاده شده است. از نتایج شبیه سازی کامپیوتری، تاثیر UPFC با کنترل کننده PI مرسوم، PI فازی و کنترل کننده های هوشمند (GA، PSO و (HGAPSO جهت میراسازی نوسانات محلی و بین ناحیه ای تحت اغتشاشات کوچک و بزرگ در یک شبکه دو ناحیه ای چهار ماشینه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند.

هدف اصلی این مقاله بررسی و ارزیابی کارآیی UPFC در سیستم قدرت در مواجهه با اغتشاشات سیگنال کوچک و بررسی تاثیر متقابل کنترل کننده های UPFC هنگام میرا کردن این نوسانات می باشد. برای مدل کردن UPFC از مدل هفرون - فیلیپس اصلاح شده سیستم تک ماشین متصل به شین بی نهایت استفاده شده است. مطالعات و بررسی ها به منظور ارزیابی کارآیی مدولاسیون سیگنال های کنترل UPFC، یعنی شاخص مدولاسیون مبدل شنت (mE)، زاویه فاز مدل ولتاژ شنت (dE)، شاخص مدولاسیون مبدل سری (mB) و زاویه فاز مبدل ولتاژ سری (dB) در میراسازی نوسانات با استفاده از شاخص های کنترل پذیری انجام شده است. نتایج نشان می دهند که کنترل کننده های میرایی مبتنی بر mB و dE و ترکیب این دو کارآیی بهتری از خود نشان می دهند.