محمد سجاد ایروانی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق گرایش کنترل

عنوان:

طراحی کنترل کننده مرتبه کسری در سیستم­های فتوولتاییک و توربین بادی جهت استخراج ماکزیمم توان

 

استاد راهنما:

دکتر سهیل گنجه فر

 

استاد مشاور:

دکتر علی دیهیمی

 

اساتید داور:

دکتر عباس رمضانی

دکتر علیرضا حاتمی

 

نگارش:

محمد سجاد ایروانی

 

25 شهریور 1397 ساعت17:30

سالن مهندس خانمحمدی واقع در دپارتمان برق دانشکده مهندسی

 

Thesis submitted for Master of electrical engineering

 

Title:

Fractional order controller design for maximum power point tracking in PV and Wind Turbine

 

 

 

Supervisor:

Dr Soheil Ganjefar

 

Advisor:

Dr Ali Deihimi

 

By:

Mohamad Sajad Iravani

 

September, 16, 2018

 

چکیده:

با توجه به نیاز روزافزون به انرژی در سراسر دنیا، محققان به دنبال راهکارهایی برای پاسخ به این نیاز می‌باشند. از سوی دیگر با توجه به مشکلات سوخته‌های فسیلی ازجمله ایجاد آلودگی زیست‌محیطی و همچنین رو به اتمام بودن منابع این نوع از انرژی‌ها، توجه عمده در تولید انرژی به سمت استفاده از انرژی‌های پاک همچون انرژی خورشیدی، بادی، زمین‌گرمایی، سلول‌های سوختی و... معطوف گردیده است. در این میان انرژی‌های بادی و خورشیدی با توجه به ظرفیت و مزایای فراوانشان بیش از دیگر انواع انرژی‌های نوین مورد استقبال قرارگرفته‌اند. در همین راستا امروزه سیستم‌های تبدیل انرژی باد (WECS) و سلول‌های خورشیدی شاهد پیشرفت‌های شایان به ذکری می‌باشند. باوجود تمامی پیشرفت‌های موجود در این حوزه، چالش‌ها و مشکلاتی نیز در آن‌ها وجود دارد. ازجمله این مشکلات می‌توان به جستجوی مشخصات نقطه حداکثر توان اشاره نمود. علاوه بر این، نیاز به ساختاری کنترلی جهت ایجاد شرایطی مناسب درحرکت به سمت مختصات این نقطه در شرایط محیطی مختلف از دیگر مشکلات در سیستم‌های فوق می‌باشد. در این پایان­نامه علاوه بر ارائه مفاهیم و نحوه عملکرد توربین‌های بادی و سلول‌های خورشیدی، در راستای حل مشکلات موجود نیز روش‌هایی ارائه گردیده است. در سیستم‌های بادی و خورشیدی روش‌های متفاوت استخراج حداکثر توان بیان‌شده و از روش TSR به‌عنوان روشی مناسب جهت مواجهه با مشکل اول در توربین‌های بادی استفاده‌شده است. در سیستم­های خورشیدی نیز روش P&O مورداستفاده قرارگرفته است. روش P&O علاوه بر ارائه عملکردی دقیق، دارای سرعتی مناسب نیز می‌باشد بااین‌وجود در شرایط تغییرات ناگهانی تابش و دما ردیابی و عملکرد این الگوریتم می‌تواند دارای نواقصی نیز باشد. به‌منظور رفع چالش دوم در هر دو سیستم فوق نیز به طراحی کنترل‌کننده‌های مد لغزشی و مد لغزشی مرتبه کسری پرداخته‌شده است. در ابتدا با توجه به وجود نامعینی در سیستم‌های بادی و خورشیدی اقدام به طراحی کنترل‌کننده مد لغزشی شده و با مشاهده نتایج به‌دست‌آمده و وجود چترینگ در سیستم بر آن شدیم تا با طراحی کنترل‌کننده مد لغزشی مرتبه کسری پاسخ سیستم، بهبود یابد. با طراحی و شبیه‌سازی کنترل‌کننده مد لغزشی مرتبه کسری و مشاهده نتایج خروجی در سیستم بادی که دارای دینامیکی غیرخطی می‌باشد می‌توان تأثیر مثبت استفاده از عملگرهای مرتبه کسری را مشاهده نمود. در سیستم‌های خطی مانند سیستم خورشیدی نیز باوجود پاسخ مناسب کنترل‌کننده مد لغزشی، استفاده از کنترل‌کننده مد لغزشی مرتبه کسری موجب بهبود پاسخ سیستم گردیده است.

 

واژگان کلیدی: توربین بادی، سلول خورشیدی، استخراج حداکثر توان، توربین‌های بادی سرعت متغیر، کنترل‌کننده مد لغزشی، محاسبات فرکشنال، کنترل‌کننده مد لغزشی مرتبه کسری

 

 

Abstract:

Due to the growing need for energy in around the world , researchers are looking for solutions to this need. On the other hand , regarding the problems of fossil burns including environmental pollution and the expiry of sources of this type of energy could justify the interest on using clean  energies such as solar , wind and geothermal energies , fuel cells and so on in energy production. In the meantime, wind and solar energy, given their abundant capacity and benefits, are more than other types of modern energy welcomed. Nowadays , wind energy conversion systems (WECS) and solar cells have worthy progression. Despite all the improvements in this field , there are also challenges and problems. One of these problems is the search for specification of maximum power point. In addition, the need for a control structure to create the appropriate conditions for moving to the coordinates of this point in different environmental conditions, other problems in the above systems. In this thesis, in addition to providing concepts and methods of operation of wind turbines and solar cells, methods are also proposed to solve existing problems. In wind and solar systems different methods of extraction of maximum power are expressed and the TSR method is used as a suitable method for facing the first problem in wind turbines. In the solar system, the O&P method is also used. The O&P method, in addition to providing accurate performance, has a fast pace. However, in the event of a sudden change in radiation and temperature, the algorithm can have defects.In order to solve the second challenge in both systems, the design of slippery fashion controllers and the sliding mode of the fractional order is. Initially, due to the uncertainties in wind and solar systems, the design of the slider mode controller was designed and finding the results and the existence of chattering in the system, we were able to answer the fractional order by sliding mode controller design the system will be improved. By designing and simulating a fader slider mode and viewing the output results in the wind system with nonlinear dynamics, we can see the positive effect of using fractional operator operators. In linear systems like the solar system, despite the proper response to slippery mode controller, the use of the slider mode controller is a fractional order improved system response.

 

Key word: Wind Turbine, solar cell, Maximum power Point tracking, variable speed Wind turbine, sliding mode controller, fractional order calculation, fractional order sliding mode controller

 

 

 

 

محمد سجاد ایروانی

شماره تماس: 09188171210

آدرس پست الکترونیکی: sajad.iravani@gmail.com

 

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی مهندسی برق گرایش کنترل – دانشگاه صنعتی همدان

           عنوان پایان نامه : طراحی و پیاده سازی ربات نویسنده مبتنی بر الگوی متنی

            1389 الی 1393

کارشناسی ارشد مهندسی برق گرایش کنترل – دانشگاه بوعلی سینا

           عنوان پایان نامه : طراحی کنترل کننده مرتبه کسری جهت استخراج

حداکثر توان در سیستم های خورشیدی و بادی

            1394 الی در حال تحصیل

سوابق حرفه ای

شرکت شیر پاستوریزه پگاه همدان

           طراحی ، ساخت و نصب مدارات فرمان و سیستم های کنترلی      1/4/1392 الی 31/6/1392

 

مهارتها

مهارتهای نرم افزاری

           مسلط بر نرم افزار MATLAB

           مسلط بر نرم افزار Altium Designer

           مسلط بر نرم افزار Siemens SIMATIC Step 7 Professional

           مسلط بر نرم افزار PSCAD

           مسلط بر نرم افزار های Office

 

 

آشنایی با زبانهای خارجی

           تسلط کامل بر زبان انگلیسی در مهارت های مکالمه ، نوشتاری و درک مطالب.

 

سایر مهارتها

           تسلط بر طراحی کنترل کننده به منظور استفاده در سیستم های قدرت و رباتیک

           تسلط بر طراحی و ساخت مدارات فرمان و تابلوهای برق

           تسلط بر طراحی مدارات منطقی

           آشنایی کامل بر PLC

           آشنایی کامل بر طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی

           آشنایی نسبی بر FPGA

           قابلیت همکاری در گروه