از حدود سال 1890 میلادی یعنی پس از کشف پیل الکتریکی و بوجود آمدن نیروی الکتریکی کاربردی تغییرات چشمگیری در صنعت ایجاد شدوصنعت برق وصنایع دیگر بوسیله این انرژی انعطاف پذیر با سرعت قابل ملاحظه ای شروع به رشد کرده و روز به روز گستره ی این انرژی فراگیرتر می شود.تا آنجا که هم اکنون در کمتر مواردی از صنعت کاربرد این انرژی به چشم نمی خورد. با بزرگتر شدن صنایع آزمایشگاهها تبدیل به کارگاهها وکارخانجات بزرگ شدند وهم اکنون خطوط تولید این کارخانجات نقش مهمی در صنعت ایفا می کنند.کنترل خطوط تولید به نحوه مطلوب همیشه خواسته کارفرمایان و صاحبان صنایع بوده ویکی از دغدغه ها ی مهم آنان به شمار می رود،راحتی کار بادستگاه،عیب یابی آسان وسریع،انعطاف پذیری برای تغییر برنامه تولیدو... در کنار هزینه کمتر از خواسته های آنان است، وطراحان همیشه با توجه به پروسه مورد طراحی خود موارد بالا را در نظر می گیرند.

از سال 1900 تا 1930 انواع دیود ، تریود و سایر المان های لامپی بوجود آمد و به دنبال آن در رادیو و تلویزیون لامپی مورد استفاده قرار گرفت . در سال 1930 وقتی نیمه هادی توسط آقایان باردین ، براتین و شاکلی کشف شد کاربرد الکترونیک به سرعت رو به افزایش نهاد .

تقریبا از سال 1950 استفاده از الکترونیک در صنعت متداول شد . پس از گسترش المان های الکترونیکی خاص که برخی کاربرد های جدید را امکان پذیر ساخت ، شاخه ای از الکترونیک بنام الکترونیک صنعتی بوجود آمد . در پرتوی کشف نیمه هادی ها « ترانزیستور ، تریستور و ... » و عناصری که بطور کامل به نیاز مندی های صنعتی پاسخ می داد ، الکترونیک صنعتی به پیشرفت های تصور ناپذیری نائل آمد . تقریبا از سال 1960 ، استفاده از نیمه هادی ها در زمینه الکترونیک صنعتی متداول گردید و امکان ساخت دستگاه های پیچیده تر جهت اتوماسیون عملیات صنعتی فراهم شد . از سال 1970 به بعد به دلیل ساخت مینیاتوری عناصر الکترونیکی بصورت مدارات مجتمع موجب شد ، ضمن افزایش کاریی ، حجم و قیمت دستگاه ها کاهش یابد .

حدود سال 1975 با تولد ریزپردازنده ها ، در برخی از کاربرد های الکترونیک صنعتی تحول تازه ای بوجود آمد . این عناصر جدید در طراحی و تنظیم مدار های فرمان صنعتی ، تحولی بنیادی را بوجود آورده است . در کمتر از دو دهه اخیر ، یکی از زمینه های تحول ، کنار گذاشتن رله کنتاکتوری و استفاده از کنترل کننده های قابل برنامه ریزی منطقی « PLC » می باشد . امروز طراحان خطوط تولید و ماشین الات و پروسه های صنعتی تمایل چندانی به اسفاده از مدار های رله کنتاکتوری ندارند و استفاده از مدار های رله کنتاکتوری در پروسه های صنعتی بزرگ و پیچیده تقریبا منسوخ گردیده است . بدنبال این تحولات ، در کشور ما نیز در بسیاری از کارخانه ها و مراکز صنعتی ، بخصوص آنهایی که پس از سال های 1980 به بعد نصب و راه اندازی گردیده اند ، از سیستم های PLC استفاده می کنند .

با پیدایش ریزپردازنده ها ، کنترل واحد های متفاوت یک کارخانه یا واحد صنعتی به جای اینکه بطور مجزا کنترل شوند ، بصورت متمرکز توسط یک کامپیوتر کوچک کنترل می شوند . در این حالت تمامی سیستم های مدار فرمان شامل کنتاکتور ها ، رله ها ، تایمر ها و دیگر اجزای کنترل کننده ، تغییری نمی کند ، بلکه توسط سنسور های اطلاعات از نقاط متفاوت دریافت و نسبت به پردازش اطلاعات و صدور فرمان لازم به واحد صنعتی انجام می پذیرد . در آینده متوجه خواهیم شد که با پیدایش کنترل فرایند صنعتی توسط برنامه سازی منطقی « PLC » علاوه بر کارهای یک کامپیوتر کوچک ، بسیاری از رله ها ، کنتاکت ها ، تایمر ها و ... توسط نرم افزار ساخته می شود و حجم عظیمی از سیستم کنترل کاهش می یابد .

امروزه دررقابت جهانی،یک سازمان جهت ادامه حیات خود باید به تولید محصولات انبوه متنوع،باکیفیت برتر ودر نهایت قیمت تمام شده پایین تر بیندیشد.از این رو صاحبان صنایع همواره می کوشند تافرایند تولید خود را تاحدامکان خود کار نماید.علاوه بر این تنوع محصولات،سازندگان را مرتباَ به تغییر خطوط تولید وادار می سازد،پس باید انعطاف پذیری خطوط تولید نیز از اهداف هر مجموعه موفق باشد.با توجه به اهداف ذکر شده بالا کنترل کننده هایی در خطوط تولید موثرترند که بیشترین خصوصیات بالا را دارا باشند وبا ظهور کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر (PLC) این امر تحقق پیدا کرد.اکنون برای آشنایی بیشتر به توضیح مختصری راجع به همین کنترل کننده ها یعنی PLCها می پردازیم.

فصل اول
آشنایی با PLC

فصل دوم
زبان های برنامه نویسی PLC

فصل سوم
برنامه STEP-5

فصل چهارم
برنامه نویسی به زبانLADER

توسعه شبکه های قدرت نوسانات خود به خودی با فرکانس کم را، در سیستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هایی نسبتاً کوچک و ناگهانی در شبکه باعث بوجود آمدن چنین نوساناتی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه کار و مقادیر پارامترهای سیستم ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، در اغلب شبکه های قدرت پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) به کار گرفته می شود.

این پایدار کننده ها بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایتِ سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند. بنابراین ممکن است با تغییر پارامترها و یا تغیر نقطه کار شبکه، پایداری سیستم در نقطه کار جدید تهدید شود.

موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترهای بر پایداری
سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پایدار کردن
مجموعه ای از مدلهای سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.

فصل اول

1-1- پیشگفتار:

افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی، توسعه سیستم های قدرت را بدنبال داشته است بطوریکه امروزه برخی از سیستم های قدرت در جغرافیایی به وسعت یک قاره گسترده شده اند. به موازات این توسعه که با مزایای متعددی همراه است، در شاخه دینامیک سیستم های قدرت نیز مانند سایر شاخه ها مسائل جدیدی مطرح شده است. از جمله این مسائل می توان به پدیده نوسانات با فرکانس کم، تشدید زیر سنکرون (SSR)، و سقوط ولتاژ اشاره کرد.

پدیده نوسانات با فرکانس کم در این میان از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در بحث پایداری دینامیکی سیستم های قدرت مورد توجه قرار می گیرد. بروز
اغتشاش های مختلف در شبکه، انحراف سیستم از نقطه تعادل پایدار را به دنبال دارد، در چنین وضعیتی به شرط اینکه سنکرونیزم شبکه از دست نرود، سیستم با نوسانات فرکانس کم به نقطه تعادل جدید نزدیک می شود. هنگامی که یک ژنراتور به تنهایی کار می کند، نوسانات با فرکانس کم به دلیل میرایی ذاتی به شکل نسبتاً قابل قبولی میرا می شوند. اما کاربرد برخی از المان ها مانند تحریک کننده های سریع، با اثر دینامیک قسمت های مختلف شبکه ممکن است باعث تزریق میرایی منفی به شبکه شود، به طوریکه نوسانات فرکانس کم شبکه به شکل مطلوبی میرا نشده و یا حتی از میرایی منفی برخوردار شوند. بدیهی است افزایش میرایی مودهای الکترومکانیکی سیستم در چنین وضعیتی می تواند به عنوان یک راه حل مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایت طراحی شده و در محدوده وسیعی به کار گرفته می شوند. از دید تئوری کنترل، پایدار کننده های فوق در واقع یک کنترل کننده کلاسیک با تقدیم فا می باشد که بر اساس مدل خطی سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند.

همراه با پیشرفت های چشمگیری در تئوری سیستم ها و کنترل، روش های جدید برای طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت ارائه شده است، که به عنوان نمونه می توان به کنترل کنده های طرح شده بر اساس تئوری های کنترل تطبیقی، کنترل مقاوم، شبکه های عصبی مصنوعی و کنترل فازی اشاره کرد [5-1]. در همه این روش ها سعی بر اینست که نقایص موجود در طراحی کلاسیک مرتفع شده به طوریکه کنترل کننده به شکل موثرتری بر پایداری سیستم و بهبود میرایی نوسانات اثر گذارد.

روش های کنترل مقاوم، که در این پایان نامه مورد توجه است به شکل جدی از اوایل دهه هشتاد (1980) مطرح شد و خود به شاخه های متعددی تقسیم می شود. قبل از هر توضیحی درباره کنترل مقاوم نخست به بیان مفهوم عدم قطعیت در مدل
می پردازیم. در کنترل کلاسیک طراحی بر اساس مدل مشخصی از سیستم صورت
می گیرد. مدل سیستم تنها یک تقریب از دینامیک های واقعی سیستم است. حذف دینامیک های سریع به منظور ساده سازی، تغییر مقادیر پارامترهای مدل به دلایل مختلف از منابع ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم ها می باشد. بنابراین بدلیل وجود چنین عدم قطعیت هایی در مدلسازی ، اهداف مورد نظر طراح ممکن است توسط کنترل کننده های طرح شده بر اساس مدل تحقق نیابند.

به منظور رفع این مشکل در کنترل مقاوم بر اینستکه عدم قطعیت های حائز اهمیت موجود در مدل، در طراحی کنترل کننده لحاظ شوند. معمولاً مدلسازی عدم قطعیت در اکثر شاخه های کنترل مقاوم خانواده ای از سیستم ها را بوجود می آورد، حال کنترل کننده مقاوم بایستی چنان طرح شود که برای هر یک از اعضاء این خانواده اهداف مورد نظر در طراحی برآورده شود.

موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترها بر پایداری
سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پاردار کردن مجموعه ای از مدل های سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.

1-2- رئوس مطالب :

بخش بعدی این فصل به بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه طراحی پایدار
کننده های مقاوم سیستم های قدرت اختصاص داده شده است.

در فصل دوم نخست به بیان مفاهیم اساسی در پایداری دینامیکی، و تشریح پدیده نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت پرداخته می شود. مدلسازی سیستم تک ماشینه به منظور مطالعه پدیده نوسانات با فرکانس کم، و روش طراحی PSS به کمک این مدل در قسمت های بعدی این فصل صورت می گیرد. در بخش آخر فصل نیز مدلسازی سیستم های قدرت چند ماشینه و نکات مربوط به آن مورد بررسی قرار می گیرد.

در فصل سوم ابتدا صورت مسئله کنترل مقاوم به طور کامل تشریح می شود. سپس به تاریخچه کنترل مقاوم و سیر پیشرفت برخی از شاخه ای آن پرداخته می شود. در پایان فصل طی دو بخش جداگانه به توضیح روش های - Pick Nevanlinna و Kharitonov که در ادامه مورد استفاده قرار می گیرند، می پردازیم.

فهرست:

چکیده

فصل اول – مقدمه

1-1- پیشگفتار4

1-2- رئوس مطالب 7

1-3- تاریخچه 9

فصل دوم : پایداری دینامیکی سیستم های قدرت

2-1- پایداری دینامیکی سیستم های قدرت16

2-2- نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت 17

2-3- مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه 18

2-4- طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) 23

2-5- مدلسازی سیستم قدرت چند ماشینه27

فصل سوم: کنترل مقاوم

3-1-کنترل مقاوم 30

3-2- مسئله کنترل مقاوم31

3-2-1- مدل سیستم31

3-2-2- عدم قطعیت در مدلسازی32

3-3- تاریخچه کنترل مقاوم37

3-3-1- سیر پیشرفت تئوری37

3-3-2- معرفی شاخه های کنترل مقاوم39

3-4- طراحی کنترل کننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال 45

3-4-1- بیان مسئله45

3-4-2- تعاریف و مقدمات46

3-4-4-‌‌‌تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم به‌یک مسئله Nevanlinna–Pick 50

3-4-5- طراحی کنترل کننده53

3-5- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای 55

3-5-1- مقدمه و تعاریف لازم55

2-5-3- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای59

3-5-3- طراحی پایدار کننده های مقاوم مرتبه بالا64

فصل چهارم : طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت

4-1- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت 67

4-2- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick 69

برای سیستم های قدرت تک ماشینه 69

4-2-1- مدل سیستم69

4-2-2- طرح یک مثال71

4-2-3 – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick73

4-2-2- بررسی نتایج77

4-2-5- نقدی بر مقاله78

4-3- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه 83

4-3-1- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه83

4-3-2- مشخصات یک سیستم چند ماشینه86

4-3-3-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت90

4-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله93

4-4- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه 95

4-4-1- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی95

4-4-2- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای101

4-4-3-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی105

4-4-4- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم106

4-4-5- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم110

4-5- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (2)110

4-5-1- جمع بندی مطالب110

4-5-2-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار111

4-5-3- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید113

4-5-4- نتیجه گیری115

فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله

5-1- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله 121

5-2- طراحی PSS‌های مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS ها 122

5-2-1- تداخل PSS‌ها 122

5-2-2- بررسی مسئله تداخل PSS‌ها در یک سیستم قدرت سه ماشینه 124

5-2-3- استفاده از روش طراحی بر اساس چند نقطه کار در هماهنگ 126

انتخاب مجموعه مدلهای طراحی 127

5-2-4-‌مقایسه‌عملکرد دو نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری130

5-3- طراحی کنترل کننده های بهینه ( فیدبک حالت ) قابل اطمینان برای سیستم قدرت 132

5-3-1) طراحی کننده فیدبک حالت بهینه 132

تنظیم کننده های خطی 133

5-3-2-کاربرد کنترل بهینه در پایدار سازی سیستم های قدرت چند ماشینه134

5-3-3-طراحی کنترل بهینه بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم 136

5-3-4- پاسخ سیستم به ورودی پله 140

فصل ششم : بیان نتایج

6-1- بیان نتایج 144

6-2- پیشنهاد برای تحقیقات بیشتر147

مراجع148

ضمیمه الف – معادلات دینامیکی ماشین سنکرون154

ضمیمه ب – ضرایب K1 تا K6 156

ضمیمه پ – برنامه ریزی غیر خطی158

چکیده:

این مقاله ، یک استراتژی جدید سوئیچینگ برای برق مورد استفاده در تولید هیدروژنی که به ترمینال یک مزرعه بادی متصل است را بیان می کند. به طور کلی ، خروجی ژنراتور بادی بسته به تغییرات تصادفی سرعت باد تا حد زیادی نوسان می کند که تاثیر جدی بر عملکرد سیستم قدرت خواهد داشت. در این مطالعه مزرعه بادی از توربین های بادی با سرعت متغیری (VSWT) تشکیل شده اند. که با ژنراتورهای سنکرون آهنربا دائم(PMSG)راه اندازی شده اند . ژنراتورهیدروژن (HG) از یک یکسو ساز و 10 واحد برقی تشکیل شده است که هر واحد بوسیله یک مدار چاپر (Chopper) کنترل شده است. برای صاف کردن توان خطی مزرعه بادی ، در ابتدا از اختلاف میانگین متحرک نمایی (Moving average) خروجی مزرعه بادی و انحراف از معیار آن ، یک مرجع برای توان خطی تولید می شود. سپس استراتژی سوئیچینگ به گونه ای توسعه یافت که سیستم مورد استفاده پیشنهادی بتواند نوسانات توان خطی مزرعه بادی را صاف کند و همچنین گاز هیدروژن تولیدی نوسانات خروجی مزرعه بادی را که بالاتر از مرجع توان خطی قرار بگیرند را جذب می کند. این استراتژی سوئیچینگ جدید به عملکرد هر واحد برقی در بار کامل کمک کرده و شرایط عملکردی را تغییر می دهد و از اینرو طول عمر و کارایی آن را افزایش می دهد. عملکرد سیستم پیشنهادی با آنالیزهای شبیه سازی شده مورد بررسی قرار گرفته است که این شبیه سازیها با بکار گیری PSCAD/EMTDC انجام شده است.

مقدمه:

امروزه در مسئله افزایش مصرف سوخت های فسیلی که منجر به گرم شدن کره زمین خواهد شد هیدروژن مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته است.

در کنار استفاده های صنعتی در مقیاس بزرگ ، یکی از تمایلات اخیر استفاده از هیدروژن در ایستگاههای انرژی برای پیشبرد وسایل نقلیه می باشد.

هیدروژن فراوان ترین عنصر موجود در جهان است که تقریبا 75% از جرم تمام مواد قابل مشاهده در ستارگان و کهکشان ها را تشکیل می دهد[1].

با این حال تمام هیدوژن در ترکیب با المان های دیگر مانند گاز طبیعی (که در متانCH4 ترکیب اصلی آن است) و آب (H2O) می باشد. تولید هیدروژن توزیع شده در مقیاس کوچک از گاز طبیعی مقرون به صرفه ترین است. پیشرفت گاز طبیعی به ایستگاههای سوختگیری هیدروژن به درستی در حال عرض یابی است. آمار می گوید که تقریبا 90% از هیدروژن تولیدی از منابع طبیعی مانند گازهای طبیعی ، زغال سنگ و نفت در پروسه ای به نام " تغییر شکل دهی" به دست آمده است. از سوی دیگر ، تکنولوژی برقی امروزه در دسترس است اما استفاده از برق حاصل از سوخت های فسیلی برای تولید هیدروژن گازهای گلخانه های قابل توجه ای را تولید

می کند. با این حال ، الکترولیزگرها امکان استفاده از الکتروسیته را از منابع تجدید پذیر و هسته ای برای تولید هیدروژن بدون کربن فراهم می کند .

در میان منابع انرژی تجدید پذیر ، انرژی باد نقش مهمی را برای تقاضای انرژی این جهان مدرن ایفا می کند. در سال 2007 ، مقدار 20هزار مگاوات توان بادی در سراسر جهان نصب شده است در حالیکه کل ظرفیت نصب شده در سراسر دنیا 94112 مگاوات می باشد.[2]. بنابراین در این مطالعه ، به تولید هیدروژن با استفاده از الکترولیز از انرژی باد بیشتر از منابع دیگر انرژی تمرکز شده است. مسئله رایج نوسانات توان خروجی مزرعه بادی با توسعه استراتژی سوئیچینگ پیشرفته برای ژنراتورهای هیدروژن حل شده است.

در این مقاله ، سیستم ژنراتور توربین بادی سرعت متغیر (WTGS) در نظر گرفته شده است که در حال حاضر سهم عظیمی را در بازار در بر خواهد داشت. اگرچه ژنراتور القایی دوسر تغذیه (DFIG) بطور گسترده بعنوان ژنراتور بادی با سرعت متغیر به کار می رود [8-4]، ژنراتور سنکرون آهنربای دائم (PMSG) بسته به برخی از ویژگی های ذاتی آن در این مقاله مورد مطالعه گرفته است. ماشین آلات آهنربای دائم ، برای کاهش شدت شار ماشین ها با چندین قطب مغناطیسی ، با فواصل هوایی بزرگی شناخته می شوند[9و10]. در نتیجه ژنراتورهایی با سرعت چرخشی پایین را می توان با اندازه های کوچکتری نسبت نرخ قدرت آنها تولید کرد. بنابراین وقتی از PMSG به عنوان ژنراتور بادی با سرعت متغیر استفاده می شود می توان گیربکس را حذف کرد. در مرجع[11-19] انواع مختلفی از تکنولوژی های مبدل فرکانس شامل استراتژی کنترل برای بهره برداری از VSWT/PMSG معرفی شده است. در این مقاله ، یک نوع ساده از مبدل فرکانس که از یکسوساز ، مبدل تقویت و اینورترDC/AC درون شبکه تشکیل شده است در نظر گرفته شده که پالس های درونی به عنوان سینگال های سوئیچینگ برای ترانزیستور IGBT مبدل و اینورتر به کار برده شده است. طرح کنترل دقیق مبدل /اینورتر ارائه شده است.

اگرچه امروز تولید هیدروژن با استفاده از انرژی باد بسیار رایج است اما گزارشات بسیار زیادی در این مورد وجود ندارد. در مرجع[20]، تکنولوژی های تولید هیدروژن برای ژنراتور بادی با سرعت متغیر که مورد بحث قرار گرفته است و در آن الکترولیزگر به قسمت dc مبدل فرکانس متصل شده است مناسب است. بررسی خوبی در مرجع [21] ارائه شده استکه هیدروژن از VSWT-PMSG مستقلی تولید شده است. تولید هیدروژن از سیستم ترکیبی در مرجع[22] ارائه شده است. انواع مختلفی از روشهای ذخیره سازی هیدروژن در مرجع[23] و جزئیات تولید هیدروژن با استفاده از ژنراتورهای بادی با سرعت ثابت در مرجع[24] ارائه شده است. بطورکلی ژنراتور هیدروژن می تواند بصورت متصل شده در قسمت dc هر واحد یا ترمینال از مزرعه بادی در نظر گرفته شود. لازم به ذکر است که اتصال ژنراتور هیدروژن در ترمینال مزرعه بادی با استفاده از یکسوساز سه فاز اضافی می تواند معایبی از بهروری ضعیف و جریان هارمونیکی زیاد را نتیجه دهد. بنابراین بهترین راه ممکن اتصال ژنراتور هیدروژن در لینک DC ژنراتور بادی که در سرعت متغیر عمل می کند می باشد. در این صورت ، طرح کنترل هماهنگ میان واحد های ژنراتور بادی با سرعت متغیر، برای صاف کردن توان خطی مزرعه بادی به عنوان عملگرهای سیستم انتقال (TSO) و هزینه های واحد کنترل که برای هر ژنراتور هیدروژنی باید در نظر گرفته شود ضروری است.

در این مقاله ، حداقل سازی نوسانات توان خطی مزرعه بادی بدون در نظرگرفتن هیچ سیستم ذخیره ساز انرژی با استفاده ازژنراتور هیدروژن که در آن چندین واحد الکترولیزگر به جای یک واحد بزرگ مورد استفاده قرار گرفته ارائه شده است تا مسائل طول عمر و بهره وری را پوشش دهد. طرح سوئیچینگ واحدهای متعدد الکترولیرزگر هدف اصلی این تحقیق است. بنابراین ژنراتور هیدروژن شامل چندین چندین واحد الکترولیزگر برای اتصال به ترمینال مزرعه بادی در یک روش ساده با استفاده از یک طرح یکسوساز سه فاز در نظر گرفته شده است تا از پیچیدگی طرح کنترل هماهنگ در بین ژنراتورهای بادی در یک مزرعه بادی جلوگیری کندو از اینرو بهره وری کلی در فرضیات این تحقیق در نظر گرفته نشد. قطعا یک طرح سوئیچینگ مشابه می تواند به سیستمی که ژنراتور هیدروژن به لینک DC مبدل فرکانس متصل شده وفق یابد و تنها طرح کنترل هماهنگ شده ای را دربین واحدهای مختلف در نظر گیرد. در این مطالعه ، عملیات بار متغیر الکترولیزگر ممکن است اثرات سویی بر طول عمر و کارایی آن داشته باشد. بنابراین در این مطالعه ، 10 واحد الکترولیزگر کوچک بجای 1 واحد بزرگ در نظر گرفته شده است که هر واحد تنها در بار مربوط به خود عمل می کند. علاوه براین تغییر بهره برداری واحدهای الکترولیزگر طوری در نظر گرفته شده اند که باری مساوی بین همه واحدها توزیع شود. برای صاف کردن توان خطی مزرعه بادی ، تولید یک مرجع توان خطی بسیار مهم است. در کار قبلی ما ، از یک سیستم خازنهای انرژی برای صاف کردن توان خروجی مزرعه بادی استفاده شد [25]. با این حال ، در بررسی حاضر ، همچنان که هیچ وسیله ذخیره ساز انرژی در نظر نگرفته شد، مرجع به گونه ای که بسیاری از خروجی متموج شده بوسیله ژنراتور هیدروژن جذب شده انتخاب می شود و در نتیجه توان خطی صاف شده ای به دست می آید. با توجه به این استراتژی ، مرجع توان خط از اختلاف میانگین متحرک نمایی های خروجی مزرعه بادی و انحراف معیار آن تولید می شود.

بدون منابع