طراحي كنترل كننده ميراساز در نيروگاه هاي بادي فراساحلي براي بهبود پايداري سيستم قدرت با استفاده از كنترل كننده هاي PID مرتبه كسري مبتني بر الگوريتم بازار سهام بهينه شده

Damping Controller Design in Offshore Wind Power Plants to Improve Power System Stability Using Fractional Order PID Controllers Based on Optimized Exchange Market Algorithm

در اين مقاله طراحي كنترل‌كننده تكميلي ميراساز در سيستم‌هاي انتقال فشارقوي جريان مستقيم با منبع ولتاژي (VSCHVDC) كه رابط نيروگاه بادي فراساحلي (OWPP) با سيستم قدرت اصلي است، مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. ابتدا نشان داده مي‌شود كه منحني سرعت-توان در توربين بادي بر ميراسازي مودهاي نوساني و الكترومكانيكي سيستم قدرت اثرگذار بوده و بسته به شرايط كاري توربين، ميزان اين اثرگذاري متفاوت است. سپس، جهت بهبود پايداري ديناميكي سيستم قدرت، استفاده از كنترل‌كننده كمكي ميراساز بهينه‌شده در سيستم VSCHVDC پيشنهاد خواهد شد. كنترل‌كننده پيشنهادي به­ عنوان يك حلقه تكميلي به مدارهاي كنترلي مبدل‌ها در VSCHVDC اضافه مي‌شود و از طريق تصحيح ضريب ميرايي مودهاي نوساني سيستم، باعث تقويت گشتاور ميراكننده در مولدها خواهد شد. علاوه بر اين، راه­كاري براي به ­كارگيري كنترل‌كننده كمكي در بهينه ­ترين مسير ممكن ارائه مي‌شود به­ طوري­كه بيشترين كنترل­ پذيري بر مودهاي نوساني و كمترين تداخل با ساير كانال‌هاي موجود بين سيگنال‌هاي ورودي-خروجي فراهم مي‌شود. جهت طراحي كنترل‌كننده پيشنهادي، از كنترل‌كننده PID مرتبه كسري استفاده خواهد شد كه ضرايب آن از طريق الگوريتم بازار سهام بهينه‌شده تنظيم مي‌شوند. بهينه­ سازي الگوريتم از طريق به ­كارگيري عملگرهاي جهش و تركيب در الگوريتم ژنتيك و با هدف اجتناب از به دام افتادن خفاش‌ها در نقاط اكسترمم محلي انجام مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي اين مقاله نه تنها باعث بهبود پايداري ديناميكي سيستم قدرت مي‌شود بلكه نمايه ولتاژ را نيز تقويت خواهد كرد.

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.