مدل سازي كوره قوس الكتريكي بر مبناي نظريه آشوب به منظور كنترل پارامترهاي كيفيت توان

Modeling of the Electric Arc Furnaces using Chaos Theory and Control of Power Quality Parameters

كوره های قوس الكتريكی يكی از بزرگترين بارهای متمركز درشبكه قدرت و از مهمترين منابع توليد هارمونيك، فليكر ولتاژ و نامتعادلی به شمار می روند. در اين مقاله، براساس نظريه آشوب، در ابتدا يك مدل توصيف كننده رفتار كوره قوس الكتريكی AC از لحاظ پارامترهای كيفيت توان ارائه می گردد. در اين راستا حالت استاتيك قوس الكتريكی با استفاده از يك تابع هذلولی- نمايی مدل گرديده و نوسانات موجود در آن بوسيله يك مدل آشوبی توصيف می گردد. در اين خصوص انتخاب مناسب پارامترهای مدل آشوبی به منظور تطبيق سيگنال آشوبی حاصل با نوسانات ولتاژ قوس الكتريكی از منظر پارامترهای كيفيت توان موضوع مهمی به شمار می رود. بدين منظور، ازالگوريتم بهينه سازی رقابت استعماری والگوريتم ژنتيك با تابع هزينه مشتمل بر انحراف هارمونيك های ولتاژ و جريان استفاده گرديده، تا مناسب ترين برازش از حيث هامونيك حاصل گردد. داده های مورد استفاده در اين مقاله داده های واقعی جمع آوری شده از يك كوره قوس الكتريكی مجتمع فولاد مباركه اصفهان می باشد. اعتبار مدل آشوبی ارائه شده با اندازه گيری ميزان فليكر ولتاژ از روی داده های واقعی و مدل پيشنهادی ارزيابی می گردد. در مرحله دوم، ايده استفاده از كنترل كننده های آشوبی برای كنترل پارامترهای كيفيت توان دنبال می گردد. در اين راستا سيستم كنترل الكترودهای كوره قوس الكتريكی در نظر گرفته شده و با استفاده از داده های واقعی رابطه ايی بين جريان و طول قوس الكتريكی برازش می گردد. سپس با ارائه دو كنترل كننده آشوبی به روش تطبيقی و تاخير دار به كنترل الكترودهای كوره قوس الكتريكی و در نهايت كنترل جريان شبكه توان پرداخته می شود. در ادامه به منظور بررسی عملكرد روش پيشنهاد شده، ضمن ارائه نتايج شبيه سازی، اثرات اين دو كنترل كننده را در كاهش هارمونيك ها و فليكر ولتاژهای كوره قوس الكتريكی، قبل و بعد از اعمال كنترل كننده آشوبی محاسبه و با يكديگر مقايسه می نماييم.

Chaos-Based modeling of Electric Arc Furnaces (EAF)in order to control the power quality parameters is the purpose of this paper. Electric arc furnaces represent one of the major sources of perturbations for the feeding system. For modeling the electric arc furnace, at first, the arc is modeling using current-voltage characteristic of time-domain, then the random characteristic has been taken into account by modulating the arc voltage by a chaotic attractor. This paper deals with the problem of the arc modeling using three well-known chaotic attractors (Rössler, Chua, and Lorenz) attractors. A new tuning procedure is carried out to determine the most adequate parameters of the attractors to model the arc furnace by imperialist competitive algorithm (ICA). Finally two methods (time delay feedback controller (TDFC), adaptive controller) for controlling electrode in electric arc furnaces are proposed. Then, the power quality indices before and after applying controller are compared to show the effectiveness of the proposed idea.