A PWM BASED SERIES COMPENSATOR FOR POWER SYSTEM STABILITY ENHANCEMENT. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_thesis_Romman_Ahmed_Mostafa_Kamal.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر شرط الحفاظ على الاستقرار واحدا من أهم الشروط لتشغيل نظام طاقة يعتمد عليه وفعال. حتى وقتنا الحالى٬ قدمت العديد من الأساليب لتعزيز الاستقرار في نظام الطاقة. هذا البحث يقدم دراسة وتحليل للأداء في تعزيز استقرار نظام الطاقة عن طريق استخدام جهاز FACTS الجديدة نسبيا والمسمى بمعادل متسلسلة التضمين بعرض النبضة (PWMSC) في خط النقل. تم الحصول على متحكم بعرض النبضة ثلاثي الأطوار PWMSC عن طريق محول تيار متردد الذي يعتمد على متحكم بسيط بعرض النبضة (PWM), ومحول التيار المتردد يكون من أربعة مفاتيح الكهربائية توحيد وقنطرة توحيد تيار ثلاثى الأطوار. في هذا العمل٬ تم تمثيل جهاز PWMSC في خط النقل من نظام الطاقة بمفاعلة سعوية ذات التحكم المتصل المتسلسل. تم نمذجة واختبار نماذج غير خطية لالة واحدة مربوطة مع ناقل لانهائى (SMIB) وكذلك لنظام الطاقة المتكون من الآت متعددة مثبتة مع جهاز PWMSC لمختلف الاضطرابات والتي منها تيارات القصر ثلاثية الأطوار. تم استخدام المتحكم النسبي والتكاملي (PI) والمتحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID)للتحكم في فترات العمل للمفاتيح الكهربائية المستخدمة في PWMSC ، وبالتالي التحكم بقيمة المحاثة المكافئة المربوطة في نظام النقل. تم فحص مدى فعالية نوع الاشارة الداخلة للمتحكمات مثلPI و PID في استقرارية النظام الكهربائي. تم استخدام الخوارزمية الجينية لإيجاد القيم المثلى للمتحكمات. تم استخدام مجموعة متعددة من الدالات الموضوعية في خوارزمية الجينات لفحص مدى فعاليتها في استقرارية نظام القدرة الكهربائي. تم أيضا استكشاف مدى تأثير PWMSC عند تركيبها في اماكن مختلفة من أنظمة متعددة الالات على استقرارية نظام القدرة الكهربائي. تم تحليل الأنظمة غير الخطية باستخدام الماتلاب حيث أظهرت الدراسات التحليلية لنظام أحادي الآلة ومتعدد الآلة على فعالية PWMSC في اخماد التذبذبات الكهرومكانيكية.

English Abstract

Maintenance of stability is one of the most important conditions for reliable and efficient operation of a power system. Many methods have been reported till to date to enhance the stability of a power system. In this thesis, the enhancement of power system stability through a relatively new FACTS device named pulse width modulated series compensator (PWMSC) in the transmission line has been investigated. The three-phase PWMSC is realized with a simple pulse width modulated (PWM) AC link converter consisting of four force-commutated switches and a three-phase diode bridge. The PWMSC is modeled as a continuously controllable series capacitive reactance in the transmission line of a power system. Nonlinear model of single machine infinite bus (SMIB) & multi-machine power system with PWMSC installed are derived and tested for various disturbances including three phase faults in the system. Proportional-integral (PI) and proportional-integral-derivative (PID) controllers are incorporated to control the duty ratio of the switches of the PWMSC, thus controlling the equivalent injected line reactance. Effectiveness of different stabilizing input signals for these supplementary PI, PID controllers has been investigated. A genetic algorithm based optimization procedure has been employed to optimize the controller parameters. Different objective functions have been used in the optimization algorithm to examine their efficiency in enhancing power system stability. The effect of PWMSC placement in the multi-machine system in power system stability is also explored. The nonlinear system model is simulated in MATLAB and from a number of simulation studies on a single machine infinite bus power system and also the multi-machine system, it was observed that the proposed PWMSC controller provides excellent damping of electromechanical mode oscillations.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Abdur Rahim, Abu Hamed M.
Committee Members:	Abido, Mohammad Ali and Habiballah, Ibrahim Omar
Depositing User:	KAMAL ROMM AHMED MOSTAFA (g201104170)
Date Deposited:	21 Aug 2014 11:44
Last Modified:	01 Nov 2019 15:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139348