عنوان	طراحی سیستم کنترلی میراکننده توزیع‌شده حوزه‌ وسیع با ساختار بهینه
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	کنترل‌کننده میراگر، کنترل توزیع‌شده، نواحی همنوا، مرکز ثقل دینامیکی، محدب‌سازی SDP، سیستم اندازه‌گیری حوزه‌وسیع، الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی.
چکیده	نوسانات الکترومکانیکی فرکانس پایین چالشی قابل‌توجه در سیستم‌های قدرت به‌هم‌پیوسته کنونی است. نوسانات بین‌ناحیه‌ای بر انتقال توان بین نواحی تأثیرگذار بوده و درصورتی‌که فاقد میرایی کافی باشند، ممکن است پایداری دینامیکی سیستم قدرت را با خطراتی مواجه نمایند. ازاین‌رو، طراحی کنترل‌کننده‌های میراگر مناسب برای میراسازی این نوسانات بسیار ضروری است. از سوی دیگر، سیستم‌های قدرت همواره در حال تغییر و تحول‌اند و لذا نیاز است کنترل‌کننده‌ها بتوانند با شرایط عملکردی جدید منطبق شوند. در این رساله، یک چارچوب سه‌مرحله‌ای برای طراحی کنترل‌کننده میراگر توزیع‌شده با ساختار بهینه ارائه شده است که هدف آن افزایش نسبت میرایی مدهای بحرانی بین‌ناحیه‌ای با حداقل پیوندهای ارتباطی است. ازآنجایی‌که محدودیت‌های ساختاری باعث غیرمحدب شدن مسئله می‌شوند، یافتن بهترین توپولوژی ارتباطی بین واحدهای کنترل همواره در طراحی‌های توزیع‌شده چالش‌برانگیز بوده است. در این راستا، مسئله طراحی کنترل‌کننده بهینه به‌صورت یک مسأله تنظیم‌کننده خطی درجه دوم (LQR) با امکان اعمال ساختارهای ارتباطی مختلف فرمول‌بندی شده و با بهره‌گیری از برنامه‌ریزی نیمه‌معین (SDP) مبتنی بر تئوری گراف محدب‌سازی می‌شود. بر خلاف مطالعاتی که طراحی را بدون تقسیم ناحیه‌ای و با مشارکت کل شبکه انجام می‌دهند، در این رساله ابتدا با استفاده از رویکردی داده‌محور مبتنی بر مرکز ثقل دینامیکی، نواحی همنوا شناسایی می‌شود. این گام اولیه نقش کلیدی در تطبیق ساختار مدل شبکه با توپولوژی‌های کنترلی استاندارد دارد. با این تقسیم‌بندی امکان تعریف ارتباطات مجاز واقع‌گرایانه فراهم شده و مسأله طراحی دقیق‌تر مدل می‌گردد. افزودن این مرحله به فرآیند طراحی، ساختار مسئله را از حالت دوبعدی (ژنراتور-کنترل‌کننده) به سه‌بعدی (ناحیه-ژنراتور-کنترل‌کننده) گسترش داده و دقت و انطباق راهکار کنترل با ساختار واقعی شبکه را افزایش می‌دهد. با این وجود، استفاده از ساختارهای گرافی با عرض درختی پایین امکان حل بهینه مسئله را با هزینه محاسباتی معقول فراهم می‌کند. علاوه بر این، به‌منظور حفظ عملکرد مؤثر کنترل‌کننده‌ها در برابر تغییرات شرایط بهره‌برداری، یک چارچوب خوشه‌بندی ترکیبی برای به‌روزرسانی ضرایب کنترل‌کننده‌ها پیشنهاد شده است که بر اساس مدهای شناسایی‌شده با داده‌های اندازه‌گیری فازوری حوزه‌وسیع عمل می‌کند. روش پیشنهادی روی سیستم ۳۹ باسه IEEE ارزیابی شده است. کلیه شبیه‌سازی‌ها شامل تحلیل سیگنال کوچک، حل مسئله غیرمحدب، شناسایی مدها و اجرای چارچوب به‌روزرسانی با استفاده از نرم‌افزار MATLAB انجام گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که ساختار کنترل توزیع‌شده پیشنهادی تنها با یک پیوند ارتباطی بین دو ناحیه، می‌تواند ضریب میرایی دو مد بحرانی بین‌ناحیه‌ای را به بالای مقدار استاندارد (1/0) افزایش دهد. همچنین نشان داده می‌شود که حتی با تغییر شرایط بهره‌برداری، کنترل‌کننده‌های طراحی‌شده کارایی خود را حفظ می‌کنند. در شرایطی که کنترل‌کننده‌های اولیه ناکارآمد می‌شوند، ماژول به‌روزرسانی بر پایه خوشه‌بندی ضرایب، قادر به بازتنظیم ضرایب جدید با حفظ توپولوژی ارتباطی قبلی خواهد بود. این نتایج نشان‌دهنده کارایی، تطبیق‌پذیری و قابلیت پیاده‌سازی روش پیشنهادی برای سیستم‌های قدرت بزرگ و پویا است، به‌گونه‌ای که می‌تواند در شرایط متغیر بهره‌برداری به‌صورت مؤثر موجب بهبود پایداری شود.
پژوهشگران	هیمن گل پیرا (استاد راهنما)، آذین عطاردی (دانشجو)، حسن بیورانی (استاد مشاور)