چالش ها، پیشرفت ها و مسیرهای آینده در حفاظت از ریزشبکه های هیبریدی AC/DC

Challenges, advances and future directions in protection of hybrid AC/DC microgrids

چکیده
1- مقدمه
2- ریزشبکه های AC/DC ترکیبی
3- چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها
4- راه حل ها برای چالش های حفاظت از ریزشبکه
5- جهت های تحقیقاتی آینده و موضوعات باز
6- نتیجه گیری
منابع

چکیده
ریزشبکه های ترکیبی که شامل زیرشبکه های AC و DC متصل شده توسط رابط های الکترونیک قدرت می باشند توجه بیشتری را در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. آن ها نه تنها می توانند مزیت های اصلی هر دو پیکربندی AC و DC را ترکیب کنند، بلکه می توانند تعداد مبدل ها در ارتباط منابع تولید پراکنده، سیستم های ذخیره سازی انرژی و بارها برای باس های AC یا DCرا نیز کاهش دهند. در این مطالعه، ساختار ریزشبکه های ترکیبی بحث می شود و سپس یک بررسی گسترده از دستگاه ها و روش های حفاظتی موجود برای زیرشبکه های AC و DC ارائه می شود. بعد از توصیف، تحلیل و طبقه بندی طرح های موجود، برخی جهت های تحقیقاتی شامل زیرساخت های ارتباطی، طرح های حفاظتی و کنترل ترکیبی و دستگاه های مورد اطمینان برای تحقق ریزشبکه-های AC/DC ترکیبی آینده اشاره می شوند.

2- ریزشبکه های AC/DC ترکیبی
تا به امروز، سیستم های قدرت مبتنی بر ACرایج ترین معماری بوده اند که برای اکثر پروژه های تحقیقاتی ریزشبکه استفاده می شود. چونکه طراحی و مدل سازی سیستم های AC بسیار ساده تر از DC است، تعداد زیادی از ریزشبکه ها در سراسر جهان براساس این فناوری ایجاد شده اند ]12،13[. چالش های اقتصادی و فنی مربوط به کارکرد سیستم های AC منجر به این شده است که محققان دانشگاهی و مهندسین سیستم قدرت تحقیقاتی را بر امکان پذیری سیستم های انرژی DC انجام دهند. نتایج تحقیقات نشان داده است که سیستم های DC نه تنها می توانند کارایی شبکه را با کاهش تعداد مبدل های قدرت برای منابع DG مبتنی بر DC و ESSها افزایش دهند، بلکه می توانند کیفیت توان و ظرفیت انتقال بالاتری را در مقایسه با سیستم های AC نیز فراهم کنند.

ساختار ترکیبی برای ترکیب مزیت های هر دو ریزشبکه AC و DC طراحی می شود. این ساختار شامل دو زیرشبکه AC و DC مستقل است، که هر کدام شامل منابع DG، ESSها و بارهای مخصوص به خودشان هستند؛ همچنین، به منظور جلوگیری از اتلاف توان در طول فرآیندهای تبدیل، انتقال توان بین دو زیرشبکه کمینه می شود ]18،19[. وظیفه مبدل واسطه ارسال/دریافت توان فعال به/از زیرشبکه DC برای فراهم کردن توان راکتیو برای زیرشبکه AC می باشد. معماری یک ریزشبکه AC/DC ترکیبی نوعی در شکل 1 نشان داده می شود.

3- چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها
3-1 چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها و زیرشبکه های AC
بیشتر سیستم های توزیع متداول به صورت شعاعی کار می کنند، که در آن توان به طور غیرجهتی از نیروگاه-های بزرگ به مشتریان جریان می یابد. در چنین سیستم هایی، چونکه بزرگی جریان اتصال کوتاه متناسب با موقعیت خرابی است، حفاظت توسط دستگاه های حفاظتی مبتنی بر اضافه جریان انجام می شود ]20[. همچنین، هماهنگی زمان مدرج بین آن ها دستگاه های سمت بالا را به کار به صورت پشتیبانی برای دستگاه های سمت پایین قادر می سازد ]21[. در سال های اخیر، پیدایش ریزشبکه ها ساختار سیستم های توزیع را از شبکه-های غیرفعال به شبکه های فعال تغییر داده است. این تغییر باعث می شود که راهبرد های مبتنی بر اضافه-جریان قادر به حفاظت از ساختارهای جدید نباشند ]22،23[.

عبارات تحلیلی برای بهینه سازی چندهدفه عملیات DG بر اساس مبدل تحت شرایط شبکه نامتعادل

Analytical Expressions for Multiobjective Optimization of Converter-Based DG Operation Under Unbalanced Grid Conditions

چکیده
1- مقدمه
2- ارزیابی ریاضی راهبرد RCG
3- طرح های پشتیبانی بهینه پیشنهادی
4- طرح پشتیبانی ولتاژ و تحویل توان فعال مجاز ماکزیمم (VSS-MAP)
5- نتایج شبیه سازی
6- نتایج تجربی
7- نتیجه گیری
منابع

چکیده
اخیرا گذر از خرابی های شبکه و پشتیبانی از ولتاژ شبکه با استفاده از مبدل های متصل به شبکه (GCCها) به نیازهای اصلی منعکس شده در کدهای شبکه تبدیل شده اند.. این مقاله یک طرح تولید جریان مرجع جدید با توانایی پشتیبانی از ولتاژ شبکه توسط تزریق یک مجموعه مناسب از جریان های مثبت/منفی فعال/راکتیو با استفاده از چهار پارامتر کنترل کننده را ارائه می کند. عبارت های تحلیلی برای به دست آوردن مقادیر بهینه این پارامترها تحت هر شرایط ولتاژ شبکه ارائه می شوند. عملکردهای بهینه می توانند با رسیدن به اهداف زیر به دست آیند: اول، سازگاری با محدودیت های ولتاژ فاز، دوم، تحویل توان فعال و راکتیو بیشینه شده، سوم، جریان های خرابی کمینه شده، و چهارم، نوسانات کاهش یافته در توان های فعال و راکتیو. این رفتارهای بهینه مزیت های قابل توجهی را برای GCCهای نوظهور، مانند افزایش کارایی، پایین آوردن ریپل های لینک dc، بهبود پایداری سیستم ac، و جلوگیری از انقطاع تجهیزات، به ارمغان می آورند. نتایج شبیه سازی و تجربی، نتایج تحلیلی و عبارت های ارائه شده را تایید می کنند.

1- مقدمه
نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و واحدهای تولید پراکنده (DG) در سیستم های قدرت نگرانی های جدی را درباره پایداری ایجاد کرده است. درنتیجه، برنامه ریزان سیستم نیازمندی های دقیقی را برای عملیات مبدل های متصل به شبکه (GCCها) تحت شرایط شبکه غیرعادی ایجاد کرده اند ]1-3[. بر این اساس، GCCها نه تنها باید چنین اختلالاتی را تحمل کرده و به تغذیه شبکه ادامه دهند، بلکه باید پشتیبانی های ولتاژ/فرکانسی را نیز فراهم کنند. سازگاری GCCها با این نیازمندی های جدید به طور گسترده در مقالات، برای مثال، در ]1-20[ مطالعه شده است. در این زمینه، راهبردهای کنترل بسیاری برای GCCها در ]13-20[ ارائه شده اند.

این مقاله از پیشرفته ترین راهبرد مولد جریان مرجع (RCG) (ارائه شده در ]3[)، که می تواند به طور انعطاف پذیر شامل جریان های مثبت/منفی و فعال/راکتیو باشد استفاده کرده و سپس آن را اصلاح می کند. این RCG سرویس-های پشتیبانی از ولتاژ ارزشمندی را با دو پارامتر کنترل کننده، و ، متوازن کننده بین توالی های مثبت و منفی جریان های فعال و راکتیو متناظر ارائه می کند، همچنین، مقادیر مرجع برای توان های فعال و راکتیو ( و ) می توانند به صورت دو مقدار مرجع دیگر در نظر گرفته شوند.

این مقاله درابتدا عبارت های تحلیلی دقیق را برای مشخص کردن عملکرد RCG استفاده شده ارائه می کند. این عبارت ها به مهندسان برای طراحی مناسب طرح های کنترل یک GCC کمک می کنند. نوسان های ماکزیمم در توان های فعال/راکتیو آنی ( و ) و جریان های فاز ماکزیمم سه ویژگی مهم راهبردهای RCG می باشند. معادلات ریاضی و برای RCG استفاده شده در این مقاله محاسبه می-شوند. مطالعه تحلیلی و ایده های ارائه شده در این مقاله نیز می توانند به راهبردهای دیگر تعمیم داده شوند.

طرح های عملیاتی شبکه توزیع هوشمند با منابع انرژی توزیع شده جهت بازیابی خدمات و کاهش تلفات

Operation Schemes of Smart Distribution Networks With Distributed Energy Resources for Loss Reduction and Service Restoration

چکیده
1. مقدمه
2. روندهای عملیاتیِ حالت کاربرد SDMS
3. طبقه بندی واحدهای DER برای وظایف کنترل هوشمند
4. به حداقل رساندن تلفات با واحدهای DER در SDN
5. بازیابی شبکه با واحدهای DER در SDN
6. بحث، و پیشنهاداتی برای مطالعات آینده
منابع

چکیده
ادغام منابع انرژی پراکنده (DER) در شبکه ی توزیع هوشمند (SDN) با مشکلات چالش انگیزی در خصوص توسعه موفقیت آمیز توسعه ی موفق شبکه های هوشمند مواجه است. SDN فرصت های جدیدی را برای بهببود کارایی شبکه های توزیع توان فراهم می سازد. DER ها در شبکه های توزیع موجود توزیع می گردند، در بخش های ارتباط با مشتری، به هم متصل هستند، و طبق برنامه ی زمانی خود و بدون ارتباط با مرکز کنترل سیستم توزیع موجود فعالیت می کنند. واحدهای DER می‌توانند هم تأثیرات مثبت و هم تأثیرات منفی بر روی عملیات SDN داشته باشند. با عملکرد مناسب واحدهای DER در SDN، تلفات را طی عملیات های عادی می توان کاهش داد؛ آنها همچنین از بارهای محلی در شرایط غیرعادی پشتیبانی می‌کنند. بنابراین، اثرات مثبت واحدهای DER باید در SDN از طریق اتخاذ طرح های عملیاتی پیشرفته، فعال شوند. در این مقاله، وظایف کنترل هوشمند برای واحدهای DER در SDN تعریف و طبقه بندی می شوند. علاوه بر این، طرح های یکپارچه سازی برای واحدهای DER و SDN معرفی می شوند. استراتژی های عملیاتی پیشنهادی در سیستم مدیریت توزیع هوشمند کره ای (KSDMS) به عنوان طرح های عملیاتی مورد استفاده برای کاهش تلفات و بازیابی خدمات (بازیابی شبکه) اجرا خواهند شد. ما در یک مطالعه ی موردی نمونه، اثربخشیِ طرح های عملیاتی پیشنهادی برای تحقق وظایف عملیاتی هوشمند برای SDN دارای واحدهای DER را نشان می دهیم.

2. روندهای عملیاتیِ حالت کاربرد SDMS
کاربردهای SDMS از سه قسمت تشکیل شده است: کاربرد حالت بلادرنگ، کاربرد حالت مطالعه، و کاربردهای حالت رویداد-محور.

در ابتدا، هدف کاربردهای حالت بلادرنگ تجزیه وتحلیل شرایط شبکه ی فعلی و توصیه ی راه حل های بهتر است. این مورد شامل پردازنده ی توپولوژی، برآوردگر حالت، جریان برق در زمان فوری و بلادرنگ و مدیریت بار و پیش بینی است. رابط سرویس کاربرد (ASI) برای کنترل عملیات کاربردهای حالت بلادرنگ استفاده می شود.

در مرحله ی دوم، از کاربردهای حالت مطالعه برای بررسی راه حل های کاندید متنوع استفاده می شود، مثلاً پیکربندی مجدد شبکه و روشن یا خاموش کردن دستگاه ها، برای شرایط آینده ی شبکه. و شامل جریان برق فرستنده، پیکربندی مجدد شبکه ی بهینه و پیش بینی تولید. روندهای عملیاتیِ کاربردهای حالت مطالعه در شکل 1 نشان داده شده اند. از ASI مطالعه برای کنترل عملیات کاربردهای حالت مطالعه استفاده می شود. مطابق شکل 1، کاربردهای حالت مطالعه توسط اپراتور اجرا می شوند. اپراتور شرایط مطالعه را با استفاده از ASI ایجاد می کند. پایگاه داده ی حالت بلادرنگ در حافظه ی حالت مطالعه کپی می شود. در شرایط مطالعه، عملیات کاربردهای توسط ASI مطالعه و اپراتور کنترل می شود.

درنهایت، کاربردهای حالت رویداد محور برای پاکسازی خطا و ترمیم برای عملیات فعلی هستند. و متشکل از حفاظت از شبکه، هماهنگی محافظتی و بازیابی شبکه است. از پردازنده ی هشدار هوشمند (SAP) برای کنترل عملکرد کاربردهای حالت رویداد محور استفاده می شود. رویه های عملیاتی بازیابی شبکه در شکل 2 نشان داده شده است.

اثرات القا شده در یک ضربان ساز مجهز به سیستم شارژ انتقال انرژی بی سیم

Induced Effects in a Pacemaker Equipped With a Wireless Power Transfer Charging System

1 . مقدمه
2 . تنظیمات سیستم
3 . مدل ریاضی
4 . کاربردها
5 . نتیجه گیری
منابع

این مقاله تداخل الکترومغناطیسی (EMI) درون سیستمی را در یک تنظیم کننده ی ضربان قلب مجهز به سیستم شارژ انتقال توان بیسیم (WPT) بررسی می کند. کاربرد WPT در تنظیم کننده بسیار نوین می باشد، و هیچ نتیجه ای در مورد اثرات ممکن EMI، که توسط جریان سیم پیچ WPT در سرپوش تنظیم کننده ضربان تولید می شود، تاکنون منتشر نشده است. برای این منظور، یک روش میدان/ مدار شبیه سازی اصلی و کارآمد ارائه شده است، تا ولتاژهای القایی در سرپوش تنظیم کننده را پیش بینی کند. در محاسبات عددی، تنظیم کننده ی ضربان با کویل ثانویه ی WPT و یک سرپوش تنظیم کننده، در یک مدل پیچیده ی بدن انسان، کاشت می شود. نتایج عددی توسط اندازه گیری ارزیابی می شوند، که سازگاری خوبی دارند. رویکرد ارائه شده، یک ابزار مناسب برای تست های سازگاری EMI تنظیم کننده و ارزیابی امنیت، مفید می باشد.

2 . تنظیمات سیستم
هنگامی که تنظیم کننده مجهز به سیستم شارژ WPT می شود، کویل ( سیم پیچ) اولیه در سطح بدن قرار می گیرد، در حالی که کویل دوم درون بدن، به عبارت دیگر، در تنظیم کننده، قرار دارد [1] و [2]. جریان های کویل WPT، یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان تولید می کنند که برای انتقال القایی توان مورد نیاز می باشد، اما این میدان می تواند جریان و ولتاژی بر سرپوش های تنظیم کننده با خطر تولید EMI در مدارات تنظیم کننده و مشکلاتی برای قلب، القا کند [5] – [9].

با در نظر گرفتن تنظیم کننده با یک سرپوش تک قطبی، تنظیم کننده ی ضربان یک الکترود کاتدی دارد که درون قلب قرار می گیرد، در حالی که آند، محفظه ی فلزی تنظیم کننده می باشد [شکل 1a]. مسیر بازگشت جریان درون بدن انسان به وضوح تعریف نشده است [شکل 1b]. در روش ارائه شده، فرض می شود سرپوش تک قطبی یک TL غیر یکنواخت تحریک میدانی می باشد. بنابراین، سرپوش به تعدادی بخش TL سری (شکل 1c) تقسیم (گسسته سازی) می شود، که تحریک آن ها به ناحیه حلقه ای محدود به سرپوش و مسیر بازگشت جریان، بستگی دارد.

3 . مدل ریاضی
A . مدارهای معادل
پس از گسسته سازی سرپوش تک قطبی، مدار معادل TL تحریک شده با میدان، می تواند یا یک سری آبشاری از شبکه های دو پورتی فعال پارامتر مجموع، مدلسازی می شود. مدار معادل مجتمع i امین بخش سرپوش در دامنه فرکانسی در شکل 2a نمایش داده شده است، که در آن Zii = Ri + jωLii امپدانس سری، و Yii = Gi + jωCii ادمیتانس شانت می باشد، همچنین Ei و Ji منابع ولتاژ و جریان مستقل، به دلیل تحریک خارجی، می باشند [10]. منابع ولتاژ و جریان کنترل شده کوپل متقابل بین بخش های مختلف خط را نمایش می دهند. برای مورد آزمایشی، مدار معادل می تواند با صرف نظر از پارامترهای شانت، به عبارت دیگر با استفاده از تقریب فرکانس پایین (LF)، ساده سازی شود (شکل 2b).

فیلترهای اکتیو هیبریدی با کنترل ولتاژ DC-Link تطبیقی ​​برای جبران توان راکتیو

Adaptive DC-Link Voltage-Controlled Hybrid Active Power Filters for Reactive Power Compensation

چکیده
1. مقدمه
2. CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر
3. کمینه ولتاژ لینک DC مورد نیاز برای LC-HAPF با توجه به بارگذاری قدرت راکتیو
4.کنترلکننده ولتاژ لینک DC انطباقی پیشنهادی برای یک LC-HAPF چهار سیمی سه فازی
5. شبیهسازی و اعتبارسنجی آزمایشی از کنترلکننده ولتاژ لینک DC انطباقی پیشنهادی برای LC-HAPF چهارسیمی سه فازی
6. نتیجهگیری
منابع

چکیده
در این مقاله یک فیلتر قدرت اکتیو ترکیبی تزویجی LC با ولتاژ کنترل‌شده لینک dc (LC-HAPF) انطباقی جدید برای کاهش تلفات سوئیچینگ یا راه‌گزینی و نویز راه‌گزینی تحت جبران قدرت راکتیو ارائه شده است. در ابتدا رابطه ریاضی بین ولتاژ لینک dc LCHAPF و محدوده جبران‌سازی قدرت راکتیو نتیجه‌گیری و ارائه می‌شود. بر اساس تحلیل دامنه جبران‌سازی، حداقل ولتاژ مورد نیاز لینک DC با توجه به بارگذاری‌های متفاوت قدرت راکتیو بدست می‌آید. سپس یک کنترل‌کننده ولتاژ لینک DC برای سه فاز چهار سیم LC-HAPF ارائه شده است که در آن ولتاژ لینک dc و همچنین محدوده جبران‌سازی قدرت راکتیو با توجه به شرایط بارگیری القایی متفاوت قابل تغییر هستند. بنابراین، محدوده جبران، تلفات راه‌گزینی و نویز راه‌گزینی LC-HAPF را می‌توان به طور مناسبی تعیین کرد و کاهش داد. در این مقاله، به منظور کاهش مشکل نوسان ولتاژ DC ناشی از تغییرات مکرر مرجع آن، ولتاژ dc مرجع به سطح مشخصی برای انتخاب طبقه‌بندی می‌شود و از این رو اثر نوسانات را در عملکرد جبرانی کاهش می‌دهد. سرانجام‌، شبیه‌سازی این کار و نتایج آزمایش یک LC-HAPF مرکزی سه فازی چهار سیم برای تأیید اعتبار و اثربخشی طرح LC-HAPF با ولتاژ کنترل شده لینک DC در جبران‌سازی قدرت راکتیو پویا ارائه شده است.

2. CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر
یک CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر در شکل 1 نشان داده شده است. در این شکل x نشان‌دهنده فاز a,b,c و n است. vsxولتاژ سیستمی است و vx ولتاژ بار است و Ls القای سیستمی است که معمولا به دلیل ناچیز بودن از آن چشمپوشی می‌شود بنابراین Vsc≈Vx.isx,iLX است وicx به ترتیب سیستم، بار و جریان اینورتر برای هر فاز است. PPF تزویج بخش فیلتر قدرت فعال است که می‌تواند از یک مقاومت، خازن یا هر ترکیبی از آنها تشکیل شود. Cdc و Vdcv و Vdcl ولتاژ DC ، خازن DC ، ولتاژ بالا و پایین خازن DC با Vdcv=Vdcl=0.5Vdc است. حد وسط dc- لینک به عنوان مرجع فرض شده است و با g نمایش داده می‌شود. از شکل 1 می‌توان متوجه شد که ولتاژ خط اتصال به زمین اینورتر vinvx-g برابر با ولتاژ خط اتصال به زمین اینورتر vinvx-n است چرا که نقطه خنثی n به نقطه میانی لینک dc با نام g متصل شده است. بر اساس تکنیک مدولاسیون پهنای‌پالس (PWM)، با vinvx − n می‌توان به عنوان منبع ولتاژ کنترل شده رفتار کرد. از پیکربندی مدار CCQC، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، معادل مدار معادل اساسی تک فازی است که در شکل 2 نمایش داده شده است که در آن f نشان‌دهنده مولفه فرکانس اساسی است. در تجزیه و تحلیل زیر تمامی پارامترها دارای مقادیر جذر متوسط مربعات (rms) است.

3. کمینه ولتاژ لینک DC مورد نیاز برای LC-HAPF با توجه به بارگذاری قدرت راکتیو
بر اساس پیش فرض قبلی مبنی براینکه جریان اصلی فعال IcxfP بسیار ناچیز و در حد صفر در حالت پایدار است، اینورتر جریان اساسی راکتیو خالصی را تزریق می‌کند که به شکل I ⃗_cxf=jI_cxfq است. بنابراین،(v_invxf ) ⃗ در 2 شامل بخش فعال خالصی به شکل Vinvxfp=Vx – Icxfp(XCclf-XLclf) است. آنگاه، نمودار فازور اصلی LC-HAPF تک فازی تحت بارگذاری القایی را می‌توان همانند شکل 4 نشان داد. محور y به عنوان قدرت فعال LC-HAPF (p/w) در هنگام قرارگیری Vx درون قدرت راکتیو افقی LC-HAPF در محور (Q/VAR)x در نظر گرفته می‌‌شود. دایره و شعاع نشان‌دهنده محدوده جبران اساسی LC-HAPF و حداکثر حد جبران تحت ولتاژ ثابت لینک DC است. VPFX فازور ولتاژ اساسی قسمت غیرفعال است. (I_LXF ) ⃗ فازور جریان بار اصلی است و در آن ILXFp بار اصلی فعال است. در شکل 4، منطقه نیمه دایره سفید نشان دهنده منطقه جذب انرژی فعال LC-HAPF است در حالی که منطقه نیم دایره سایه‌دار منطقه تزریق انرژی فعال LC-HAPF را نشان می‌دهد. هنگامی که (v_invxf ) ⃗ درون نیم دایره سفید قرار دارد، LC -HAPF قدرت فعال را جذب می‌کند. (v_invxf ) ⃗درون محور x Q/VAR قرار دارد، LC –HAPF قدرت فعال را جذب نمی‌کند. شکل 4، محدوده جبران توان راکتیو LC-HAPF با توجه به ولتاژ مختلف لینکdc قابل استنباط است.

کنترل کننده منطق فازی نوع PID برای سیستم یاتاقان مغناطیسی فعال

PID-type fuzzy logic controller for active magnetic bearing system

چکیده
1. مقدمه
2. توصیف شناسایی مدل و سیستم
3. طراحی کنترلر فازی نوع پی آی دی
4. تنظیم فاکتورهای مقیاس‌بندی با استفاده از MOGA
5. پیاده‌سازی کنترلر فازی طراحی‌شده
6. نتیجه
منابع

چکیده
این مقاله به توصیف طراحی یک کنترل‌کننده‌ی منطق فازی از نوع پی آی دی (PID-FLC) و کاربرد آن در تثبیت یک سیستم یاتاقان مغناطیسی فعال (AMB) می‌پردازد. PID-FLCی پیشنهادشده، با ادغام یک کنترلر منطق فازی نوع پی دی و یک کنترل منطق فازی نو پی آی، حاصل می‌شود. از یک الگوریتم ژنتیک چندهدفه (MOGA) به منظور تعیین عوامل مقیاس‌بندی مقادیر ورودی و خروجی PID-FLC استفاده می‌شود. سپس کنترلر طراحی‌شده، در C کدگذاری می‌شود و در زمان واقعی روی یک کارت پردازشگر سیگنال دیجیتال (دی اس پی)، پیاده‌سازی می‌شود. نتایج حاصل از PID-FLC با نتایج حاصل از یک کنترلر نوع تاخیر-تقدم متعارف و کنترلر آنالوگ آنبورد سیستم، مقایسه می‌شود. طراحی کنترلرها بر مبنای روش‌های کلاسیک، خصوصاً برای سیستم‌هایی که مدل مرتبه‌بالا دارند، ممکن است خسته‌کننده باشد. در مقایسه، طراحی کنترلر PID-FLC فقط نیازمند تغییر برخی فاکتورهای مقیاس‌بندی در لوپ کنترل است و به این ترتیب، بسیار ساده‌تر از روش‌های طراحی کلاسیک است. نتایج تجربی نیز، عملکرد ارتقایافته و استواری این سیستم را تحت کنترل PID-FLC را با وجود اختلال، تایید کرده است.

2. توصیف شناسایی مدل و سیستم
سیستم تحت بررسی، یک محور است که حاوی دو جفت یاتاقان مغناطیسی در دو سوی خود است. این را می‌توان بصورت یک سیستم چهار ورودی و چهار خروجی نشان داد. تصویر 1، نماهای فوقانی و جلویی ستاپ آزمایشی را نشان داده‌اند. این سیستم، چهار جفت تقویت‌کننده‌ی جریان خطی (هر جفت برای هر محور یاتاقان شعاعی) و چهار جبرانساز پیشفاز آنالوگ داخلی بکار برده است تا بطور مستقل محورهای یاتاقان شعاعی را کنترل کند. در این مقاله، طرحی ارائه می‌دهیم که در آن کنترلر آنالوگ آنبورد را می‌توان با کنترلر دیجیتال جایگزین کرد. مدلی از سیستم یاتاقان مغناطیسی MBC500، فقط برای شبیه‌سازی پویا و طراحی کنترلر متعارف شناسایی خواهد شد، چراکه طراحی FLC نیازمند مدل سیستم نیست. چون سیستم یاتاقان مغناطیسی، ناپایدار لوپ‌باز است، یک فرایند شناسایی سیستم لوپ‌بسته مورد نیاز است. یک فرایند شناسایی سیستم لوپ‌بسته‌ی دومرحله‌ای، بکار می‌رود تا مدلی را برای سیستم یاتاقان مغناطیسی، شناسایی شود. جزئیات آزمایش پاسخ فرکانسی و فرایند شناسایی سیستم، در رفرنس 14 آمده است. با استفاده از دیتای آزمایشی گردآوردی‌شده، مدلی از یاتاقان مغناطیسی بدست آمده و در رفرنس 1 ارائه شده است. بزرگی پاسخ فرکانسی که بصورت آزمایشی گردآوری شده است، در تصویر 2 نیز قابل مشاهده است. اما در این مقاله، فقط مدل نخستین کانال برای طراحی کنترلر متعارف و شبیه‌سازی پویای سیستم AMB بکار می‌رود

دو رزونانس را می‌توان در پاسخ فرکانس نخستین کانال (تصویر 2) مشاهده کرد. چون مجموعاً مدل مرتبه‌چهارم مورد نیاز است تا دو حالت رزونانس مدلسازی شوند، آنرا می‌توان از تصویر 3 استنتاج کرد که در آن، مدل‌های با مرتبه‌ی کمتر از پنج، نمی‌توانند نیروگاه واقعی را دقیقاً مدلسازی کنند. بعلاوه، هرچه مدل از مرتبه بالاتری برخوردار باشد، طراحی کنترلر متعارف نیز دشوارتر است. هدف نهایی در اینجا، یافتن مدلی از سیستم واقعی است که تا حد امکان ساده باشد و در عین حال بتواند تمام مشخصات ضروری نیروگاه را در خود لحاظ کرده باشد. بنابراین، یک مدل مرتبه ششم، جهت مدلسازی حالت بدنه‌ی سفت و بدنه‌ی خم‌شونده، با تابع تبدیل مرتبه دوم و چهارم، انتخاب می‌شود.

3. طراحی کنترلر فازی نوع پی آی دی
به منظور کاهش تعداد قواعدی که در کنترلر فازی سه‌ورودیِ نوع پی آی دی بکار می‌روند، دو ساختار FLCی نوع سوگنو که در تصویر 4 ملاحظه می‌کنید، در این مقاله استفاده شده است. در واقع، کنش پی آی دی به یک بخش PI-FLC و یک بخش PD-FLC تفکیک می‌شود. سپس خروجی‌های این دو کنترلر فازی، افزوده می‌شوند تا یک PID-FLC تهیه شود. همانطور که از تصویر 4 می‌توان مشاهده کرد، چهار پارامتر باید با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی تنظیم شوند. یعنی GE فاکتور مقیاس‌بندی خطای ورودی، GCE نرخ ورودی تغییر فاکتور مقیاس‌بندی خطا، GCU فاکتور مقیاس‌بندی خروجی PI-FLC و GU فاکتور مقیاس‌بندی خروجی PD-FLC است.

بررسی ابزارهای جانبی تقاضا در بازار برق

A review on Demand-side tools in electricity market

چکیده
1. مقدمه
2. مدیریت جانب تقاضا
3. تخصیص خرید
4. استراتژی مناقصه
5. نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
با ظهور بازسازی در بازارهای برق، جانب عرضه به‌سرعت با محیط جدید سازگار شد، در حالی که در سمت جانب تقاضا ماجرا متفاوت است. جانب تقاضا انرژی الکتریکی را به‌صورت کالای موجود در حد لازم در نظر می‌گیرد. این امر موجب شده است که جانب عرضه متوجهِ خرید انرژی الکتریکی به هر نرخی توسط جانب تقاضا شود و به دنبال آن، استراتژی‌های مناقصه در جانب عرضه، به‌نام «مناقصه‌ی چوب هاکی » ظهور کنند. مهم‌ترین نتیجه، انتقال دارایی‌های جانب تقاضا به جانب عرضه بود. بعد از مدتی، جانب تقاضا متوجه وضعیت خود غافلگیری شده و به جستجوی ابزارهایی جهت مقابله با این تهدیدات می‌پردازد. این موضوع، در این مقاله مورد بررسی و بحث قرار گرفته است.

2. مدیریت جانب تقاضا
زمانی که جانب تقاضا متوجه حرص و طمع جانب عرضه شد، به‌دنبال راه‌حلی برای فرار از این وضعیت بود. یکی از استراتژی‌های اولیه‌ی جانب تقاضا، تنظیم سطوح مصرف خود با توجه به نرخ‌ها بود که منجر به ظهور بحث گسترده‌ای به‌نام مدیریت جانب تقاضا در بازارهای برق شد. در اغلب موارد، مفهوم DSM به رابطه‌ی جوانب تقاضا/عرضه اشاره می‌کند که نتیجه‌ی آن سود دو جانبه است.

پیاده‌سازی برنامه‌های DSM حاوی سود بسیار برای کثیری از ذینفعان در سیستم توزیع تنظیم‌نشده است. بنابراین، این گسترش و سودآوری همه جانبه‌ی چنین برنامه‌هایی باعث می‌شود این گزینه به عنوان یکی از موضوعات تحقیق اساسی در نظر گرفته شده و به‌طور مداوم به بررسی آن پرداخته شود، بازیگرانی که به هر نحوی درگیر جانب تقاضا هستند، می‌خواهند جنبه‌های مختلف این برنامه‌ها را از نظر سود و زیان خود بررسی کنند.

یکی از اولین مقالات در زمینه‌ی DSM، مرجع [11] است. در این مقاله، یک چارچوب برای مسئولیت کشف نرخ‌ها توسط یک مصرف کننده‌ی ساده ارائه شده است. در مرجع [12] برخی از جنبه‌های بازار برق، از نظر جانب تقاضا و ابزار مورد نیاز مصرف‌کنندگان و خرده‌فروشان جهت مشارکت فعال و موثر در بازارهای برق معرفی و بحث شده است. با توجه به این مرجع، اگر مصرف کنندگان از ابزار پیش‌بینی نرخ و ذخیره‌ی انرژی برخوردار باشند، می‌توانند الگوی مصرفی خود را تغییر داده و مصرف خود را از زمان نرخ انرژی بالا به زمان‌های دیگر منتقل کنند. بنابراین در این مرجع، یک چارچوب تصمیم‌گیری مناسب برای مصرف‌کنندگان و چارچوبی مهم از در نظر جانب تقاضا ارائه شده است.

برای اینکه مصرف‌کنندگان بتوانند از مزایای انرژی الکتریکی ارزان قیمت در زمان پایین بودن نرخ انرژی استفاده کنند، باید بین مصرف‌کنندگان و خرده‌فروشان تعاملی برقرار شود. در مرجع [13]، یک مدل کلی از تعامل میان فروشندگان و مصرف‌کنندگان در بازار برق پیشنهاد شده است.

کنترل غیرمتمرکز و جبران منصفانه کاهش بار برای جلوگیری از خرابی های آبشاری در یک شبکه هوشمند

Decentralized control and fair load-shedding compensations to prevent cascading failures in a smart grid

چکیده
مقدمه
بیان مسئله
مدل جریان برق اکتیو
مسئله بهینه‌سازی بار زدایی
عدالت بار زدایی
الگوریتم غیرمتمرکز بار زدایی منصفانه
مشخصات تجهیزات
بار زدایی با استفاده از مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده
عدالت بار زدایی غیرمتمرکز
مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده و پیاده‌سازی آن
جبران‌سازی بار با استفاده از مفهوم شبکه باقی‌مانده
تشریح مطالب و نتایج تجربی
شبکه استاندارد IEEE با 30 باس و پارامترهای آن
مشاهدات و نتایج
نتیجه‌گیری و اقدامات آتی
منابع

چکیده
شواهد نشان می‌دهد که احتمال کم پیشامد خط (قطعی خط) در شبکه‌های برق ممکن است باعث وقوع خاموشی‌های گسترده ناشی از شکست‌های پی‌درپی (خاموشی‌های متوالی) شود. با توجه به توسعه فناوری‌های جدید و افزایش تعداد روزافزون شرکت‌کنندگان ناهمگن ، یک شبکه برق مدرن یا هوشمند باید بتواند با انجام دائم خودترمیمی اختلالات درونی‌اش را رفع کند تا احتمال پیشامد غیرقابل‌پیش‌بینی را تشخیص داده و علاوه بر جلوگیری از وقوع پیشامد، پاسخ مناسبی برای آن داشته باشد و خود را بازیابی نماید. در این مقاله علاوه بر موضوعات فوق به چگونگی جلوگیری از وقوع خاموشی‌های متوالی از طریق بار زدایی (جدا شدن از شبکه) شرکت‌کنندگان ناهمگن شبکه برق پرداخته می‌شود. برای بار زدایی منصفانه به روش غیرمتمرکز الگوریتمی پیشنهاد می‌شود، در این الگوریتم نیاز است که مصرف‌کننده فقط به وضعیت کاری خود و ارتباطش با مصرف‌کنندگان هم‌جوار نظارت داشته باشد. الگوریتم بار زدایی منصفانه با استفاده از مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده (تعبیه‌شده)، می‌تواند بر اساس معیار عدالت نسبی (و بدون اطلاع از هزینه‌های بار زدایی شرکت‌کنندگان) مقدار جبران‌سازی حاشیه‌ای را برای هر مصرف‌کننده به صورت زمان‌حقیقی (خیلی سریع و بدون وقفه) تعیین کند. این جبران‌سازی می‌تواند به ژنراتورها (مولدین یا تولیدکنندگان برق) و مصرف‌کنندگان انگیزه کافی دهد تا به هنگام وقوع پیشامد خط مشارکت فعالی در کاهش بار داشته باشند. درنهایت مشخصات الگوریتم بار زدایی از طریق انجام یک تحقیق تجربی بر روی شبکه برق استاندارد IEEE با 30 باس ارزیابی می‌شود. این مقاله بینش جدیدی را در زمینه برنامه‌ریزی اضطراری و بهبود طراحی شبکه‌های هوشمند خودترمیم ارائه می‌کند.

الگوریتم غیرمتمرکز بار زدایی منصفانه
درواقع فناوری‌های ارتباطی پیشرفته در شبکه هوشمند، این امکان را فراهم می‌کند تا باس‌های قدرت بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و قابلیت اطمینان شبکه را حفظ کنند. بنابراین، در این مقاله فرض می‌کنیم که یک تجهیز هوشمند با قابلیت محاسباتی معین در هر گره شبکه G(V, E) وجود دارد. هر تجهیز پروفایل خود را از طریق ارتباط با تجهیزات مجاور خود به‌روز می‌کند و متناسب با بقیه تجهیزات مقدار بار زدایی یا جداسازی مولد را در زمان احتمال وقوع قطعی تعیین می‌کند.

مشخصات تجهیزات
پروفایل (مشخصات) تجهیز iام شامل دو جزء (〖AS〗_i,〖AL〗_i) و (〖MUG〗_i (.),〖MUL〗_i (.)) است، از مؤلفه اول برای تعیین حداکثر میزان بار زدایی استفاده می‌شود که آن تجهیز می‌تواند انجام دهد و کاربرد مؤلفه دوم برای بازیابی حداکثری بار در زمان وقوع پیشامد خط است. برای پاسخ‌دهی سریع به پیشامد خط در زمان‌های مختلف و هر نقطه از شبکه برق، تجهیزات باید وضعیت شبکه را به صورت زمان‌حقیقی (همیشگی و هماهنگ) نظارت کنند. برای تجهیز i، 〖AS〗_i را به عنوان توان موجودی در نظر می‌گیریم که می‌تواند توسط i و تجهیزات مجاور بالادست آن کاهش یابد، 〖AL〗_i بار موجودی که می‌تواند توسط i و تجهیزات مجاور پایین‌دست آن جداسازی شود. علاوه بر این، از عبارات زیر برای تجهیزات مجاور بالادست و پایین‌دست iام استفاده می‌شود:

فرض کنيد که قبل از وقوع پیشامد خط، شبکه پایدار است. به عبارت ديگر، جريان برق محدوديت‌هاي انتقال هر شاخه و همچنين محدوديت بارگیری هر گره را نقض نکرده است. D ̂_i بیانگر توان تولیدی (اگر D ̂_i>0) یا مصرفی (اگر D ̂_i<0) توسط تجهیز iام است. بنابراین مقادیر 〖AS〗_i و 〖AL〗_i به این صورت محاسبه می‌شوند، اگر i هیچ تجهیز مجاوری در بالادست خود نداشته باشد، 〖AS〗_i=D ̂_i، و اگر i هیچ تجهیز مجاوری در پایین‌دست نداشته باشد، 〖AL〗_i=D ̂_i. برای سایر تجهیزات (مثلا l) مقادیر 〖AS〗_i و 〖AL〗_i به صورت زیر تعیین می‌شوند:

تحقیق درباره عملکرد مبدل های منبع هیبریدی نیمه امپدانس تغذیه شده با فتوولتائیک خورشیدی

Investigation on performance of solar photovoltaic fed hybrid semi impedance source converters

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم های موجود
3 سیستم پیشنهاد شده
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده
ولتاژ خروجی صفحه فتوولتاییک خورشیدی معمولاً خیلی پایین است؛ مقدار این ولتاژ تحت تأثیر محیط و شرایط جوی، تا حد زیادی متغیر است. دراین مقاله ترکیب هر سیستم قدرت و خروجی مبدل های dc-dc را توسط نوعی ولتاژ ورودی افزایش یافته، تنظیم می کنیم. ساختار مبدل dc-dc برای سیستم های قدرت فتوولتاییک نیز خیلی مهم است. تکنولوژی های مختلف افزایش ولتاژ – همچون مدار یکسو کننده – در حقیقت به طور کامل آزمایش شده اند و موفق شده اند که «اندوکتانس، ظرفیت تغییر، اندوکتانس جفت شده، تطبیق امپدانس، و تکنولوژی های افزایش افزایش مارپیچی» را تغییر دهند. البته این فرآیندها هم دقت ضعیف تر و هم هزینه بالاتری دارند. اثربخشی مبدل منبع نیمه امپدانس هیبرید، بالاتر است.

2- سیستم های موجود
در سیستم های موجود، اینورتر منبع امپدانس میتواند از یک حالت راه به در استفاده کند که از طریق اینورترهای منبع ولتاژ متعارف برای افزایش ولتاژ، مجاز نخواهد بود. به منظور دسترسی پیدا کردن، توان تبدیل ولتاژ باک نیز حفظ میشود. اینورتر منبع امپدانس به علت قابلیت مدوله سازی باک-بوست خود، بسرعت به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است. با این حال توپولوژی پیشنهاد شده اولیه با مزایای بالا، همیشه معایبی نیز دارد که عبارتند از: توان فعال متناوب، ولتاژ نیروی بالا، و همچنین فاکتور بهره کوچک. در حقیقت نه امپدانس منبع و نه پل شارژر باتری دارای یک اتصال به زمین مشترک نیستند [8]. عملکردهای انتقال منبع تقویت جدید در بررسی های مختلفی معرفی شدند تا محدودیت های اینورتر منبع امپدانس اصلی را رفع نمایند. از بین این شبکه های بزرگ منبع امپدانس اصلاح شده، شبکه منبع نیمه امپدانس، یک راه حل ساده و آسان است.

2-1 معایب سیستم های موجود
ولتاژ بالا
فشار و فاکتور بوست حداقل
کارایی ضعیف
نمودار بلوکی برای سیستم موجود

3- سیستم پیشنهاد شده
سه ترکیب اضافی از مبدل های dc-dc منبع امپدانس نیز به شیوه ای توصیف شده اند که جدیدترین گونه مبدل منبع امپدانس نوظهور را نشان میدهند. در مبدل های dc-dc، ترکیب شبکه های منبع امپدانس افزایش یافت تا مزایای متعارف شبکه های منبع امپدانس ولتاژ بزرگتر محقق گردند [9,10].

3-1 نمودار مدار برای سیستم پیشنهاد شده
شکل ارائه شده ترکیب دو مبدل منبع شبه z را نشان میدهد. مبدل منبع شبه z اول توسط دیود D1، القاگرهای L1 و L2، و خازن های C1 و C2 تشکیل می گردد . مبدل منبع شبه z دوم توسط دیوید D3، القاگرهای L3 و L4، و خازن های C5 و C6 تشکیل میگردد.

مدل ردیابی نقطه حداکثر توان مبتنی بر پیش بینی برای کاربرد فتوولتائیک متصل به شبکه با استفاده از یک اینورتر Z-Source

Model Predictive Based Maximum Power Point Tracking for Grid-tied Photovoltaic Applications Using a Z-Source Inverter

چکیده
1 مقدمه
2 زمینه‌کاری
3 پیش‌بین مدل مبتنی بر MPPT پیشنهادی
4 نتایج آزمایش و بحث
5 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
این مقاله یک مدل پیش‌بینی مبتنی بر روش ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای یک سیستم استخراج انرژی مبتنی بر یک وارونگر مرتبط با شبکه تک مرحله‌ای را ارائه می‌دهد. ابتدا یک بررسی مختصر از وارونگرهای Z-Source ، روش‌های MPPT و کنترل پیش‌بین مدل (MPC) را ارائه می‌دهد. سپس پیش‌بین مدل مبتنی بر روش MPPT پیشنهادی را معرفی می‌کند. در نهایت، نتایج تجربی را برای تأیید پیامدهای تئوریکی ارائه می‌دهد

2. زمینه‌کاری
الف. وارونگرهای امپدانس- منبع
شبکه‌های امپدانس را می‌توان در طیف گسترده‌ای از کاربردهای تبدیل توان برای ارائه یک ابزار منعطف تبدیل میان انواع مختلف منبع‌ها و بارها بکار گرفت [19-22]. یک وارونگر امپدانس- منبع ساده که در منابع [9، 12، 13، 23 و 24] به عنوان وارونگر منبع- Z (ZSI) ذکر شده است، به عنوان رابط استخراج PV در این مقاله بکار برده شده است. مشخصه متمایز یک ZSI ظرفیت آن در تسهیل وضعیت‌های سوئیچ کردن شلیک از میان برای ارتقاء ولتاژ خروجی است. در حالت‌های شلیک از میان هر دو سوئیچ در یک انتهای ورانگر به طور همزمان روشن می‌شوند. به دلیل گنجاندن وضعیت‌های شلیک از میان، کنترل ZSIها به راهبردهای نوسان جدید نیاز دارد. راهبردهای مختلف نوسان جدید براساس روش نوسان وسعت مثبت (PWM) برای ZSIها بعدتر در منابع [9، 25، 26] پیشنهاد شده‌اند. سه راهبرد نوسان قابل توجه برای ZSIها عبارتند از تقویت ساده، تقویت بیشینه و تقویت ثابت. در این مقاله راهبرد تقویت ساده برای تولید سیگنال‌های سوئیچ برای ZSI شکل 3 انتخاب شده است.

راهبرد نوسان تقویت ساده مشابه حامل مبتنی بر PWM قدیمی عمل می‌کند و بهره ولتاژ آن بصورت زیر بدست می‌آید،
99 که M شاخص نوسان، B فاکتور تقویت امپدانس- شبکه، V_ac دامنه ولتاژ خروجی وارونگر (برابر ولتاژ فاز اوج شبکه وقتی که به شبکه متصل باشد) و V_0 ولتاژ dc-پیوند است. فاکتور تقویت B بصورت زیر بدست می‌آید [26]،

ب. تکنیک‌های MPPT
همگرایی سریع، موج‌دار شدن کم توان در MPP، ردیابی درست و صحیح MPP از خصوصیات مطلوب یک تکینک MPPT به شمار می‌آیند. الگوریتم‌ها، معماری‌ها و مکانیزم‌های مختلف برای ردیابی MPP یک ماژول PV در متون دو دهه گذشته پیشنهاد شده‌اند. برخی از روش‌های معروف MPPT عبارتند از: الگوریتم ، شمای ، تکنیک ، الگوریتم P&O، الگوریتم هدایتی افزایشی و کنترل ولتاژ مدار باز کسری (V_0c) . در این کار، ایده پشت الگوریتم P&O به عنوان زمینه‌های توسعه پیش‌بین مدل جدید براساس تکنیک MPPT استفاده شده است که بازده استخراج انرژی بهتری را نمایان می‌کند و می‌تواند در برابر وضعیت‌های محیطی پویا بطور مؤثر احاطه می‌کند.

ج. MPC برای مبدل‌های الکترونیک توان
مبدل‌های الکترونیک توان سیستم‌های غیرخطی با تعداد مشخص دستگاه‌های سوئیچ هستند که باید براساس اهداف و محدودیت‌های عملیاتی دقیق کنترل شوند. کنترل مبدل‌های الکترونیک توان با خصوصیات ذکر شده نیازمند شماهای کنترل ماهرانه است. همین طور، تکنیک MPC که جدیداً به عنوان یک راهبرد کنترل جدید امیدوارکننده برای کنترل سامانه‌های الکترونیک توان ظهور کرده است. تکنیک‌های MPC در مقایسه با شماهای کنترلی کلاسیک یک پاسخ دینامیک سریع یا یک حاشیه پایداری زیاد ارائه می‌دهد که موجب می‌شود برای کار کردن MPPT سیستم‌های PV تحت شراط محیطی دینامیک مناسب باشند.