فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 32، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جلیل جلیلی، سید محمدمهدی میرطلائی*، محمدرضا محمدی، سید بهروز مجیدی صفحات 1-7

    در این مقاله یک مبدل کلیدزنی افزاینده ولتاژ غیر ایزوله با ورودی جریان ارایه شده است. در این مبدل برای تحقق افزایش بهره ولتاژ از سلف های کوپل شده و خازن بوت استرپ استفاده شده است. جریان ورودی این مبدل پیوسته و در مقایسه با مبدل های مشابه دارای ریپل جریان ورودی کمتری می باشد. در این مبدل با کاهش جریان موثر در سلف تزویج، از مس کمتر و هسته فریت کوچکتری برای سیم پیچ سلف تزویج استفاده می باشد. همچنین به دلیل اشتراک زمین بین ورودی و خروجی مبدل، جریان مد مشترک کاهش یافته است. در این مقاله عملکرد اولیه مبدل به طور کامل تشریح شده و به منظور تایید مبدل پیشنهادی نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار ارکد و یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده برای ولتاژ ورودی 20 ولت و خروجی 400 ولت در توان 200 وات به طور کامل ارایه شده است.

    کلیدواژگان: بهره ولتاژ بالا، سلف تزویج، غیر ایزوله، مبدل کلیدزنی
  • سعید سیاهکلایی، محمد تبریزیان*، حمیدرضا شاهمیرزاد صفحات 9-21

    امروزه خودروهای الکتریکی با توجه به عدم آلودگی هوا به میزان قابل توجهی مورد نظر قرار گرفته اند. اما با توجه به حجم زیاد خودروهای موجود در شهر، اتصال آن ها به شبکه توزیع بدون برنامه کنترلی ممکن است باعث ایجاد تراکم در خطوط و پست های شبکه گردد. لذا یک روش سلسله مراتبی دو سطحی برای اتصال خودروهای الکتریکی به شبکه توزیع برای هماهنگی خدمات و محدودیت های عملکردی سه عنصر اصلی یعنی بهره بردار ناوگان، بهره بردار سیستم توزیع و بهره بردار بازار ظرفیت در حضور مالکان خودرو و با در نظر گرفتن الزامات رانندگی، هزینه شارژ و تراکم خطوط و ترانسفورماتورهای قدرت پیشنهاد می گردد. در این روش ابتدا مالکان خودرو و بهره برداران ناوگان، برنامه شارژ خود را با توجه به قیمت های پیش بینی شده بازار به بهره بردار سیستم توزیع ارایه می دهند. در مرحله بعدی در صورتی که این برنامه شارژ منجر به تراکم در خطوط یا پست ها و ترانسفورماتورهای قدرت شود به بهره بردارهای ناوگان برگشت داده شده و قیمت سایه بر مبنای میزان تراکم، توسط بهره بردار بازار ظرفیت تعیین می گردد. سپس برنامه شارژ جدید با توجه به قیمت های جدید بازار دوباره ایجاد می گردد. روش پیشنهادی در یک شبکه توزیع نمونه اجرا شده و نتایج شبیه سازی کارآمدی روش پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: خودروهای الکتریکی، مدیریت تراکم، سیستم توزیع انرژی الکتریکی، برنامه شارژ بهینه، سیستم چند عامله
  • علی درویش فالحی* صفحات 23-32

    این مقاله به منظور کاهش نوسانات ولتاژ  لینک DC در سیستم تبدیل انرژی بادی سرعت متغیر مبتنی بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم ارایه می شود. در لینک DC مربوط به PMSG از یک سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار متصل به ماشین القایی قفس سنجابی استفاده می شود. هدف بکارگیری از FESS کاهش نوسانات ظاهر شده در توان تزریقی به شبکه و تنظیم شارش توان است که از طریق ارسال/دریافت توان از FESS به هنگام بیشبود/کمبود توان شبکه صورت می پذرد. جهت بهبود عملکرد PMSG و کنترل ولتاژ لینک DC، کنترل کننده منطق فازی نوع II پیشنهاد می شود که مورد مطالعه و مقایسه با دو کنترل کننده کنترلر PI و منطق فازی نوع I قرار می گیرند. از مبدل متصل به شبکه به منظور کنترل مجزای توان اکتیو و راکتیو جهت بهره برداری در ضریب توان واحد استفاده می شود. مدل دینامیکی سیستم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار MATLAB-Simulink شبیه سازی شده است و نتایج بدست آمده عملکرد مناسب کنترل کننده پیشنهادی را به اثبات می رساند.

    کلیدواژگان: سیستم تبدیل انرژی، توربین بادی ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم، سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار، کنترل کننده منطق فازی نوع II
  • مهدی ابوالحسن بیگی، سودابه سلیمانی*، سید بابک مظفری، رضا شریفی صفحات 33-40

    در این مقاله، طرح جامع مدیریتی بهره برداری از یک ریزشبکه چندگانه برپایه ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی با تشکیل ایتلاف بین ریزشبکه ها با هدف افزایش سود بهره برداری ریزشبکه ها ارایه خواهد شد. مدل پیشنهادی به صورت یک مساله بهینه سازی چندسطحی با رویکرد تیوری بازی فرمول بندی می شود. در سطح محلی، مسیله بهینه سازی دوهدفی زیست محیطی، اقتصادی برای هر ریزشبکه که بر پایه تولیدات توزیع پذیر و منابع مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر هستند، ارایه شده است. از آنجایی که مسیله برنامه ریزی برای بارهای الکتریکی و گرمایی اعمال گردیده، لذا در طرح مورد نظر حامل های انرژی از قبیل انرژی برق و سوخت مورد نیاز نیروگاه ها در بهینه سازی لحاظ گردیده و باتوجه به نفوذ تولیدات پراکنده مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر دارای عدم قطعیت در توان خروجی در ریزشبکه، در ساختار پیشنهادی دو ابزار کاربردی جهت استفاده بهینه از این تجهیزات و افزایش سود بهره بردار ریزشبکه پیشنهاد می گردد، که ابزار اول استفاده بهینه از منابع ذخیره ساز انرژی و ابزار دوم بارهای پاسخگو و برنامه مدیریت این بارها در جهت نیل به اهداف بهره بردار ریزشبکه خواهد بود. در این تحقیق از الگوریتم اجماع ذرات و همچنین مدل سازی مبتنی بر نظریه بازی به منظور بهینه سازی استفاده شده است، شبیه سازی با استفاده از نرم افزار گمز انجام و نتایج آن با پیاده سازی فضای همکاری و تشکیل ایتلاف میان ریزشبکه ها و شبکه توزیع، هزینه های نهایی مجموعه را به میزان قابل توجهی کاهش داده است.

    کلیدواژگان: ریزشبکه چندگانه، منابع تولید پراکنده، تئوری بازی، انرژی های تجدید پذیر، بهینه سازی چند سطحی
  • احسان اکبری* صفحات 41-50

    با توجه به توسعه روز افزون صنعت برق و رشد تقاضای مصرف، استفاده از منابع انرژی های پاک رو به افزایش است. در این راستا استفاده از انرژی های بادی به عنوان یک منبع پاک و رایگان جهت تولید انرژی الکتریکی در حال گسترش روز افزون بوده و بر طبق پیش بینی ها تا سال 2030 میلادی 20% کل انرژی جهان از طریق باد بدست خواهد آمد. ولی علاوه بر تمامی مزایای انرژی های بادی استفاده از آنها به صورت توربین بادی در شبکه های برق به منظور تامین توان مورد نیاز می تواند یک عامل منفی از دید پایداری در سیستم های قدرت محسوب شود. هدف از این مقاله بکارگیری روش کنترل پیش بین مبتنی بر توابع لاگر جهت بررسی پایداری سیگنال کوچک یک شبکه ترکیبی، شامل ژنراتور های سنکرون، مزارع بادی و جبران ساز موازی STATCOM می باشد. در این روش با بکارگیری توابع لاگر، زمان محاسباتی در کنترل پیش بین مبتنی بر مدل کاهش داده شده است، به طوریکه می توان دقت در ردیابی سیگنال های کنترلی را بالا برد و پایداری سیستم را بهبود بخشید. روش مطرح شده برای کنترل توان های اکتیو و راکتیو در مبدل سمت روتور مربوط به DFIG و نوع جبران ساز مورد استفاده به گونه ای انجام شده است تا با اعمال سوییچینگ مناسب در اینورتر مربوطه بتوان عملکرد سیستم قدرت را افزایش داد. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب در حوزه زمان مورد ارزیابی قرار گرفته است و برتری آن در راستای بهبود میرایی نوسانات سیستم قدرت به وضوح نشان داده شده است.

    کلیدواژگان: پایداری سیگنال کوچک، ژنراتور القایی از دو سو تغذیه، جبران ساز STATCOM، کنترل پیش بین، مبدل سمت روتور
  • هاجر باقری طولابی*، افشین لشکرآرا صفحات 51-59

    بازآرایی شبکه های توزیع برق، یکی از اقدامات دوره ای مهم در مرحله بهره برداری در شبکه های قدرت می باشد. با استفاده از بازآرایی مناسب می توان ابعاد مختلف کیفیت توان را با کمترین هزینه ارتقا بخشید. در این مقاله عملیات بازآرایی با استفاده از الگوریتم جدید همزیستی موجودات زنده و با بهره گیری از تابع هدفی چند منظوره جهت کاهش تلفات، نامتعادلی بار و بهبود پروفیل ولتاژ پیشنهاد شده است. از تیوری درخت پوشا جهت بررسی وضعیت درختی (شعاعی) سیستم توزیع و اتصال همه ی بارها به شبکه پس از بازآرایی استفاده شده است. با توجه به اینکه توابع هدف، واحدهای سنجش مشابه ندارند، از یک سیستم فازی همگن کننده اهداف نیز بهره گرفته شده است. برنامه مورد نظر بر روی یک شبکه تست نمونه واقعی 11/4 کیلو ولت 11 فیدره 95 باسه آزمایش شده است. نتیجه نهایی نشان دهنده عملکرد موفق الگوریتم پیشنهادی در ارایه توپولوژی جدیدی برای شبکه توزیع همراه با تلفات کمتر، بار متعادل تر و پروفیل ولتاژ بهتر برای سیستم تست مورد نظر می باشد.

    کلیدواژگان: بازآرایی، شبکه توزیع، الگوریتم همزیستی موجودات زنده، منطق فازی، تئوری درخت پوشا
|
  • Jalil Jalili, Sayyed MohammadMehdi Mirtalaei*, MohammadReza Mohammadi, Behrooz Majidi Pages 1-7

    In this paper, a non-isolated current-fed high step-up switching converter, is presented. In proposed converter are used of coupled-inductor and bootstrap capacitor. Input current proposed converter is continuous and compared to its high step-up counterpart has less ripple input current. With low coupled-inductor RMS current in the proposed, used of copper losses and smaller ferrite core. Also, due to common ground, common mode current is decreased. In this paper, the operational principle and characteristics of proposed converter are presented, and in order to verify the proposed converter, a 20-400V, 200W prototype converter is implemented and experimental results are provided.

    Keywords: high step-up, coupled-inductor, non-isolated, switching converter
  • Saeed Siahkolaei, Mohammad Tabrizian*, Hamidreza Shahmirzad Pages 9-21

    Today, electric vehicles have been significantly considered due to the lack of air pollution. However, due to the large volume of vehicles in the city, connecting them to the distribution network without a control program may cause congestion in the network lines and substations. Therefore, a bi-level hierarchical method for connecting electric vehicles to the distribution network to coordinate services and performance constraints of the three main elements, namely fleet operator, distribution system operator, and capacity market operator in the presence of vehicle owners and taking into account driving requirements, charging and compaction costs of power lines and transformers are recommended. In this method, first car owners and fleet operators present their charging program to the distribution system operator according to the predicted market prices. In the next step, if this charging program leads to congestion in the lines or substations and power transformers, it is returned to the fleet operators and the shadow price is determined by the capacity market operator based on the congestion status. Then the new charging program is dispatch according to the new market prices. The proposed method is implemented in a sample distribution network and the simulation results show the efficiency of the proposed method.

    Keywords: Electric Vehicles, Congestion Management, Electrical Distribution Network, Optimal Charging Planning, Multi Agent System
  • Ali Darvish Falehi* Pages 23-32

    This paper aims to reduce dc-link voltage fluctuations in variable speed wind energy conversion system based on permanent magnet synchronous generator (PMSG). A flywheel energy storage system (FESS) which is connected to a squirrel cage induction machine is used for dc-link of PMSG. FESS has been applied to reduce the fluctuations of the injected power into the network and to regulate the power flow, which has been carried out by sending/receiving power from FESS when there is an excess/deficiency of the network power. Type-II fuzzy logic controller is proposed to improve the PMSG performance and dc-link voltage control, that its performance has been compared with PI controller and type-I fuzzy logic controller. The grid connected converter is used to separately control the active and reactive power for achivement of unity power factor. The dynamic model of the proposed system has been simulated using MATLAB-Simulink software and the obtained results prove the effective performance of the proposed controller.

    Keywords: Energy conversion system, wind turbine permanent magnet synchronous generator, flywheel energy storage system, type II fuzzy logic controller
  • Mahdi Abolhassan Beygi, Soodabeh Soleymani*, Seyed Babak Mozafari, Reza Sharifi Pages 33-40

    In this article, a comprehensive management plan for the operation of a multiple microgrid will be presented based on economic and environmental considerations with the formation of a coalition between microgrids with the aim of increasing the profit of microgrid operation. The proposed model is formulated as a multilevel optimization problem with a game theory approach. At the local level, the environmental and economic dual-objective optimization problem is presented for each microgrid based on distributed production and renewable energy resources. Since the problem of planning for electrical and thermal loads is applied, therefore, energy carriers such as electrical energy and fuel required by power plants are included in the optimization plan, and due to the penetration of scattered productions based on renewable energies, there is uncertainty in power. output in the microgrid, in the proposed structure, two practical tools are proposed for the optimal use of this equipment and increasing the profit of the microgrid operator, the first tool is the optimal use of energy storage resources and the second tool is responsive loads and the management plan of these loads in order to achieve The objectives of the microgrid operator will be. In this research, particle consensus algorithm as well as game theory-based modeling are used for optimization, simulation is done using Games software, and its results are implemented by implementing a collaboration space and forming a coalition between microgrids and distribution network. It has significantly reduced the final costs of the collection.

    Keywords: response Multiple microgrids, distributed generation sources, game theory, renewable energies, multilevel optimization
  • Ehsan Akbari* Pages 41-50

    Due to the ever-increasing development of the electricity industry and the growth of consumption demand, the use of clean energy sources is increasing. In this regard, the use of wind energy as a clean and free source for the production of electrical energy is expanding day by day, and according to predictions, 20% of the world's energy will be obtained through wind by 2030. But in addition to all the advantages of wind energy, using them in the form of wind turbines in power grids in order to provide the required power can be considered a negative factor from the point of view of stability in power systems. The purpose of this article is to use the predictive control method based on logger functions to check the small signal stability of a hybrid network, including synchronous generators, wind farms and parallel STATCOM compensator. In this method, by using logger functions, the computational time in model-based predictive control has been reduced, so that the accuracy of tracking control signals can be increased and the stability of the system can be improved. The proposed method for controlling the active and reactive powers in the rotor side converter related to DFIG and the type of compensator used has been done in such a way that the performance of the power system can be increased by applying appropriate switching in the corresponding inverter. The simulation results using MATLAB software have been evaluated in the time domain, and its superiority has been clearly shown in order to improve the damping of power system fluctuations.

    Keywords: Small-signal stability, Doubly Fed Induction Generator, STATCOM compensator, Predictive Control, Rotor-Side Converter
  • Hajar Bagheri Tolabi*, Afshin Lashkar Ara Pages 51-59

    The reconfiguration of electric distribution networks is one of the important periodical actions in the operation phase of power networks. By using proper reconfiguration, different aspects of power quality can be improved with the lowest cost. In this article, the reconfiguration is proposed using the combination of fuzzy logic, Symbiotic Organisms Search algorithm and using the multi-objective function to reduce losses, load imbalance and improve the voltage profile. In addition, Spanning Tree Theory has been used to check the radial condition of the distribution system and connecting all the loads after reconfiguration. Considering that the objective functions do not have the same measuring units, a fuzzy system has also been used for homogenizing the objectives. The designed program has been tested on a real test network with 11 feeders and 95 buses. The final result shows the successful performance of the proposed method in providing a new topology for the distribution network with lower losses, more balanced load and better voltage profile for the intended test system.

    Keywords: Reconfiguration, Distribution network, Symbiotic search algorithm, Fuzzy logic, Spanning tree theory