فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 31، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سامان صباغ، فریده الله وردی* صفحات 1-11

    گسترش شهرهای بزرگ، تقاضای روزافزون مصرف برق، استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، ایجاد بازار برق، هزینه بالای ایجاد شبکه های الکتریکی جدید و بسیاری مسایل دیگر سبب شده که استفاده از نیروگاه های پراکنده در سیستم قدرت افزایش یابد؛ بنابراین با افزایش سهم تولیدات پراکنده در تامین انرژی الکتریکی، برنامه ریزی استفاده از این واحدها از مسایل مهم در برنامه ریزی توسعه تولید و شبکه های توزیع به شمار می رود. نیروگاه های بادی و خورشیدی از مهم ترین منابع تجدید پذیری هستند که امروزه برای تولید انرژی الکتریکی از آن ها استفاده می شود اما این منابع تا حدودی غیرقابل پیش بینی هستند و همچنین توان تزریقی آن ها به شبکه دارای نوسان است. در این سیستم ها معمولا از سیستم های ذخیره کننده انرژی استفاده می شود تا در صورت افت توان آن را جبران کنند و یا در صورت افزایش توان، انرژی را در خود ذخیره کنند تا در مواقع نیاز به شبکه توان تزریق نمایند. استفاده همزمان از چند منبع تولید پراکنده باید به گونه ای باشد که هزینه تولید و میزان تلفات حداقل باشد. طول عمر باتری هایی که در این موارد مورداستفاده قرار می گیرند به تعداد شارژ و دشارژها و فرکانس جریان عبوری از آن ها کاملا وابسته است. پس طول عمر باتری مورداستفاده نیز می تواند یکی از پارامترهای تاثیرگذار در نحوه برنامه ریزی این سیستم برای تولید باشد. در این تحقیق یک شبکه با سه واحد توربین بادی و سه واحد تولید توان خورشیدی و سه واحد باتری در نظر گرفته می شود. این سیستم با استفاده از روش بهینه سازی جستجوی گرانشی مبتنی بر منطق فازی به گونه ای برنامه ریزی می شوند که هزینه تولید و میزان تلفات حداقل شود و در کنار آن عمر باتری نیز افزایش یابد.

    کلیدواژگان: انرژی تجدید پذیر، نیروگاه بادی، نیروگاه خورشیدی، سیستم تولید ترکیبی، روش گرانشی مبتنی بر منطق فازی
  • محمد جعفری فر*، ایمان چهارمحالی صفحات 13-22

    در این مقاله یک روش جدید کنترل سرعت ماشین های القایی چند فاز بدون سنسور مکانیکی سرعت در شرایط تغذیه نامتعادل ارایه شده است. روش های زیادی وجود دارد که از تخمین گر سرعت و شار برای کنترل بدون سنسور ماشین القایی استفاده می کنند، اما طرح پیشنهادی بر اساس تخمین جریان بدون تخمین شار و سرعت است که در آن ولتاژ کنترل شده استاتور به ماشین اعمال می شود تا اختلاف بین جریان های استاتور تخمین زده شده و ماشین به سمت صفر سوق پیدا کند. نتایج شبیه سازی در سیمولینک MATLAB نشان می دهد که سرعت ماشین القایی در آزمایش راه اندازی و معکوس شدن سرعت به خوبی از سرعت مرجع پیروی می کند. همچنین در آزمایش حذف اثر بار، با اعمال یک بار مکانیکی بر ماشین و سپس حذف آن، روش کنترلی به خوبی توانایی کنترل سرعت ماشین را داشته و عملکرد ماشین در این شرایط به خوبی پایدار خواهد بود. در نهایت یک تجزیه و تحلیل حساسیت نسبت به تغییرات پارامترهای ماشین انجام شده نشان می دهد روش پیشنهادی عملکرد نسبتا قابل قبولی دارد.

    کلیدواژگان: ماشین القایی چند فاز، تخمین گر جریان، تغذیه نامتعادل، کنترل بدون سنسور
  • ماشاالله طلاوری* صفحات 23-34

    تامین منابع مورد نیاز برای برآورده کردن انرژی صنعت و به حداقل رساندن تاثیرات این منابع از عمده ترین چالش های کنونی صنعت برق است. یکی از راه حل های استراتژیک برای این چالش بازآرایی شبکه توزیع هوشمند است، در حالی که نه تنها کارایی را افزایش می دهد، بلکه هزینه ها را نیز کاهش می دهد. ظهور نیروگاه های بزرگ منجر به منسوخ شدن ژنراتورهای کوچک برای تولید برق شد. با این حال، توسعه فن آوری های تولید برق در مقیاس کوچک و نظریه بازآرایی در صنعت برق، همراه با مشکلات زیست محیطی منجر به استفاده مجدد از این مولدها در صنعت برق شده است. با افزایش هزینه های انتقال و توزیع، DG می تواند برق را با قیمت مناسب تری برای مصرف کنندگان تامین کند. در این سیستم ها، توان تولید شده توسط منابع DG کنترل می شود که می تواند با کنترل مناسب سوییچ های شبکه توزیع، مشخصات ولتاژ را بهبود بخشد و تلفات شبکه را کاهش دهد. این مسایل عمدتا در قالب یک مسیله بهینه سازی برای بهبود اهداف مورد نظر تجزیه و تحلیل می شوند. در این مقاله، مسیله بازآرایی در شبکه های توزیع با تعیین اندازه تولید توزیع شده برای به حداقل رساندن تلفات برق و بهبود مشخصات ولتاژ شبکه انجام می شود. از الگوریتم بهینه سازی چرخه آب برای حل مساله بهینه سازی مورد نظر استفاده می شود. مطالعات بازآرایی تحت سیستم های 33 و 69 باسه انجام شده است. شبیه سازی های این مقاله با استفاده از از نرم افزار MATLAB انجام گرفته است.

    کلیدواژگان: بازآرایی، الگوریتم بهینه سازی چرخه آب، منابع تولیدپراکنده، کاهش تلفات توان، بهبود پروفیل ولتاژ
  • عرفان سلطانی، سمیه یعقوبی* صفحات 35-42

    با پیشرفت مباحث انرژی و افزایش مناقشات پیرامون انرژی، روش های مختلفی برای سالم سازی و جلوگیری از کمبود منابع انرژی ارایه شده است. بهترین راه حل برای حل بحران، ذخیره انرژی و منابع آن با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و یا ترابری پایدار است که هر کدام مزایا و معایب مربوط به خود را دارند. سلول های سوختی به روزترین نمونه حمل و نقل پایدار برای سیستم های انرژی بوده و سیالات عامل در این تبدیل انرژی هیدروژن و اکسیژن هستند. پیل های سوختی در پنج نوع اصلی با الکترولیت مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این مقاله یک پیل سوختی اکسید جامد در دمای بسیار بالا مدل شده به طوری که قادر باشد به توان میانگین حداکثری در این نوع پیل دست یافت. کنترل در پیل سوختی اهمیت فراوانی دارد. از تغییر ولتاژ ابتدایی پولاریزیشن سعی بر کنترل عملکرد پیل شده و یا به عبارت دیگر برای کنترل پیل سوختی ولتاژ ابتدایی تغییر کرده و با این تغییر ولتاژ، توان و آمپر سلول تغییر می کند و در دامنه تغییرات آن، عملکرد بهینه پیل سوختی حاصل خواهد شد. بازه تغییرات این نمودار به ابعاد، هندسه، ولتاژها و انرژی سلول وابسته است. ملاحظه می شود اگر چگالی جریان به مقدار تقریبی 1700 آمپر بر مترمربع برسد، متوسط توان سلول به حداکثر مقدار خود رسیده که هدف اصلی این شبیه سازی است. همچنین نتایج نشان می دهند که هرچه میانگین چگالی جریان در سلول بیشتر شود ولتاژ سلول کاهش خواهد یافت، اما با افزایش ولتاژ اولیه، میانگین چگالی جریان هم روندی افزایشی خواهد یافت.

    کلیدواژگان: سلول سوختی، کامسول، توان میانگین سلول، غشائی
  • سامدین انصاری ارده، محمد تبریزیان*، حمیدرضا شاهمیرزاد صفحات 43-53

    در این مقاله، بهره برداری هماهنگ در یک شبکه توزیع تجمیعی برق و گاز شامل سیستم های CCHP و منابع انرژی تجدیدپذیر با در نظر گرفتن پخش بار متناوب در شبکه برق و محاسبه جریان گاز در شبکه گاز پیشنهاد می شود و روشی کارآمد ارایه می گردد تا علاوه بر جلوگیری از انتقال نوسانات توان تولیدی منابع انرژی تجدیدپذیر به خط فرامنطقه ای، استفاده حداکثری از منابع انرژی تجدیدپذیر صورت گیرد. مدل پیشنهادی بر روی نمونه شبکه توزیع برق 33 باسه IEEE و شبکه گاز دارای 24 گره آزمایش شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که قیمت کلی تنظیم در طرح مرسوم به سرعت با افزایش قیمت واحد افزایش می یابد. در حالی که در طرح پیشنهادی، هزینه تنظیم پایدار باقی می ماند و به آرامی افزایش می یابد. هنگامی که هزینه تنظیم واحد بالا باشد، مزیت اقتصادی طرح پیشنهادی بیشتر نمایان می شود.

    کلیدواژگان: تولید همزمان برق و گرمایش و سرمایش، منابع تولید پراکنده، انرژی های تجدیدپذیر، شبکه گاز
  • پریسا کلاه کج، ابراهیم آقاجری*، سید محسن سیدموسوی صفحات 55-64

    امروزه استفاده از انرژی های تجدید پذیر اهمیت زیادی پیدا کرده است. با توجه به تغییرات شدت تابش و کلید زنی پیوسته اینورتر، الگوریتم کنترلی مبدل نقش مهمی دارد. در بخش DC تنظیم ولتاژ لینک DC اهمیت زیادی دارد و تثبیت ولتاژ در این نقطه تاثیر بسزایی بر عملکرد کل سیستم خواهد داشت. در روش های موجود به منظور تنظیم ولتاژ، از کنترل کننده تناسبی انتگرالی (PI) استفاده می شود و ضرایب این کنترل کننده بطور معمول بصورت ثابت تعریف شده و با تغییر شرایط کاری، عملکرد آن افت می کند، لذا بکارگیری ساختارهایی با رویکرد فازی قابل ملاحظه است. استفاده از کنترل کننده PI فازی، باعث بهبود عملکرد کنترل کننده، افزایش سرعت محقق شدن الگوریتم ردیابی حداکثر توان، کاهش نوسانات ولتاژ لینکDC  و توان خروجی اینورتر سیستم فتوولتاییک می گردد. در این مقاله یک ساختار جدید مبتنی بر کنترل کننده PI فازی در جهت بهبود عملکرد الگوریتم کنترلی اینورتر ارایه شده است، به نحوی که ولتاژلینک DC به مدت 2 ثانیه سریع تر از روش PI معمولی برابر با مقدار مرجع شده و دامنه ولتاژ شبکه به مدت 1/5 ثانیه و توان اکتیو شبکه نیز 2 ثانیه سریع تر به حالت ماندگار رسیده است و نوسان این متغیر ها نیز به طرز چشمگیری کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، سیستم فتوولتاییک، کنترل کننده فازی، کنترل کننده PI
|
  • Saman Sabagh, Farideh Allahverdi* Pages 1-11

    The expansion of big cities, the ever-increasing demand for electricity consumption, the use of renewable energy sources, the creation of an electricity market, the high cost of creating new electrical networks and many other issues have caused the use of distributed generation in the power system to increase; Therefore, with the increase in the share of distributed generation in the supply of electrical energy, planning the use of these units is considered one of the important issues in planning the development of production and distribution networks. Wind and solar power plants are among the most important renewable sources that are used to produce electricity today, but these sources are somewhat unpredictable and their injected power to the grid fluctuates. In these systems, energy storage systems are usually used to compensate in case of power loss, or in case of power increase, to store energy in itself to inject it into the power grid when needed. The simultaneous use of several distributed generation sources of production should be such that the cost of production and the amount of losses are minimal. The lifespan of the batteries used in these cases is completely dependent on the number of charges and discharges and the frequency of the current passing through them. So, the life of the used battery can also be one of the influential parameters in how to plan this system for production. In this research, a network with three wind turbine units, three solar power generation units and three battery units is considered. This system is programmed using the optimization method of gravity search based on fuzzy logic in such a way that the cost of production and the amount of losses are minimized and the life of the battery is also increased.

    Keywords: Renewable energy, wind power plant, solar power plant, distributed generation, gravity method based on fuzzy logic
  • Mohammad Jafarifar*, Iman Chaharmahali Pages 13-22

    In this paper, a new scheme for sensorless speed control of multi-phase induction machine under unbalanced supply conditions is proposed. There are many methods that use speed and flux estimators for sensorless control of induction machines, but the proposed scheme is based on current estimation without flux and speed estimation, in which the stator controlled voltages are applied to the machine so that the difference between the estimated stator currents and the real currents of the machine are forced to decay to zero. The simulation results in MATLAB/Simulink show that the speed of the induction machine in the start-up and speed reversal test follows the reference speed well. Also, in the load rejection test, by applying a mechanical load on the machine and then removing it, the proposed control method has the ability to control the speed of the machine well, and the performance of the machine will be stable under these conditions. Finally, a sensitivity analysis to the changes in the machine parameters shows that the proposed method has a relatively acceptable performance.

    Keywords: Multiphase Induction Machine, current estimator, unbalanced supply, sensorless control
  • Mashallah Talavari* Pages 23-34

    Providing the required resources to meet the energy demand of industry and minimizing the effects of these resources are the major current challenges of the electricity industry. One of the strategic solutions to this challenge is reconstruction of the smart distribution network, while not only increases the efficiency, but also reduces the costs. The advent of large power plants led to obsolescence of the small generators to generate electricity. However, the development of small-scale power generation technologies and the theory of reconstruction in the electricity industry, along with the environmental problems have led to the re-use of these generators in the electricity industry. By increasing the costs of transmitting and distributing, it is possible for DG to provide electricity for consumers with more affordable price. In these systems, the generated power by DG sources is controlled which can improve the voltage profile and reduce network losses with proper control of distribution network switches. These issues are mainly analyzed in the form of an optimization problem to improve the desired goals. In this paper, the problem of reconstruction in distribution networks is performed by determining the size of distributed generation to minimize the power losses and improve the network voltage profile. The desired optimization problem is solved by using the water cycle optimization algorithm. Reconstruction studies have been performed under the 33-bus and 69-bus systems. The simulations of this paper have been performed using MATLAB software.

    Keywords: reconstruction, water cycle optimization algorithm, distributed generation resources, power loss reduction, voltage profile improvement
  • Erfan Soltani, Somaye Yaghoubi* Pages 35-42

    With the advancement of energy issues and the increase of disputes over energy, various methods have been proposed to sanitize and prevent the shortage of energy resources. The best solution to the crisis is to save energy and its resources using renewable energy or sustainable transportation, each with its own advantages and disadvantages. Fuel cells are the most up-to-date example of sustainable transport for energy systems, and the fluids involved in this conversion are hydrogen and oxygen. Fuel cells have been studied in five main types with electrolytes. In this paper, a solid oxide fuel cell is modeled at a very high temperature so that it can achieve the maximum average power in this type of cell. Control in the fuel cell is very important. From the change of the initial polarization voltage, an attempt is made to control the performance of the cell, or in other words, to control the fuel cell. The range of changes in this diagram depends on the dimensions, geometry, voltages and energy of the cell. It is observed that if the current density reaches approximately 1700 amps per square meter, the average cell power reaches its maximum value, which is the main purpose of this simulation. The results also show that the higher the average current density in the cell, the lower the cell voltage, but with increasing initial voltage, the average current density will increase.

    Keywords: Fuel cell, COMSOL, Average cell power, Membrane
  • Samedin Ansari Ardeh, Mohammad Tabrizian*, Hamidreza Shahmirzad Pages 43-53

    This article, proposed a method to coordinated utilization of gas-electricity integrated distribution system, including CCHP systems and renewable energy sources, considering AC load flow analysis in an electric grid and the calculation of gas consumption in a gas grid. In this research as you will see, an effective method proposed to prevent transmitting of power generation swings of renewable sources over trans-regional power line and maximum utilization of renewable sources. The proposed model tested on a modified distribution power grid IEEE 33 and 24-node-gas grid. Results show that total expense of adjustment in Conventional design will rise dramatically by increasing of unit. While in the presented design, adjustment expense will remain stable and increase slightly.

    Keywords: Combined cooling heating, power system, Distributed generation, Renewable energy sources, Gas network
  • Parisa Kolah Kaj, Ebrahim Aghajari*, Seyed Mohsen Seyed Mousavi Pages 55-64

    Nowadays, the use of renewable energy has become very important. Considering the changes in radiation intensity and the continuous switching of the inverter, the control algorithm of the inverter plays an important role. In the DC part, adjusting the voltage of the DC link is very important, and stabilizing the voltage at this point will have a significant impact on the performance of the entire system. In the existing methods in order to regulate the voltage, a proportional integral controller (PI) is used and the coefficients of this controller are usually fixed and its performance decreases when the working conditions change, so using structures with an approach Fuzzy is noticeable. The use of the fuzzy PI controller improves the performance of the controller, increases the speed of realizing the maximum power tracking algorithm, reduce the fluctuations of the DC link voltage and the output power of the photovoltaic system inverter. In this article, a new structure based on the fuzzy PI controller is presented in order to improve the performance of the inverter control algorithm, so that the DC link voltage becomes equal to the reference value for 2 seconds faster than the normal PI method and the grid voltage range for 1/5 seconds faster. And the active power of the grid will reach a steady state 2 seconds faster and the fluctuation of these variables will be significantly reduced.

    Keywords: Optimization, photovoltaic system, fuzzy controller, PI controller