فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 20، زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/11/12
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رضا رجب مومن، حسن براتی* صفحات 1-16

    کنترل کننده یکپارچه توان عبوری (UPFC) یکی از کارآمدترین ادوات FACTS است که می تواند به طور انفرادی  یا ترکیبی روی تمام پارامترهای موثر در توان عبوری خطوط تاثیرگذار باشد. با انعطاف پذیری پارامترهای موثر در عبور توان، می توان شرایط بهره برداری سیستم قدرت را بهبود بخشید. در این پژوهش الگوریتم بهینه سازی ملخ مبتنی بر مکان و ظرفیت بهینه UPFC برای بهبود شرایط بهره برداری سیستم قدرت پیشنهاد شده است. نوآوری روش پیشنهادی با بهبود قابلیت جستجو ، کاهش تصادفی و کاهش پیچیدگی نشان داده شده است. در این رابطه، خطای ژنراتور بر محدودیت های بهره برداری سیستم قدرت از جمله ولتاژ، اتلاف توان واقعی و راکتیو و همچنین هزینه محاسباتی تاثیر می گذارد. مدلسازی UPFC به صورت مدل تزریق توان و پخش بار از روش نیوتن رافسون خواهد بود. شرایط بهره برداری سیستم قدرت با هدف کمینه سازی تلفات توان، کمینه سازی میزان انحراف ولتاژ، هزینه نصب UPFC  فرمول بندی خواهد شد. در محیط نرم افزار MATLAB, الگوریتم بهینه سازی ملخ جهت حل مساله روی شبکه  های قدرت 14 و 30 شینهIEEE  پیاده سازی و نتایج بررسی با روش های دیگر مقایسه خواهد شد.

    کلیدواژگان: جایابی و تنظیم UPFC، الگوریتم ملخ، توان راکتیو، تلفات توان، انحراف ولتاژ
  • مرتضی مظفری وانانی، ابراهیم آقاجری*، مهدی فروزانفر صفحات 17-23

    روش کنترل افت توان اکتیو - فرکانس و توان راکتیو - ولتاژ یکی از پرکاربردترین روش های کنترل غیرمتمرکز در ریزشبکه های جزیره ای است. با دروپ توان اکتیو - فرکانس می توان به یک تقسیم توان اکتیو دقیق بین منابع انرژی توزیع یافته دست یافت، اما دروپ توان راکتیو - ولتاژ ، به دلیل وابستگی زیاد به امپدانس خط و میزان بار، غالبا تقسیم توان راکتیو بین منابع را بدتر می کند. چالش دیگر کنترل دروپ، انحراف فرکانس و ولتاژ به واسطه تغییرات بار است. در این مقاله یک روش مستقل جدید برای اشتراک دقیق توان راکتیو بین منابع انرژی توزیع یافته و بازگردانی فرکانس ریزشبکه ارایه گردیده است. روش پیشنهادی قابلیت اطمینان و سادگی شبکه را بهبود بخشیده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده صحت عملکرد روش پیشنهادی خصوصا در مورد تقسیم صحیح توان راکتیو و بازیابی فرکانس شبکه بوده، به شکلی که اختلاف توان راکتیو منابع را از حدود 1200 وار به 700 وار کاهش داده و فرکانس شبکه را روی 314 رادیان بر ثانیه ثابت نگه می دارد.

    کلیدواژگان: بازیابی فرکانس، تقسیم توان راکتیو، ریزشبکه، کنترل افت، کنترل غیرمتمرکز
  • امید ابراهیمی، غضنفر شاهقلیان*، مهران زمانی فر صفحات 25-34

    استاتور توربین بادی مبتنی بر ژنراتور القایی دو سو تغذیه به طور مستقیم به شبکه متصل می‏شود که جبران توان راکتیو شبکه را ممکن می‏سازد. در این مقاله کنترل توان راکتیو در ژنراتور القایی دوسو تغذیه در دو حالت چشم‏پوشی از مقاومت استاتور و در نظر گرفتن مقاومت استاتور و تغییرات شار آن در چهار مد عملکرد شامل حداکثر جذب توان راکتیو توسط استاتور، حداکثر تولید توان راکتیو توسط استاتور، مد حداقل تلفات و مد حداقل سازی تلفات ارایه شده است. برای هر یک از مدهای عملکرد یک مساله بهینه‏سازی به منظور کنترل توان راکتیو با استفاده از الگوریتم بهینه‏سازی توده ذرات (PSO) بررسی شده و جریان محور طولی روتور برای کنترل توان راکتیو در هر یک از مدهای فوق تعیین می شود. برای بررسی توانایی روش الگوریتم بهینه سازی توده ذرات نتایج شبیه سازی با روش تکراری مقایسه شده است. روش بهینه سازی توده ذرات در تمامی مدها عملکرد مناسبی داشته است و در نظر گرفتن تغییرات شار به عنوان قید در مسایل بهینه‏سازی باعث بهتر شدن عملکرد در کنترل توان راکتیو در ژنراتور القایی دوسو تغذیه شده است.

    کلیدواژگان: توربین بادی، ژنراتور القایی دوسو تغذیه، الگوریتم بهینه سازی، توان راکتیو
  • حمید کریمی، محسن سیماب*، مهدی نفر صفحات 35-44

    بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR) یکی از تجهیزات جبرانسازی ولتاژ می باشد.کیفیت ولتاژ تزریقی این تجهیز به کیفیت ولتاژ لینک DC و نوع مدولاسیون سیستم کنترل آن بستگی دارد. از آرایه فتوولتاییک می توان برای ذخیره ساز لینک DC این تجهیز استفاده نمود. برای افزایش ولتاژ خروجی آرایه فتوولتاییک به سطح ولتاژ DC مورد نیاز از یک چاپر بوست معمولی استفاده می گردد که به علت داشتن رایپل بالای ولتاژ، موجب کاهش کیفیت ولتاژ جبرانساز می گردد. استفاده از چاپرهایی با طرح مناسب نظیر Interleave، می تواند علاوه بر افزایش ولتاژ آرایه فتوولتاییک، رایپل ولتاژ لینک DC و درنتیجه محتوای هارمونیکی ولتاژ تزریقی توسط جبرانساز را نیز کاهش دهد. همچنین بکارگیری مدولاسیون پهنای پالس مناسب در سیستم کنترل این تجهیز نیز می تواند در کاهش محتوای هارمونیکی و بهبود کیفیت ولتاژ موثر باشد. در این مقاله، برای کاهش اعوجاج هارمونیکی کل (THD) ولتاژ تزریقی جبرانساز و درنتیجه بهبود کیفیت ولتاژ بار، از مبدل بوست Interleave در لینک DC جبرانساز و از مدولاسیون هیسترزیس در ساختار طرح کنترلی این جبرانساز ترکیبی استفاده می شود و نتایج حاصل از شبیه سازی سیستم پیشنهادی با نتایج حاصل از جبرانساز ترکیبی مبتنی بر مبدل بوست معمولی و مدولاسیون سینوسی مقایسه می شود. شبیه سازی ها با بهره گیری از نرم افزار Matlab/Simulink انجام می شود.

    کلیدواژگان: کیفیت توان، آرایه فتوولتاییک (PV)، مبدلInterleave، مدولاسیون هیسترزیس، بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR)
  • فرهاد دانشی، علی درویشی فالحی* صفحات 45-54

    جبرانسازهای استاتیکی توان راکتیو 1 به طور وسیعی برای بهبود تغییرات ولتاژ و ضریب قدرت حالت ماندگار در پست های برق کارخانجات و صنایع استفاده شده اند. بنابراین، این دو عملکرد مستقل از هم هستند و بهبود ضریب قدرت به منظور تنظیم ولتاژ ضروری است. در این مقاله، روش راه اندازی جدید با SVC برای موتورهای القایی پیشنهاد می گردد. در این روش، مقدار توان راکتیو به طور دقیق و قابل کنترل با توجه به نیازمندی های بار تامین می گردد. یک کنترل کننده ترکیبی شامل کنترل آهسته سوسپتانس و کنترل سریع ولتاژ است که به SVC توانایی دستیابی به تصحیح ضریب قدرت را داده و یک مشخصه ولتاژ ثابت در طول راه اندازی موتور القایی بزرگ ایجاد می نماید. یک روش ایده آل جبرانسازی برای هر دو مورد تنظیم ولتاژ بهینه و اصلاح ضریب قدرت پیشنهاد می گردد. یک مطالعه موردی روی راه اندازی موتور القایی بزرگ MW4/1 با روش های راه اندازی متعدد ارایه می گردد. مطالعه مقایسه ای از طریق شبیه سازی با نرم افزار متلب برای موارد راه اندازی مختلف انجام می گیرد. در نهایت، نتایج شبیه سازی عملکرد ایمن و مطمین روش پیشنهادی جهت طراحی موثر پست های عملیاتی را تضمین می نماید.

    کلیدواژگان: راه اندازی، جبرانساز، SVC، موتور القایی، رفتار دینامیکی
  • مهدی مهدویان*، ندا بهزادفر صفحات 55-66

    سیستم های تبدیل انرژی باد (WECS) برای تبدیل انرژی حرکت باد به انرژی مکانیکی طراحی شده اند که انرژی لازم برای ژنراتورها را جهت تولید انرژی الکتریکی تامین می کنند. سیستم تبدیل انرژی بادی از چهار قسمت شامل توربین های بادی، ژنراتورها، سیستم کنترل و دستگاه های اتصال تشکیل شده که در این مقاله مروری کلی بر هر کدام از قسمت ها انجام شده است. ابتدا ساختار WECS بیان می شود. سپس انواع توربین های بادی همراه با توان تولیدی و نواحی عملکرد آن بیان شده است. سپس انواع ژنراتورهای القایی و کاربرد آنها در WECS اشاره شده است.

    کلیدواژگان: سیستم تبدیل انرژی باد، انرژی تجدیدپذیر، ژنراتورهای القایی
|
  • Reza Rajab Momen, Hasan Barati* Pages 1-16

    Unified Power Flow Controller (UPFC) is one of the most efficient FACTS devices that can be individually or combinatorial on all effective parameters in the transmission power of the transmission lines. With the flexibility of effective parameters in power passage, the power system operation can be improved. in this study, the optimization algorithm based on location and optimal capacity of UPFC has been proposed to improve the stability of power system stability. The proposed method innovation is demonstrated by improving search functionality, stochastic reduction, and complexity reduction. In this regard, the generator error affects power system operation constraints, including voltage, real and reactive power dissipation, as well as computational cost. The UPFC modeling is a power injection and load injection model of the Newton - Raphson method. Power system operation conditions are formulated with the objective of minimizing the power loss, minimization of voltage variation, and installation cost of UPFC. in matlab software, an optimization algorithm for solving the problem on the ieee 14 and 30 bus test systems is implemented and the results of investigation are compared with other methods.

    Keywords: Location, capacity of UPFC, Grasshopper Algorithm, Voltage Deviation, Power Losses, Reactive Power
  • Mortezaa Mozaffari, Ebrahim Aghajari*, Mehdi Forouzanfar Pages 17-23

    The active-frequency and reactive-voltage droop control method is one of the most widely used decentralized control methods in island-controlled microgrids. With the active-frequency droop control, it can be used to divide the exact active power between distributed energy sources, but the reactive-voltage droop, due to the high dependence on the line impedance and the load rate, often makes it worse to divide the reactive power between resources. Another challenge of the droop control is the frequency deviation and voltage mediated by load changes. In this paper, a new independent method for accurate account of reactive power between the distributed energy resources and the recovery of the micro-grid frequency has been provided. The proposed method improves the reliability and simplicity of the network. Simulation results show that the performance accuracy of the proposed method is especially about the correct splitting of reactive power and retrieval of the network frequency, as the difference in the reactive power of resources is reduced from approximately 1200 to 700 var and the network frequency is maintained on 314 radians per second.

    Keywords: Frequency restoration, Reactive power sharing, Microgrid, Droop control, Decentralized control
  • Omid Ebrahimi, Ghazanfar Shahgholian*, Mehran Zamanifar Pages 25-34

    The stator of the doubly-fed induction generator-based wind turbine is connected directly to the grid, which makes possible reactive power compensation of the grid. In this paper, controlling reactive power in DFIG in two modes, the first assumption is neglecting stator resistance while the second one is considering stator resistance and its flux variations in four performance modes including maximum stator reactive power absorption, maximum stator reactive power generation, mode minimum casualties and minimization modes are provided. For each mode in each of assumptions and optimization problem introduced and PSO algorithm utilized to find a feasible solution. By solving the optimization problems with aim of PSO algorithm, the required for controlling reactive power in each mode is achieved. To demonstrate the efficiency of proposed method, the results compared with another method based on an iterative algorithm. Simulation results show that considering linkage flux variations of stator as a constraint of the optimization problems has led to good performance in controlling reactive power of DFIG.

    Keywords: Wind Turbine, Doubly-Fed Induction Generator, Optimization Algorithm, Reactive Power
  • Hamid Karimi, Mohesn Simab*, Mehdi Nafar Pages 35-44

    Dynamic Voltage Restorer (DVR) is one of the voltage compensation equipment. Voltage quality injected by of this equipment depends on the quality of DC link voltage and the type of control system modulation. The photovoltaic array can be used to store the DC link of this equipment. To increase the output voltage of the photovoltaic array to the required DC voltage level, a standard boost chopper is used which reduces the quality of the compensator voltage due to the high voltage ripple. Using well-designed choppers such as interleave can in addition to increasing the photovoltaic array voltage, reduce the ripple DC link voltage and thus the harmonic content of the voltage injected by the compensator. Applying appropriate pulse bandwidth modulation to the control system of this equipment can also be effective in reducing harmonic content and improving voltage quality. In this paper, in order to reduce the total harmonic distortion (THD) of the compensator injected voltage and consequently to improve the load voltage quality, the interleave boost converter at DC compensator link and the hysteresis modulation in the controller scheme of this hybrid compensator are used and the simulation results are presented. The result of the proposed system is compared with the results of the hybrid compensator based on conventional boost chopper and sinusoidal modulation.The simulations are done using Matlab/Simulink.

    Keywords: Power Quality, Photovoltaic Array (PV), Interleaved Converter, Hysteresis Modulation, Dynamic Voltage Restorer (DVR)
  • Farhad Daneshi, Ali Darvishi Falehi* Pages 45-54

    Static reactive power compensators (SVCs) have been widely used to improve voltage and power factor ratios in factory and industrial substations. Therefore, these two functions are independent of each other and it is necessary to improve the power factor in order to regulate the voltage. In this paper, the new SVC startup method for induction motors is suggested. In this method, the amount of reactive power is precisely and controllable according to the load requirements. A hybrid controller includes slow suspension control and rapid voltage control that gives the SVC the ability to achieve power factor correction and creates a constant voltage characteristic during the start of the large induction motor. An ideal compensation method is recommended for both optimal voltage regulation and power factor correction. A case study on the operation of a large 1.4MW induction motor is presented with several startup methods. The comparative study is done by simulation with MATLAB software for different startup cases. Finally, the results of safe and reliable performance simulation guarantee the proposed method for effective design of operational posts.

    Keywords: Compensator, static compensators reactive power, induction motor, dynamic behavior
  • Mehdi Mahdavian*, Neda Behzadfar Pages 55-66

    Wind energy conversion systems (WECS) are designed to convert the wind motion energy into mechanical energy, which provides the energy needed for generators to generate electrical energy. The wind energy conversion system consists of four parts, including wind turbines, generators, control systems and interface devices. In this paper, an overview of each part is given. The structure of the WECS is first described. Then, the types of wind turbines are expressed along with their production capacity and performance areas. Then, the types of induction generators and their application in WECS are mentioned.

    Keywords: Wind Energy Conversion System, Renewable Energy, Induction Generators