فهرست مطالب

Journal of Operation and Automation in Power Engineering
Volume:11 Issue: 2, Summer 2023

  • تاریخ انتشار: 1401/12/24
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حسن ده مرده، محمود قنبری*، سید مهدی رخت اعلا صفحات 76-82
    در این مقاله، یک سیستم کنترل جهتدار میدان استاتور و روش کنترل مستقیم گشتاور ترکیبی جدید برای بهبود عملکردهای کلی درایوهای موتور القایی سه فاز پیشنهاد می شود. طرح کنترل معرفی شده شامل مزایای کنترل مستقیم گشتاور مانند ساختار ساده، وابستگی کمتر به ضرایب کنترل کننده تناسبی انتگرالی، دینامیک های سریع و مزایای کنترل جهتدار میدان استاتور مانند دقت بالا و فرکانس کلیدزنی ثابت است. به طور خاص، طرح کنترل پیشنهادی شامل یک ساختار متغیر مبتنی بر جدول که بر روی استراتژی کنترل مستقیم گشتاور و یک کنترل کننده تناسبی انتگرالی با مدولاسیون عرض پالس بر اساس استراتژی کنترل جهتدار میدان استاتور توسعه یافته است، می باشد. برای تایید مفید بودن سیستم کنترل کننده معرفی شده، مطالعات شبیه سازی برای موتور القایی سه فاز 2.5 کیلووات در موقعیت های مختلف انجام می شود. نتایج تحت سیستم کنترل ارایه شده عملکردهای خوب این روش را در مقایسه با کنترل مستقیم گشتاور کلاسیک و کنترل جهتدار میدان استاتور کلاسیک تایید می کند. بررسی عملکردهای موتور القایی سه فاز تحت سیستم کنترل معرفی شده پاسخ های دینامیکی نسبتا سریع با ریپل های شار استاتور و گشتاور کم را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: درایوهای جریان متناوب، کنترل جهتدار میدان استاتور و کنترل مستقیم گشتاور ترکیبی، پاسخ دینامیکی سریع، ریپل های شار و گشتاور کم، موتور القایی سه فاز
  • سجاد مالک، امین خدابخشیان*، رحمت الله هوشمند صفحات 83-93
    این مقاله یک کنترل کننده مقاوم بر اساس تیوری فیدبک برای مرکز تجمیع توان تولیدی و مصرفی خودروهای الکتریکی جهت حل مشکل کنترل فرکانس که در اثر مشارکت خودروهای الکتریکی در این امر وجود دارد طراحی می کند. از روش تابع لیاپونوف-کراوسکی برای برآورده کردن دو هدف پایداری و عملکرد مقاوم استفاده می شود. سپس مقادیر بهینه ضرایب مشارکت خود روها در کنترل های اولیه و ثانویه فرکانس توسط الگوریتم آموزشی-یادگیری تعیین می گردند. شرط حدود بالا و پایین توان تولیدی به عنوان یک عنصر غیر خطی نیز در نظر گرفته می شود. نتایج شبیه سازی بر روی دو سیستم قدرت متفاوت با استفاده از نرم افزار دیگسایلنت نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده عملکرد بسیار مطلوبی در کنترل فرکانس شبکه دارد.
    کلیدواژگان: خودروهای الکتریکی، کنترل فرکانس، روش بهینه سازی آموزش و یادگیری، نامعادله ماتریسی خطی
  • سعید سیدمهدوی، جواد صائبی*، الوالفضل قاسمی صفحات 94-104

    منابع انرژی پراکنده و دستگاه های ذخیره سازی ممکن است به عنوان یک نیروگاه مجازی (VPP) گروه بندی شوند. در یک بازار رقابتی برق، VPP می تواند انرژی را از طریق یک بازار استخر یا قراردادهای دوجانبه مبادله کند. برای به حداکثر رساندن سود، VPP نیاز به تعیین برنامه عملیاتی بهینه دارد. این مقاله یک چارچوب تصمیم گیری جدید مبتنی بر نظریه تصمیم گیری شکاف اطلاعاتی (IGDT) برای خود برنامه ریزی قوی VPPها در بازارهای برق ارایه می کند. در رویکرد پیشنهادی، قیمت انرژی پارامتر نامشخص است در حالی که متغیرهای تصمیم گیری انرژی هستند که باید در بازار استخر مبادله شود و از طریق قراردادهای دوجانبه، ذخیره ای که باید تامین شود، ارسال منابع انرژی توزیع شده، باری که باید محدود شود و وضعیت شارژ/تخلیه دستگاه های ذخیره کننده انرژی. روش پیشنهادی، خود زمان بندی را با در نظر گرفتن سطح ریسک پذیری تصمیم گیرنده مشخص می کند. برای اعتبار سنجی چارچوب پیشنهادی از مطالعه موردی استفاده شده است.

    کلیدواژگان: بازارهای برق، منابع تولید پراکنده، برنامه ریزی، تصمیم گیری، سیستم های دارای عدم قطعیت
  • صفحات 105-112

    ریزشبکه DC به دلیل ویژگی های جذابی مانند راندمان بالا، کیفیت برق عالی، هزینه کم و قابلیت کنترل محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. از آنجایی که راهبردهای کنترلی نقش کلیدی در دستیابی به اهداف مورد نظر مانند کیفیت توان، اشتراک توان، تنظیم ولتاژ و کارایی دارد. درک طبقه بندی و عملکرد استراتژی های کنترل در ریزشبکه های DC ضروری است. از نقطه نظر کنترل، روش های سنتی کنترل افت معمولا برای تنظیم تقسیم بار متناسب استفاده می شوند. با این حال، بسته به کنترل اولیه، حفظ عملکرد پایدار و هماهنگ از نظر حفظ تنظیم ولتاژ و دقت اشتراک بار به طور همزمان در ریزشبکه های DC چالش برانگیز است. بنابراین برای جلوگیری از معاوضه در تنظیم ولتاژ و دقت اشتراک توان، لازم است لایه های کنترل ثانویه در ساختار کنترل وارد شوند. در این مقاله مروری بر روش های کنترل اولیه و کنترل ثانویه (کنترل متمرکز، غیرمتمرکز و توزیع شده) با طبقه بندی به همراه مزایا و معایب روش های کنترل مورد بحث قرار گرفت.

  • توحید قنبری، بهروز طوسی*، محمد فرهادی کنگرلو صفحات 113-122
    مدولاسیون عرض پالس بردار فضای معمولی (SVPWM) برای اینورترهای پل H آبشاری (CHBIs) دارای مشکلات پیچیدگی محاسباتی و نیازهای حافظه است. عملکرد در حالت مدولاسیون بیش از حد دلیل دیگر پیچیدگی در SVPWM است. این مقاله یک روش مدولاسیون جدید، به نام مدولاسیون عرض پالس بردار سطح (LVPWM)، برای کنترل ولتاژ CHBIs پیشنهاد می کند. مفهوم روش پیشنهادی مشابه SVPWM است اما با نمودار برداری متفاوت و محاسبات زمان ماندگاری متفاوت است. بر خلاف SVPWM، محورهای α و β و همچنین متغیرهای آنها به طور جداگانه بدون جمع آوری در متغیرهای مختلط در نظر گرفته می شوند. نمودار برداری دارای دو محور α و β جدا شده است که هر کدام شامل بردارهای سوییچینگ جداگانه و بردارهای مرجع است. انتخاب بردارها برای سنتز بردارهای مرجع فقط به دامنه بردارهای مرجع بستگی دارد. سربار محاسباتی و نیاز به حافظه مستقل از تعداد پل های H آبشاری هستند. سربار محاسباتی کمتر و گسترش آسان و پیوسته به ناحیه مدولاسیون بیش از حد از مزایای روش پیشنهادی در مقایسه با روش های مبتنی بر SVPWM است. علاوه بر این، الگوریتم سوییچینگ به راندمان بهبود یافته برای اینورتر دست می یابد. شبیه سازی و نتایج تجربی کارایی الگوریتم پیشنهادی را تایید می کند.
    کلیدواژگان: اینورتر چند سطحی، اینورتر پل H آبشاری، مدولاسیون عرض پالس برداری فضایی، مدولاسیون بیش از حد
  • توحید قنبری، بهروز طوسی، محمد فرهادی کنگرلو صفحات 123-129

    یک ترانسفورماتور تغییر فاز متقارن غیرمستقیم (ISPST) هم مدارهای متصل الکتریکی و هم مدارهای جفت شده مغناطیسی را نشان می دهد که آن را در مقایسه با ترانسفورماتور قدرت منحصر به فرد می کند. تمایز موثر بین جریان هجومی ترانسفورماتور و جریان خطای داخلی برای جلوگیری از خاموش شدن نادرست رله دیفرانسیل ضروری است. این تحقیق سیستمی را پیشنهاد می کند که از یک شبکه عصبی چبیشف (ChNN) به عنوان طبقه بندی کننده هسته برای تشخیص چنین خطاهای داخلی استفاده می کند. برای شبیه سازی از نرم افزار PSCAD/EMTDC استفاده کردیم. خطاهای داخلی و هجوم به روش های مختلف با استفاده از پارامترهای مختلف ISPST شبیه سازی شده اند. یک مجموعه داده بزرگ و شبیه سازی شده استفاده می شود و عملکرد در برابر ISPST با اندازه های مختلف ثبت می شود. ما دقت کلی بیش از 99٪ را مشاهده کردیم. طبقه بندی کننده ChNN نتایج فوق العاده مطلوبی را حتی در مورد سیگنال های نویزدار، اشباع CT و پارامترهای مختلف ISPST ایجاد می کند.

    کلیدواژگان: انرژی بخشی، خطا داخلی، شبکه عصبی چبیشف (ChNN)
  • صفحات 130-143

    در این مقاله، یک الگوریتم تکاملی چند هدفه مبتنی بر تجزیه ترکیبی (MOEA) برای مسیله جریان توان بهینه (OPF) شامل عدم قطعیت باد، PV و PEV با چهار هدف متضاد پیشنهاد شده است. مسیله OPF چند هدفه پیشنهادی (MOOPF) شامل به حداقل رساندن هزینه کل (TC)، انتشار کل (TE)، تلفات توان فعال (APL) و انحراف بزرگی ولتاژ (VMD) به عنوان اهداف و یک مدیریت محدودیت جدید است. روشی که به صورت تطبیقی ​​تابع پنالتی را اضافه می کند و وابستگی پارامتر به ارزیابی تابع جریمه را حذف می کند، برای رسیدگی به چندین محدودیت در مسیله MOOPF استفاده می شود. علاوه بر این، مرتب سازی مبتنی بر جمع بندی و روش های انتخاب متنوع بهبودیافته برای افزایش تنوع MOEA استفاده می شود. علاوه بر این، یک روش حداقل حداکثر فازی برای به دست آوردن بهترین مقادیر در معرض خطر از راه حل های بهینه پارتو استفاده می شود. برای تحلیل هزینه بهینه، تاثیر متناوب ادغام باد، PV و PEV در نظر گرفته شده است. عدم قطعیت مربوط به سیستم های باد، PV، و PEV با استفاده از توابع توزیع احتمال (PDF) نشان داده شده و هزینه عدم قطعیت آن با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو (MCS) محاسبه می شود. یک روش آماری رایج به نام آزمون ANOVA برای بررسی مقایسه ای چندین روش استفاده می شود. برای آزمایش الگوریتم پیشنهادی، سیستم های تست استاندارد IEEE 30، 57 و ‎118 با موارد مختلف در نظر گرفته شد و نتایج به دست آمده با NSGA-II و MOPSO برای اعتبارسنجی اثربخشی الگوریتم پیشنهادی مقایسه شد.

    کلیدواژگان: انرژی باد، انرژی خورشیدی، بهینه سازی چند هدفه، وسیله نقلیه الکتریکی، جریان برق بهینه.‎
  • محمداحسان مسیبیان* صفحات 144-150

    رشد فوق العاده انرژی باد در سراسر جهان در دهه گذشته مستلزم تحقیقات جدی در زمینه های مختلف است. از آنجایی که نیروی باد وابسته به آب و هوا است، تصادفی است و در مقیاس های زمانی مختلف متفاوت است. بنابراین، دقت در مدل سازی نیروی باد به عنوان سهم عمده ای برای یکپارچه سازی توان بادی قابل اعتماد در مقیاس بزرگ شناخته می شود. در این مقاله روشی برای تولید نیروی باد مصنوعی پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی ماهیت تصادفی باد را با اطلاعات عملیاتی توربین های بادی (یعنی نرخ خرابی و تعمیر) ترکیب می کند. به دلیل سودمندی و انعطاف پذیری آن در حفظ ویژگی های آماری فرآیندهای زمانی، از شبیه سازی زمانی یا متوالی مونت کارلو (MCS) به جای غیر متوالی استفاده می کند. اعتبار مقادیر مصنوعی تولید شده توسط روش پیشنهادی و سری زمانی میانگین متحرک رگرسیون خودکار (ARMA) با داده های اندازه گیری شده از نظر شاخص های قابلیت اطمینان مقایسه می شود. در نهایت تاثیر برخی پارامترهای شبکه از جمله ابعاد شبکه، میانگین ضریب سرعت باد بر قابلیت اطمینان سیستم قدرت ارزیابی شده است. در این راستا از داده های تاریخی سرعت باد منطقه منجیل واقع در شمال ایران استفاده شده است.

    کلیدواژگان: مدل سازی نیروی باد، قابلیت اطمینان، زنجیره مارکوف، شبیه سازی مونت کارلو
|
  • H. Dahmardeh, M. Ghanbari *, S.M. Rakhtala Pages 76-82
    In this paper, a novel combined Direct Torque Control (DTC) method and Stator-Flux Oriented Control (SFOC) system to increase general performances of Three-Phase Induction Motor (TPIM) drives is proposed. The introduced control scheme includes merits of DTC for instance simple structure, less dependent on PI controller coefficients, fast dynamics, and merits of SFOC such as high precision and constant switching frequency. Specifically, the proposed control scheme includes a table-based variable structure developed on DTC strategy and a PI controller in connection with a Pulse Width Modulation (PWM) algorithm based on SFOC strategy. To confirm the usefulness of the introduced controller, simulation studies are accomplished for a 2.5kW TPIM in different situations. Results under the presented control system approve the good performances of this technique in comparison with classic DTC and classic SFOC. Investigation in TPIM performances under the introduced control system indicates relatively quick dynamic responses with low torque and stator flux ripples.
    Keywords: AC Drives, Combined DTC, SFOC, Fast dynamic response, Low torque, flux ripples, Three-phase induction motor
  • S. Malek, A. Khodabakhshian *, R. Hooshmand Pages 83-93
    This paper proposes a robust state feedback controller for Electric Vehicle aggregators to solve the challenging problem caused by the participation of Electric Vehicles in the load frequency control of the power system.  The Lyapunov-Krasovskii functional method is used to achieve two objectives of the robust performance and stability.  Then, by using teaching learning based optimization algorithm, both primary and secondary participation gains of EV aggregators in LFC are optimally determined. The Generation Rate Constraint and time delay, as nonlinear elements, are also taken into account.  Simulations are carried out on two nonlinear power systems by using the power system simulation software.  The results show that the designed controller gives a desirable robust performance for frequency regulation at the presence of uncertainties.
    Keywords: Electric vehicle aggregator, Frequency control, Linear Matrix Inequality, Teaching Learning Based ‎Optimization
  • S. Seyyed Mahdavi, J. Saebi *, A. Ghasemi Pages 94-104

    Dispersed energy resources and storage devices may be grouped as a Virtual Power Plant (VPP). In a competitive electricity market, VPP can exchange energy through a pool market or bilateral contracts. in order to maximize the profit, VPP needs to determine the optimal operating schedule. This paper provides a new decision-making framework based on information gap decision theory (IGDT) for robust self-scheduling of VPPs in power markets. In the proposed approach, the energy price is the uncertain parameter while the decision variables are the energy that needs to be exchanged in the pool market and through bilateral contracts, the reserve which should be provided, dispatch of distributed energy resources, the load which is needed to be curtailed, and the state of charging/discharging of energy storage devices. The proposed method specifies the self-scheduling considering the risk-taking level of the decision maker. A case study has been used to validate the proposed framework.

    Keywords: Decision making, Distributed energy resources, Power markets, Scheduling, Uncertain systems.‎
  • R. Dadi *, K. Meenakshy, S.K. Damodaran Pages 105-112

    DC Microgrid is turning out to be more popular due to its appealing features such as high efficiency, excellent power quality, low cost and controllability. As the control strategies plays a key role in achieving the desired objectives such as power quality, power sharing, voltage regulation and efficiency. It is necessary to understand the classification and operation of control strategies in DC microgrids. From the control point of view, the traditional droop control methods are commonly employed for regulating proportional load sharing. However, depending on the primary control makes it challenging to maintain stable and coordinated operation in terms of maintaining both the voltage regulation and load sharing accuracy simultaneously in DC microgrids. So to avoid the trade-off in voltage regulation and power sharing accuracy, secondary control layers need to be introduced in the control structure. In this paper a review of primary control and secondary control methods (centralized, decentralized and distributed control) were discussed in detail with the classification along with the advantages and shortcomings of the control methods.

    Keywords: DC microgrid (DC-MG), secondary control, decentralized control, distributed control
  • T. Qanbari, B. Tousi *, M. Farhadi-Kangarlu Pages 113-122
    The conventional space vector pulse-width modulation (SVPWM) for cascaded H-bridge inverters (CHBIs) has problems of computational complexity and memory requirements. Operation in overmodulation mode is the other reason for the complexity in SVPWM. This paper proposes a novel modulation method, named as level vector pulse-width modulation (LVPWM), for voltage control of CHBIs. The concept of the proposed method is similar to the SVPWM but with different vector diagram and dwell times calculations. Unlike the SVPWM, the α and β axes and also their variables are considered separately without gathering in complex variables. The vector diagram has two separated α and β axes each of which contains individual switching vectors and reference vectors. The selection of the vectors to synthesize the reference vectors depends only on the amplitudes of the reference vectors. The computational overhead and memory requirement are independent of the number of cascaded H-bridges. Lower computational overhead and easy and continuous extension to overmodulation region are the advantages of the proposed method compared with the SVPWM-based methods. Moreover, the switching algorithm achieves improved efficiency for the inverter. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed algorithm.
    Keywords: Multilevel inverter, Cascaded H-Bridge inverter, Space Vector Pulse-Width Modulation, Overmodulation
  • S. K. Bhasker *, M. Tripathy, A. Agrawal, A. Mishra Pages 123-129

    An Indirect Symmetrical Phase Shift Transformer (ISPST) represents both electrically connected and magnetically coupled circuits, which makes it unique compared to a power transformer. Effective differentiation between transformer inrush current and internal fault current is necessary to avoid incorrect differential relay tripping. This research proposes a system that uses a Chebyshev Neural Network (ChNN) as a core classifier to distinguish such internal faults. For simulations, we used PSCAD/EMTDC software. Internal faults and inrush have been simulated in various ways using various ISPST parameters. A large, simulated dataset is used, and performance is recorded against different sized ISPSTs. We observed an overall accuracy greater than 99%. The ChNN classifier generated exceptionally favorable results even in case of noisy signal, CT saturation, and different ISPST parameters.

    Keywords: Energization, Internal Fault, Chebyshev Neural Network (ChNN), ISPST, PSCAD, EMTDC.‎
  • R.K. Avvari *, V. Kumar D M Pages 130-143

    In this paper, a new hybrid decomposition-based multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) is proposed for the optimal power flow (OPF) problem including Wind, PV, and PEVs uncertainty with four conflicting objectives. The proposed multi-objective OPF (MOOPF) problem includes minimization of the total cost (TC), total emission (TE), active power loss (APL), and voltage magnitude deviation (VMD) as objectives and a novel constraint handling method, which adaptively adds the penalty function and eliminates the parameter dependence on penalty function evaluation is deployed to handle several constraints in the MOOPF problem. In addition, summation-based sorting and improved diversified selection methods are utilized to enhance the diversity of MOEA. Further, a fuzzy min-max method is utilized to get the best-compromised values from Pareto-optimal solutions. The impact of intermittence of Wind, PV, and PEVs integration is considered for optimal cost analysis. The uncertainty associated with Wind, PV, and PEV systems are represented using probability distribution functions (PDFs) and its uncertainty cost is calculated using the Monte-Carlo simulations (MCSs). A commonly used statistical method called the ANOVA test is used for the comparative examination of several methods. To test the proposed algorithm, standard IEEE 30, 57, and 118-bus test systems were considered with different cases and the acquired results were compared with NSGA-II and MOPSO to validate the suggested algorithm's effectiveness

    Keywords: Wind energy, Solar energy, Multi-objective optimization, Electric Vehicle, Optimal power flow.‎
  • M. E. Mosayebian * Pages 144-150

    Tremendous growth of wind power worldwide in the past decade requires serious research in various fields. Because wind power is weather dependent, it is stochastic and varies over various time-scales. Therefore, accuracy in wind power modeling is recognized as a major contribution for reliable large-scale wind power integration. In this paper, a method for generating synthetic wind power is proposed. The proposed method combines the random nature of wind with the operational information of the wind turbines (i.e., failure and repair rates). It uses chronological or sequential Monte Carlo Simulation (MCS) instead of non-sequential one owing to its usefulness and flexibility in preserving statistical characteristics of the chronological processes. The validity of the synthetic values generated by the proposed method and the Auto Regressive Moving Average (ARMA) time series is compared with the measured data in terms of reliability indices. Finally, the effect of some network parameters, such as network dimensions, the average coefficient of wind speed on the reliability of the power system has been evaluated. In this regard, historical wind speed data of Manjil area located in the north of Iran is used.

    Keywords: Modeling wind power, Reliability, Markov Chain, Monte Carlo Simulation‎