هوش محاسباتی در مهندسی برق (سیستم های هوشمند در مهندسی برق)
سال:1398 | دوره:10 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

در سال های اخیر، استفاده از مولدهای فتوولتائیک برای تولید انرژی الکتریکی گسترش زیادی یافته است. یکی از موضوعات مهم، بهره برداری از مولدهای فتوولتائیک در نقطه حداکثر توان تولیدی است. با توجه به مشخصه غیرخطی ولتاژ-جریان سلول های خورشیدی، برای دستیابی به نقطه حداکثر توان تولیدی، لازم است پارامترهای مختلف تاثیرگذار بر شاخصه های ولتاژ و جریان کنترل شوند. در این مقاله، کنترل کننده غیرخطی مد لغزشی برای بهره برداری مولد فتوولتائیک در نقطه حداکثر توان تولیدی ارائه می شود. سطح لغزش به صورت مشتق توان نسبت به ولتاژ تعریف می شود و سیگنال کنترلی اعمالی به سیستم-با توجه به سطح لغزش انتخاب شده-استخراج می شود. سپس پایداری کنترل کننده مد لغزشی مولد با استفاده از روش لیاپانوف اثبات می شود؛ درنهایت، شبیه سازی های عددی برای اغتشاش های مختلف در نرم افزار MATLAB صورت می گیرند و عملکرد روش پیشنهادی با روش اغتشاش و مشاهده مقایسه می شود. نتایج، موثربودن عملکرد روش پیشنهادی را نسبت به روش اغتشاش و مشاهده بیان می کنند.

در این مقاله با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبورعسل بهبودیافته، جایابی مناسب کلیدها برای بیشینه سازی قابلیت اطمینان فیدرهای شبکه توزیع نمونه در استان مازندران با در نظر گرفتن تولید پراکنده پیشنهاد می شود. در این راستا، اطلاعات واقعی شبکه شامل تعداد مصرف کننده ها، مقدار متوسط مصرف، خرابی فیدرها، مدت دسترسی به فیدرها، زمان تعمیر و. . . برای تعیین شاخص های قابلیت اطمینان شبکه استفاده می شوند. مکان بهینه کلیدها، با توجه به سناریوهای مختلف ناشی از حضور تولید پراکنده و اهمیت فیدرها، در شبکه مطالعه شده تعیین می شود. همچنین، تاثیر کلیدهای کات اوت تیغه ای و نقاط رینگ موجود در فیدرها در تعیین مکان مناسب کلیدها لحاظ شده است که معمولا در تحلیل های قابلیت اطمینان شبکه توزیع و جایابی کلیدها در نظر گرفته نمی شود. برای تعیین اهمیت فیدرها، شاخص های مختلفی لحاظ شده و به منظور وزن دهی به این شاخص ها، پرسشنامه ای تهیه شده است تا از تجارب پرسنل شرکت توزیع استفاده شود. مقایسه و تحلیل نتایج به دست آمده، نشان دهنده توانایی روش پیشنهادی در تعیین مکان مناسب کلیدها در یک شبکه واقعی است.

در این مقاله، مبدل بهینه سازی ضریب توان یک طبقه با کلید زنی نرم برای راه اندازی دو رشته از چراغ های LED ارائه شده است. در مبدل پیشنهادی، یک ترانسفورمر به یک ساختار نیم پل رزونانس سری نا متقارن اضافه شده است تا بتوان به جریان ورودی شکل داد. همچنین، شرایط کلید زنی نرم در جریان صفر (ZCS) و ولتاژ صفر (ZVS) برای کلید ها فراهم شده است. جریان های خروجی نیز با یکدیگر برابر و مستقل از ولتاژ خروجی اند که باعث می شود به فیدبک جریان یا روش های تقسیم جریان فعال نیاز نباشد. در مبدل پیشنهادی، ولتاژ خازن لینک DC و همچنین، استرس ولتاژ کلید ها پایین است که باعث می شود از المان های نیمه هادی با ولتاژ و مقاومت هدایتی پایین و خازن های ولتاژ پایین با اندازه کوچک بتوان استفاده کرد. در این مبدل، اعوجاج هارمونیکی (THD) جریان ورودی، پایین و ضریب توان مبدل بهینه است. برای تصدیق ویژگی های این مبدل، ابتدا وضعیت های عملکردی آن، بررسی و سپس نحوه طراحی آن گزارش می شود. در انتها نیز نتایج حاصل از ساخت نمونه آزمایشگاهی مبدل پیشنهادی جهت تغذیه دو رشته LED با توان 50 وات و ولتاژ خروجی 70 ولت با ورودی برق شهر (220 ولت 50 هرتز) ارائه شده است.

امروزه رویکرد تلفیق داده های سامانه ناوبری اینرسی ارزان قیمت و ماهواره ای به منظور بالابردن دقت و قابلیت اطمینان مرسوم شده است. خوداتکایی، نرخ بالای تعیین داده ها، ارائه داده های دورانی و البته محدودیت کاهش دقت با گذشت زمان در سامانه های ناوبری اینرسی و همچنین، نرخ پایین داده ها، ارائه نشدن داده های دورانی و انسداد یا اختلال در دریافت داده های GNSS، توفیق روزافزون این رویکرد را سبب شده است. همچنین، روش های تلفیقی مبتنی بر فیلتر کالمن، با محدودیت هایی نظیر وابستگی به مدل، ضرورت در اختیار داشتن دانش پیشین، خطی سازی و از همه مهم تر کاهش کارآیی در زمان قطع شدن سیگنال های GNSS مواجه اند. هدف این مقاله، معرفی یک روش تلفیقی هوشمند برخط، با قابلیت اطمینان بالاست؛ به گونه ای که در شرایط قطع شدن یا اختلال در سیگنال های GNSS نیز کارآیی خود را حفظ کند. نتایج شبیه سازی ها با شبکه عصبی GMDH و مقایسه آن با روش مرسوم فیلتر کالمن و شبکه های عصبی MLP و RBF نشان می دهند شبکه GMDH می تواند به دلیل سرعت و قابلیت بالا در تخمین و تصحیح خطای INS (ناشی از ساختار ساده و حذف نرون های غیرفعال با انتخاب روشی موثر برای آموزش)، در عملیات ناوبری به صورت برخط و برای شرایط اجتناب ناپذیر در دسترس نبودن داده های GNSS استفاده شود.

مشخصه توان-ولتاژ در یک سیستم فتوولتائیک، مشخصه غیرخطی است. محل و مقدار نقطه ماکزیمم توان[i] (MPP) به شرایط محیطی مانند شدت نور و دمای محیط بستگی دارد. برای استخراج ماکزیمم توان به سیستمی نیاز است که شامل یک مبدل DC-DC و یک روش کنترلی است؛ به چنین سیستمی، ردیابی نقطه ماکزیمم توان[ii] (MPPT) گفته می شود که یک قسمت اساسی در سیستم فتوولتائیک است. یکی از این روش های کنترلی استفاده شده در MPPT، روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل[iii] (MPC) است. روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل با استفاده از معادلات مربوط به مبدل dc-dc، نقطه ماکزیمم توان را ردیابی می کند. در کنترل پیش بین مبتنی بر مدل، معادلات سیستم به صورت ایدئال نوشته می شوند؛ درحالی که در واقعیت و با مرور زمان، مقادیر عناصر موجود در مبدل dc تغییر کرده یا نامشخص اند. برای حل این مشکل دو راه حل وجود دارد: راه حل نخست این است که معادلات سیستم به صورت واقعی نوشته شوند؛ درنتیجه، فرمول ها بسیار پیچیده می شوند و حجم زیادی از حافظه و زمان میکروپروسسور را اشغال می کنند و درنهایت، سرعت عملکرد کنترل را کاهش می دهند. در بیشتر اوقات نیز مقادیر دقیق عناصر موجود در مدار مشخص نیستند. روش دوم، استفاده از سنسورهای اضافی است که این امر نیز باعث افزایش قیمت سیستم می شود. در این مقاله با استفاده از یک کنترلر فازی، عملکرد کنترل پیش بین مبتنی بر مدل در صورت وجود عدم قطعیت در مدل مبدل بهبود می یابد. در ضمن با استفاده از این روش، نیاز به سنسورهای اضافی برای تشخیص نامعینی عناصر موجود در مبدل DC-DC برطرف می شود. نتایج با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) ارائه شده اند و عملکرد بهتر این روش را در مقایسه با روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل و روش کنترلر فازی مرسوم نشان می دهند.

سال های اخیر، منابع تولید پراکنده، با توجه به دستاوردهای فراوانشان، به بخش جدانشدنی و بااهمیت در شبکه های قدرت امروزی تبدیل شده اند. بهود تنظیم ولتاژ شبکه، کمک به شرایط اوج مصرف و کاهش بارگذاری خطوط انتقال و ترانسفورماتورهای قدرت، بهره مندی از انرژی های تجدیدپذیر و کاهش آلایندگی محیط زیست ازجمله دلایل رشد و توسعه منابع تولید پراکنده اند. در مقابل مزیت های این منابع برای شبکه، افزایش حضور منابع تولید پراکنده، چالش های جدیدی برای شبکه های قدرت فراهم کرده است. از مهم ترین مشکلات ایجادشده، تاثیر بر عملکرد سیستم حفاظتی شبکه است. ساختار حفاظتی سنتی شبکه ها با تاثیر از حضور منابع تولید پراکنده، دچار اختلال می شود و عملکرد نادرستی خواهد داشت. در این مقاله با بهره گیری از الگوریتم کنترل خطی هوشمند جدید، به بازیابی هماهنگی حفاظتی اقدام شده است. روش پیشنهادی با تنظیم ضریب جریانی رله اضافه جریان، سبب اصلاح منحنی مشخصه حفاظتی سیستم حفاظتی می شود. براساس استراتژی پیشنهادی، کنترل مطابق با منحنی های متداول رله های اضافه جریان است و از استاندارهای مربوط به آنها پیروی می کند. برای این منظور، با استفاده از یک بلوک کنترلی افتی جدید و نمونه برداری از کمیت جریان رله اضافه جریان به صورت محلی با جریان تنظیمی روی رله بازیابی شده، عملکرد سیستم حفاظتی حفظ می شود. استراتژی پیشنهادی روی دو ریزشبکه واقعی مجزا در منطقه اصفهان، با نرم افزار ETAP، تست و ارزیابی شده است. نتایج ارائه شده بیان کننده توانایی روش پیشنهادی در حفظ هماهنگی حفاظتی در ریزشبکه های با ضریب نفوذ بالای منابع تولید پراکنده خواهد بود.