Optimized control and power sharing in microgrid network
Akıllı elektrik şebekelerinde optimize edilmiş kontrol ve güç paylaşımı
- Tez No: 730118
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİHAN KAHRAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro şebeke, güç paylaşımı, düşüş kontrolü, yapay arı Kolonisi algoritması, parçacık sürüsü optimizasyonu, H∞ optimal kontrolör, Microgrid, power-sharing, droop control, artificial bee colony algorithm, particle swarm optimization, H∞ optimal controller
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Mikro şebeke kavramı, yenilenebilir enerji sistemlerinin artan nüfusu ile yaygın olarak kullanılabilir hale gelmiştir. Dağıtılmış üretim (Distributed Generation) birimleri tarafından desteklenecek yeni teknoloji ile geleceğimizdeki enerjinin optimum kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Bu tezde, çoklu dağıtılmış üretim birimlerinden aktif ve reaktif güç paylaşımı için optimizasyon tekniği ile gerilim ve frekans düşüş kontrolü (droop control) kullanılarak kararlılık elde edilmeye çalıışılmıştır. Dağıtılmış ürün birimleri, mikro şebekedeki paralel eviricilerin şebeke bağlantısı (Grid Connection) ve ada (bağımsız- Stand alone) modunda çalışması gereken eviriciler ve depolama birimleri gibi bazı cihazlar ile ifade edilebilir. Mikro şebeke kavramlarına göre genel yapı, dağıtılmış üretim (Distributed Generation), depolama birimleri veya enerji depolama sisteminden (Energy Storage System) oluşur ve yükler ana şebekeye statik bir transfer anahtarı (Static Transfer Switch) ile bağlanan paralel cihazlar olarak monte edilir. Mikro şebekenin iki ana kararlı durum modu vardır, bunlardan ilki şebeke bağlantılı mod (Grid Connection mode) ve ikincisi adalı mod (Stand alone mode). Mikro şebekenin, ağın verimliliğini etkileyen aşım değerini azaltmak için yüksek performanslı bir kontrolöre ihtiyacı vardır. Ancak yüksek gerilim değeri inverterin durmasına neden olur. Bu nedenle, bu iki mod arasındaki aktarım gelişmiş bir güç paylaşımı yanıtı ile sigortalanmalıdır. Bir mikro şebekede çalışılması gereken daha önemli noktalar, paralel invertörler arasındaki güç paylaşımının eşleşme yüzdesinin hem aktif hem de reaktif gücün aşılmasının yanı sıra akım paylaşımı ve güç (aktif veya reaktif) paylaşımıdır. Bu araştırma, ağın performansını harici bozulmalara karşı daha sağlam hale getirmek için voltaj ve frekans kararlılığına ek olarak güç yanıtını optimize etmeyi amaçlamaktadır. Bu amaç, bir optimizasyon algoritması kullanılarak kendi kendini ayarlayan bir kontrol yöntemiyle gerçekleştirilebilir. Burada optimize düşüş kontrolü (droop control), Yapay Arı Kolonisi Algoritması (Artificial Bee Colony Algorithm) ile geliştirilmiş H-sonsuz (H∞) yöntemi ile sağlanmaktadır. Ayrıca, sonuçları doğrulamak için geleneksel düşüş kontrolü (droop control), geleneksel parçacık sürü optimizasyonu ve yapay arı kolonisi algoritmaları gibi farklı algoritmalarla karşılaştırılmıştır. Bu tezde, çıkış sinyalleri için kararlı durum hatalarının ortadan kaldırılmasına, uygulamaya uygun şekilde geçici rejim tepkisinin aşılmasının azaltılmasına ve şebekeler arası aktarım sırasında tepkinin kararlı durum moduna ulaşmak için daha hızlı optimum çözüm üretilmesine odaklanılmıştır. Bağlı ve adalı mod, böylece aşma tepkisini ve hızlı dinamik tepkiyi en aza indirir, voltaj düşüşü ve frekans sapması gibi mikro şebekenin kararlılığını etkileyen hatalara atıfta bulunan harici bozulmaya karşı sağlamlığı artırır, gücü iyileştirmenin yanı sıra invertörler için mükemmel bir eşleşme- paralel dağıtılmış jeneratörler ve kontrol algoritmaları ile bir DC bağlantı voltajı arasında paylaşım. Yapay arı kolonisi (Artificial Bee Colony Algorithm) algoritması kullanılarak H∞ optimal kontrolör tarafından katsayı gücünün kendi kendini ayarlayan PID'sini tasarlamak için düşüş kontrolünün analitik yöntemleri gösterilmiş ve paralel eviricilerin kararlılık performansı tartışılmış, diğer tarafta ABC algoritması ile sonuçlar tartışılmıştır. H∞ kontrolör kullanmadan, geleneksel düşüş kontrolü (droop control) ve parçacık sürüsü optimizasyonu algoritması (Particle Swarm Optimization) ile karşılaştırılır. Optimizasyon algoritmasının uygulanması, zaman alanı MATLAB / SIMULINK simülasyon modeli kullanılarak açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
The microgrid is an idea that has gained a lot of traction in recent years, it has become famous when the increased permeation of renewable energy systems. As a result, we'll be able to improve our future energy, through innovative technology backed by distributed generation units. In this thesis, stability can be achieved using droop control of voltage and frequency with an optimization approach for active and reactive power sharing from many distributed generation units. Microgrid principles state that the general structure is made up of PV arrays, wind turbines, microturbines, energy storage devices, and loads, all linked to the main grid via a static transfer switch. Equipment such as inverters and the units for storage the energy can be used to represent distributed generation units. The microgrid has two main steady-state modes: grid-connected mode and islanded mode. The microgrid needs a high-performance controller to reduce the overshoot value that affects the efficiency of the network. However, the high voltage value causes the inverter to stop. Thus, an improved power-sharing response to the transfer between these two modes must be insured. More important points to study in a microgrid are the current sharing and power (active or reactive) sharing, besides the match percentage of power-sharing among parallel inverters and the overshoot of both active and reactive power. This thesis aims to optimize the power response in addition to voltage and frequency stability, to make this network's performance more robust against external disturbance. This can be achieved through a self-tuning control method using an optimization algorithm. Here, the optimized droop control is provided by the H-infinity (H∞) method improved with the Artificial Bee Colony Algorithm. To verify the results, it was compared with different algorithms such as conventional droop control, conventional particle swarm optimization, and artificial bee colony algorithms. This research is focused on achieving the following points, eliminating the steady-state errors for the output signals, decreasing the overshoot of transient response as appropriate for the application and the response will be faster to reach a steady-state mode when transfer between the grid-connected and islanded mode, thus minimizing the overshoot response, and fast dynamic response, improving robustness against external disturbance that refers to errors that affect the stability of the microgrid such as voltage drop and frequency deviation, a perfect match for inverters besides improving the power-sharing between parallel distributed generators, and a distributed generation link voltage with control algorithms. Analytical methods of droop control to design the self-tuning PID of the coefficient power by H∞ optimal controller using the artificial bee colony algorithm is demonstrated and the parallel inverters stability performance is discussed, in other side, the results with ABC algorithm without using H∞ controller is compared to conventional droop control and particle swarm optimization algorithm. The implementation of the optimization algorithm is explained using the time domain MATLAB / SIMULINK simulation model.
Benzer Tezler
- Mikroşebekeler için hiyerarşik enerji yönetim sistemi tasarımı ve uygulaması
Hierarchical energy management system design and implementation for microgrids
AHMET KAYSAL
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİM KÖROĞLU
PROF. DR. YÜKSEL OĞUZ
- Optimal distributed control for power sharing in ac microgrids
Ac mikroşebekelerde güç paylaşımı için optimal dağıtık kontrol
MOHAMMED QASIM TAHA TAHA
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEFER KURNAZ
- Gezgin haberleşme sistemleri için yalın zamanlama algoritması
Lean scheduling algorithm for wireless communication
MEHMET İZZET SAĞLAM
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Gelecek nesil radyo erişim ağlarında dinamik kaynak yönetimi
Dynamic resource management in future radio access networks
ÖMER HALİLOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENK TOKER
- Precise temperature control for refrigerators
Buzdolaplari için hassas sicaklik kontrolü
MEHMET KERİM PEKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGalatasaray ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TEOMAN NASKALİ