Optimal distributed control for power sharing in ac microgrids
Ac mikroşebekelerde güç paylaşımı için optimal dağıtık kontrol
- Tez No: 878531
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEFER KURNAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarına (RES'ler) dayanan daha sürdürülebilir ve yeşil bir geleceğe yönelik geleneksel elektrik şebekelerinde geniş çaplı bir reform yapılmıştır. Bu, enerji sistemlerini ulusal büyük merkezi şebekelerden, enerji tüketimini verimli bir şekilde yönetmek için daha otonom kontrol yeteneklerine sahip mikroşebekelere (MG) dönüştürmüştür. Bu durum, karbon ayak izinde azalma ve dayanıklı bir enerji iletim sistemi ile sonuçlanmıştır. Kaçınılmaz olarak, MG'de kararlılığı sürdürmek ve daha güvenilir ve maliyet etkin çözümler sağlamak için akıllı dağıtılmış kontrol, daha geniş enerji arz kapsamına yönelik bir adım olarak icat edilmiştir. MG dağıtılmış jeneratörler (DG'ler) arasında enerjinin etkili ve verimli dağılımını incelemek, kararsızlık, RES'lerin düzensiz özellikleri, dalgalanan yükler ve bunların birbirine bağlı güç çıkışları gibi çeşitli zorlukları ele almak için gelişmiş dinamik kontrol yöntemleri geliştirmek için çok önemlidir. Enerji değişiminde birbirine bağlı DG'ler arasında koordine edilen enerji yönetimi (EM), kararlı bir işletim ve optimal güç paylaşımını (PS) sağlar. Son zamanlarda, bu zorluklarla başa çıkmak için çeşitli teknik çözümler önerilmiştir. Bu tez, MG'lerde geliştirilen PS için çok amaçlı Merkezkaç Kuvvet-Çekim Arama Algoritması-Droop Optimizasyonu'nu (CFGSA-DO) kullanan adaptif bir kontrol yaklaşımını sunmaktadır. Bu yaklaşım, MG'de yüksek atalet tepkisi ile enerji dengesini korumak için her DG'nin diğer DG'ler ile dağıtılmış bir iletişim katmanı aracılığıyla bilgi alışverişinde bulunmasını gerektirir. Önerilen optimizasyon, aşağıdaki adımlarda özetlenmiştir: Amaç Fonksiyonu Formülasyonu: Amaç fonksiyonunun formülasyonu, MG'nin voltaj ve frekans kararlılığı ile ilgili tepki kriterlerini yakalayan matematiksel bir ifadenin tanımlanmasını içerir. Bu fonksiyon, droop kontrolü ile ilgili temel parametreleri içerecek şekilde tasarlanmıştır. Parametre Temsili: Optimizasyon probleminde droop kontrol parametrelerinin ifade edilmesi, droop katsayıları ve referans voltaj/frekans seviyeleri dahil olmak üzere bu parametrelerin matematiksel modelin ayrılmaz unsurları olarak dahil edilmesini içerir. Uygunluk Değerlendirmesi: Droop kontrol parametre alanının yinelemeli keşfi, CF-GSA tarafından sağlanır. Bu optimizasyon yöntemi, tanımlanmış tepki kriterlerini karşılayan çözümlere doğru aramayı yönlendirmek için merkezkaç kuvveti kavramını kullanır. Optimizasyon Süreci: CF-GSA, belirli amaç fonksiyonuna dayanarak farklı droop kontrol parametre setlerini yinelemeli olarak değerlendirir. Birden çok yineleme boyunca, algoritma aramasını optimize droop parametre değerlerine doğru geliştirir. Optimal Çözüm: Optimizasyon sürecinin başarılı bir şekilde tamamlanmasının ardından, elde edilen droop kontrol parametre seti, kararlı MG işletimi için optimize edilmiş konfigürasyonu temsil eder. Bu konfigürasyon, yük ve üretim koşullarındaki değişikliklere uyum sağlayarak, çeşitli senaryolar boyunca sağlam bir tepki sağlar. Önerilen CFGSA-DO kontrol optimizasyonu, MATLAB 2023a Simulink'te simüle edilmiştir. Önerilen çalışmanın etkinliği, modellerin radyal MG'sinde karşılaşılan birkaç pratik günlük sorun ve gerçekçi durum altında gösterilmiştir. Bu durumlar, iletişim gecikmeleri, üretim bağlantısının kesilmesi ve yük değişiklikleri gibi MG otobüslerinde voltaj ve frekans (V-f) kararsızlığına neden olan güç düzenlemelerini bozacak şekilde formüle edilmiştir. PS optimizasyonunun sonuçları, önceki deneysel çalışmalarla karşılaştırıldığında doğrulanmış, tartışılmış ve üstün performans kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Wide reformation in the conventional power grids towards a more sustainable and greener future depending on renewable energy resources (RESs). This has transformed power systems from national bulky centralized grids to microgrids (MG) with more autonomous controlling capabilities to be efficient in managing energy consumption. This resulted in a reduction in the carbon footprint and a resilient power transmission system. Inevitably, intelligent distributed control to maintain stability in MG and provide more reliable and cost-effective solutions is invented as a step towards wider energy supply coverage. Examining the effective and efficient distribution of power among MG distributed generators (DGs) is a crucial to develop advanced dynamic control methods to address the diverse challenges such as instability, sporadic features of RESs, fluctuating loads, and their interconnected power outputs. Coordinated energy management EM among interconnected DGs in energy exchange ensures stable operation and optimal power sharing (PS). Recently, several technical solutions have been proposed to tackle these challenges. This thesis presents an adaptive control approach for enhanced PS in MGs utilizing the multi-objective Centripetal Force-Gravity Search Algorithm-Droop Optimization (CFGSA-DO). This approach requires each DG to exchange information with other DGs via a distributed communication layer to maintain energy balance in MG with high inertia response. The proposed optimization is briefed in the following steps: Objective Function Formulation: The formulation of the objective function involves defining a mathematical expression that captures the response criteria of MG concerning voltage and frequency stability. This function is designed to incorporate the essential parameters associated with droop control. Parameter Representation: Expressing droop control parameters in the optimization problem involves incorporating them as integral elements of the mathematical model, including droop coefficients and reference voltage/frequency levels. Fitness Evaluation: The iterative exploration of droop control parameter space is enabled by CF-GSA. This optimization method utilizes the concept of centripetal force to guide the search toward solutions meeting defined response criteria. Optimization Process: CF-GSA iteratively evaluates different sets of droop control parameters based on the specified objective function. Through multiple iterations, the algorithm refines its search moving towards optimal droop parameters values. Optimal Solution: Upon successful convergence of the optimization process, the resulting droop control parameter set represents the optimized configuration for stable MG operation. This configuration is adaptable to variations in load and generation conditions, ensuring robust response across diverse scenarios. The proposed CFGSA-DO control optimization is simulated in MATLAB 2023a Simulink. The proposed work effectiveness is demonstrated under several practical, daily issues, and realistic cases that encountered the modelled radial MG. These cases include communication delays, generation disconnection, and load changes formulated to disturb power regulation in MG buses causing voltage and frequency (V-f) instability. The resulting results of PS optimization are validated, discussed, and proved superiority compared with previous experimental works.
Benzer Tezler
- Restoration of voltage and frequency for ac islanded microgrids based on stochastic cooperative secondary control
Stokastik kooperatif ikincil kontrol temelli ac adalanmış mikroşebekeler için voltaj ve frekansın yeniden tesisi
FALAH NOORI SAEED AL DULAIMI
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEFER KURNAZ
- Eviricilerden oluşan dağınık güç sistemlerinde doğrusal ve doğrusal olmayan yükler için enerji yönetimi
Energy management for linear and nonlinear loads in distributed power system consisting of inverters
KORAY ŞENER PARLAK
Doktora
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÖZDEMİR
- Optimized control and power sharing in microgrid network
Akıllı elektrik şebekelerinde optimize edilmiş kontrol ve güç paylaşımı
MOHAMMED S. S. JOUDA
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAN KAHRAMAN
- Investigation of different methods for load sharing and power management in a hybrid micro-grid
Hibrit mikro gridde yük paylaşımı ve güç yönetimi için farklı yöntemlerin incelenmesi
HASIBULLAH SHAMS
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURTAZA FARSADİ