ریزشبکه روی کشتی:کنترل فرکانس-بار ریزشبکه با در نظر گرفتن انرژی امواج دریا به وسیله کنترل‌کننده پیش‌بین مدل بهینه‌شده

نوع مقاله : علمی-ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، مهندسی برق، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 استاد، مهندسی برق، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

کنترل بار-فرکانس یکی از موضوعات مهم در کنترل ریز شبکه‌هایی است که به ‌صورت مستقل از شبکه اصلی بهره‌برداری می‌شوند. در این مقاله به مسئله کنترل بار-فرکانس در ریزشبکه روی کشتی پرداخته شده است: منابعی مانند باتری و چرخ طیار به عنوان منابع کنترل پذیر در مسئله کنترل بار فرکانس در نظر گرفته شده اند و از کنترل کننده پیش بین مدل به عنوان کنترل کننده برای طراحی سیستم کنترل بار-فرکانس به کار برده شده است. پارامترهای وزن کنترل کننده پیش بین مدل که نقش اساسی در تعیین عملکرد این کنترل کننده دارند به وسیله الگوریتم ازدحام ذرات مبتنی بر دیوانگی بهینه شده است. استفاده از الگوریتم پیشنهادی سبب افزایش سرعت همگرایی شده است. نتایج کنترل‌کننده پیشنهادی، در چند سناریو مختلف و با در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترها با کنترل‌کننده‌های تناسبی-انتگرالی فازی نوع یک و دو چند هدفه بهینه شده با الگوریتم سیاه چاله، کنترل کننده تناسبی-انتگرالی فازی و کنترل کننده تناسبی-انتگرالی زیگلر-نیکولز مقایسه شده است. موثر بودن روش پیشنهادی از لحاظ سرعت پاسخ و کاهش فراجهش و فروجهش و مقاوم در برابر عدم قطعیت پارامترها نشان داده شده است. کنترل کننده پیشنهادی سرعت پاسخ سریعتری نسبت به سایر روشهای کنترلی مرسوم داشته است و تقریبا سرعت پاسخ به نوسانات را 7% بهبود یافته است، همچنین کنترل کننده پیشنهادی در کاهش فراجهش و کاهش فروجهش عملکرد بهتری داشته است و از لحاظ کاهش فراجهش و کاهش فروجهش نوسانات نزدیک به 5% بهبود داشته است. شبیه‌سازی درنرم افزار متلب (سیمولینک) انجام شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] M. Shahbazi, & F. Amiri. Designing a Neuro-Fuzzy controller with CRPSO and RLSE algorithms to control voltage and frequency in an isolated microgrid. In 2019 International Power System Conference (PSC), pp. 588-594, IEEE.‏ 2019.
[2] N, Pandey, S. Kishor, N. A literature survey on load–frequency control for conventional and distribution generation power systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 25, pp. 318-334, 2013.
[3] F. Tedesco, A. Casavola, Fault-tolerant distributed load/frequency coordination strategies for multi-area power microgrids, IFAC-PapersOnLine, Vol. 48,pp. 54-59, Jan.2015.
[4] R. Dhanalakshmi, Load frequency control of wind diesel hydro hybrid power system using conventional PI controller, European J. Scient. Res., Vol. 60, No. 4, pp. 630-641, 2011.
[5] D. I. Makrygiorgou and A. T. Alexandridis, Nonlinear modeling, control and stability analysis of a hybrid ac/dc distributed generation system, 2017 25th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED), Valletta, 2017, pp. 768-773.
[6] B. Kumar and S. Bhongade, Load Disturbance Rejection based PID controller for frequency regulation of a microgrid, 2016 Biennial International Conference on Power and Energy Systems: Towards Sustainable Energy (PESTSE), Bangalore, pp. 1-6. 2016,
[7] G. Mallesham, S. Mishra and A. N. Jha, Ziegler-Nichols based controller parameters tuning for load frequency control in a microgrid, 2011 International Conference on Energy, Automation and Signal, Bhubaneswar, Odisha, 2011, pp. 1-8.
[8] D. Das, A. Roy, N. Sinha, GA based frequency controller for solar thermal diesel-wind hybrid energy generation/energy storage system, Int J Electr Power Energy,Vol. 43, no. 1, pp. 262–79, Syst 2012.
[9] D. C. Das, A. K. Roy and N. Sinha, PSO based frequency controller for wind-solar-diesel hybrid energy generation/energy storage system, 2011 International Conference on Energy, Automation and Signal, Bhubaneswar, Odisha, pp. 1-6, 2011
10] R. H. Kumar and S. Ushakumari, Biogeography based tuning of PID controllers for Load Frequency Control in microgrid, 2014 International Conference on Circuits, Power and Computing Technologies [ICCPCT-2014], Nagercoil, pp. 797-802, 2014.
[11] A. Kumar and G. Shankar, Quasi-oppositional harmony search algorithm based optimal dynamic load frequency control of a hybrid tidal–diesel power generation system, IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 12, No. 5, pp. 1099-1108, 2018.
[12] I. Pan and S. Das, Fractional Order AGC for Distributed Energy Resources Using Robust Optimization, IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, No. 5, pp. 2175-2186, Sept. 2016.
[13] I. Pan and D. Saptarshi, Fractional order fuzzy control of hybrid power system with renewable generation using chaotic PSO, ISA transactions, Vol. 62, pp. 19-29, 2016.
[14] F. Amiri, & A. Hatami. Load Frequency Control Via Adaptive Fuzzy PID Controller In An Isolated Microgrid. In 32nd international power system conference, 2017.
[15] M. H. Khooban, T. Niknam, F. Blaabjerg, P. Davari and T. Dragicevic A new load frequency control strategy for micro-grids with considering electrical vehicles, Electric Power Systems Research, Vol. 143, pp. 585-598, 2017.
[16] V.P. Singh, , S.R. Mohanty, N. Kishor, , P.K. Ray, Robust H-infinity load frequency control in hybrid distributed generation system, Int J. Electr. Power Energy Syst, Vol. 46, pp. 294-305, 2013.
[17] H. Bevrani, M. R. Feizi, , and S. Ataee, , Robust Frequency Control in an Islanded Microgrid: H-infinity and μ-synthesis Approaches, IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, no. 2, pp. 706-717, March 2016.
[18] F. Amiri, M. H. Moradi. A New Control Strategy for Controlling Isolated Microgrid,Energy Engineering & Management, 2020.
[19] H., Bevrani, F., Habibi, P., Babahajyani, M., Watanabe, and Y., Mitani, Intelligent frequency control in an ac microgrid: online pso-based fuzzy tuning approach, IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 3, No. 4, pp. 1935-1944, Dec. 2012.
[20] M. Khalghani, M. Khooban, M. Moghaddam, V. Navid, and Mohammad, G. A self-tuning load frequency control strategy for microgrids: Human brain emotional learning, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 75, pp. 311-319, 2016.
[21] P. Singh, N. Kishor, and S. Paulson, Communication time delay estimation for load frequency control in two-area power system, Ad Hoc Networks, Vol. 41, pp. 69-85, 2016.
[22] F. Tedesco, and A. Casavola, Fault-tolerant distributed load/frequency coordination strategies for multi-area power microgrids, IFAC-PapersOnLine, Vol. 48, No.21, pp.54-59, 2015.
[23] R. Fan, J. Zhao, B. Pan, N. Chen, T. Wang, and H. Ma, Automatic generation control of three-area small hydro system based on fuzzy PID control, International Conference on Power System Technology, Chengdu, pp. 2522-2528, 2014.
[24] P. Ray, S. Mohanty, and N. Kishor, Small-signal analysis of autonomous hybrid distributed generation systems in presence of ultracapacitor and tie-line operation,  Journal of Electrical engineering, Vol. 61, No. 4, pp.205-214, 2014.
[25] G. Messinis, et al., A multi-microgrid laboratory infrastructure for smart grid applications, MedPower Athens, pp. 1-6, 2014.
[26] H. Shayeghi, H. A. Shayanfar and M. Esmaeili, NSGAII-Based Fuzzy PID Controller for Load Frequency Control of Multi-Microgrids, International Conf. on Advances on Applied Cognitive Computing, Los Vegas, Nevada, pp-64-69, 2017.
[27] A. A. El-Fergany and M. A.El-Hameed, Efficient frequency controllers for autonomous two-area hybrid microgrid system using social-spider optimiser, IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 11, No. 3, pp. 637-648, 2017.
[28] M. H. Khooban, T. Dragicevic, F. Blaabjerg, & M. Delimar, Shipboard microgrids: A novel approach to load frequency control, IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 9, No. 2, pp. 843-852, 2018.
[29] F. Amiri, A. Hatami. A model predictive control method for load-frequency control in islanded microgrids. Computational Intelligence in Electrical Engineering, Vol. 8, no.1, pp. 9-24, 2017 doi: 10.22108/isee.2017.21604.
[30] F. Amiri, M. H. Moradi. Designing a Fractional Order PID Controller for a Two-Area Micro-Grid under Uncertainty of Parameters. IJE, Vol. 20, no.4, pp: 49-78, 2018.
[31] F. Amiri, A. Hatami. Nonlinear Load frequency control of isolated microgrid using fractional order PID based on hybrid craziness-based particle swarm optimization and pattern search.Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Vol. 17, no. 2, 2018.
[32] M. H. Moradi, F. Amiri. Improving the stability of the power system based on static synchronous series compensation equipped with robust model predictive control.Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, 2020
[33] P. Bhatt, R. Roy, and S.P. Ghoshal. Dynamic participation of doubly fed induction generator in automatic generation control. Renewable Energy, Vol. 36, pp. 1203-12, 2011.