کنترل غیرمتمرکز مبدل‌های دوطرفه در یک ریزشبکه DC متصل به شبکه به‌منظور افزایش پایداری سیستم به کمک الگوریتم ژنتیک- عصبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران .

3 استادیار، گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.

چکیده

از آنجا که مبدل­های قدرت دوطرفه قابلیت عبور از خطا را دارند، به‌کارگیری آنها باعث بهبود قابلیت اطمینان سیستم می‌شود. بنابراین، ساختار مبدل­های قدرت دوطرفه موازی، برای ریزشبکه DC متصل به شبکه اتخاذ شده است. میان مبدل‌های قدرت دوطرفه موازی، جریان گردشی وجود دارد که ظرفیت کلی سیستم را محدود می‌کند و می‌تواند به دستگاه‌های سوئیچینگ آسیب برساند. برای حل این مسئله، در این مقاله مکانیزم تولید جریان گردشی در سمت AC، هنگامی که چندین مبدل قدرت دوطرفه به‌صورت موازی با هم کار می­کنند، با در نظر گرفتن تأثیر بارهای توان ثابت توسط استراتژی دروپ Pdc-vdc2-f   مورد توجه قرار گرفت تا اشتراک‌گذاری توانDC  و انطباق‌پذیری با فرکانس شبکه انجام شود. ضرایب PI کنترلر مبدل‌های قدرت توسط الگوریتم ژنتیک آنلاین و شبکه عصبی بهینه شد و با شرایط سیستم به‌روزرسانی گردید. هر دو رابطه پایدار و دینامیکی بینPdc  و vdc2  خطی هستند و بارهای توان ثابت قطب‌های ناپایدار را برای سیستم ایجاد نمی­کنند. نتایج مقایسه شده با کنترل دروپ idc-vdc  متداول نشان می‌دهد استراتژی پیشنهادی Pdc-vdc2-f می­تواند کنترل توانdc  و پایداری سیستم را افزایش دهد که باعث افزایش دینامیک تنظیم ولتاژ dc می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Decentralized Control of Bidirectional Converters in a Grid-connected DC Microgrid to Increase System Stability Using a Genetic-Neural Algorithm

نویسندگان [English]

  • Seyed Mojtaba Abbasi 1
  • Mehdi Nafar 2
  • Mohsen Simab 3
1 PhD Student, Department of Electrical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
چکیده [English]

Using bidirectional parallel converters improves system reliability as they can bypass faults. Therefore, the bidirectional parallel converters structure is adopted for the DC micr­­ogrid connected to the grid. There is a circulating current between the bidirectional parallel converters that limits the overall capacity of the system and can damage switching devices. To solve this problem, in this paper, the mechanism of generating circulating current on the AC side when several bidirectional parallel converters work together was taken into consideration with the effect of constant power loads by the droop strategy Pdc-vdc2-f to share DC power and network frequency adaptation. The PI coefficients of the bidirectional parallel converters controller were optimized by online genetic algorithm and neural networks and updated with system conditions. Both the stable and dynamic relationships between Pdc and vdc2 are linear and did not create constant power loads of unstable poles for the system. The results indicated that compared with conventional idc-vdc droop control, the proposed Pdc-vdc2-f strategy can increase dc power control and system stability, consequently increasing the dc voltage regulation dynamics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DC micro
  • grid Converter Frequency Voltage restoration Stability Genetic
  • neural
[1] Alipour, M. (2017). Optimal allocation of SVC and TCSC in power system by means of fuzzy estimator with the approach of increasing the static stability of the voltage. Karafan Quarterly Scientific Journal, 14(42), 95-121 .
[2] Sabri, M. (2017). Stabilization and control of the power system using meta-heuristic algorithms. Karafan Quarterly Scientific Journal, 14(42), 33-55 .
[3] Nasirian, V., Davoudi, A., Lewis, F. L., & Guerrero, J. M. (2014). Distributed Adaptive Droop Control for DC Distribution Systems. IEEE Transactions on Energy Conversion, 29(4), 944-956. https://doi.org/10.1109/TEC.2014.2350458
[4] Nasirian, V., Moayedi, S., Davoudi, A., & Lewis, F. L. (2015). Distributed Cooperative Control of DC Microgrids. IEEE Transactions on Power Electronics, 30(4), 2288-2303. https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2324579
[5] Guerrero, J. M., Vasquez, J. C., Matas, J., Vicuna, L. G. d., & Castilla, M. (2011). Hierarchical Control of Droop-Controlled AC and DC Microgrids—A General Approach Toward Standardization. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58(1), 158-172. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2066534
[6] Wang, P., Lu, X., Yang, X., Wang, W., & Xu, D. (2016). An Improved Distributed Secondary Control Method for DC Microgrids With Enhanced Dynamic Current Sharing Performance. IEEE Transactions on Power Electronics, 31(9), 6658-6673. https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2499310
[7] Wu, W., Wang, H., Liu, Y., Huang, M., & Blaabjerg, F. (2017). A Dual-Buck–Boost AC/DC Converter for DC Nanogrid With Three Terminal Outputs. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(1), 295-299. https://doi.org/10.1109/ TIE.2016.2598804
[8] Bao, X., Zhuo, F., Tian, Y., & Tan, P. (2013). Simplified Feedback Linearization Control of Three-Phase Photovoltaic Inverter With an LCL Filter. IEEE Transactions on Power Electronics, 28(6), 2739-2752. https://doi.org/10.1109/ TPEL.2012.2225076
[9] Tzann-Shin, L. (2003). Input-output linearization and zero-dynamics control of three-phase AC/DC voltage-source converters. IEEE Transactions on Power Electronics, 18(1), 11-22. https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.807145
[10] Tani, A., Camara, M. B., & Dakyo, B. (2015). Energy Management in the Decentralized Generation Systems Based on Renewable Energy—Ultracapacitors and Battery to Compensate the Wind/Load Power Fluctuations. IEEE Transactions on Industry Applications, 51(2), 1817-1827. https://doi.org/10.1109/ tia.2014.2354737
[11] Xia, Y.-h., Peng, Y., Huiyong, H., Wang, Y., & Wei, W. (2016). Advanced unified decentralised control method with voltage restoration for DC microgrids. Iet Renewable Power Generation, 10(6), 861-871. https://doi.org/10.1049/IET-RPG.2015.0433
[12] Yang, P., Xia, Y., Yu, M., Wei, W., & Peng, Y. (2018). A Decentralized Coordination Control Method for Parallel Bidirectional Power Converters in a Hybrid AC–DC Microgrid. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(8), 6217-6228. https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2786200
[13] Sun, K., Wang, X., Li, Y. W., Nejabatkhah, F., Mei, Y., & Lu, X. (2017). Parallel Operation of Bidirectional Interfacing Converters in a Hybrid AC/DC Microgrid Under Unbalanced Grid Voltage Conditions. IEEE Transactions on Power Electronics, 32(3), 1872-1884. https://doi.org/10.1109/TPEL.2016.2555140
[14] Xia, Y., Wei, W., Peng, Y ,.Yang, P., & Yu, M. (2018). Decentralized Coordination Control for Parallel Bidirectional Power Converters in a Grid-Connected DC Microgrid. IEEE Transactions on Smart Grid, 9(6), 6850-6861. https://doi.org/10. 1109/TSG.2017.2725987
[15] Nayanar, V., Kumaresan, N., & Gounden, N. A. (2016). A Single-Sensor-Based MPPT Controller for Wind-Driven Induction Generators Supplying DC Microgrid. IEEE Transactions on Power Electronics, 31(2), 1161-1172. https://doi.org/10.1109/ TPEL.2015.2420568
[16] Xin, H., Zhang, L., Wang, Z., Gan, D., & Wong, K. P. (2015). Control of Island AC Microgrids Using a Fully Distributed Approach. IEEE Transactions on Smart Grid, 6(2), 943-945. https://doi.org/10.1109/TSG.2014.2378694
[17] Rahman, M. A., Uddin, M. N., & Abido, M. (2006) .An Artificial Neural Network for Online Tuning of Genetic Algorithm Based PI Controller for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor–Drive. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 31(3), 154-165. https://doi.org/10.1109/CJECE.2006.259211
[18] Chlaihawi, A. A. (2020). Genetic algorithm error criteria as applied to PID controller DC-DC buck converter parameters: an investigation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 671(1), 012032. https://doi.org/10.1088/1757-899x/671/1/012032
[19] Husna, A., Roslan, M., & Mat, M. (2019). Droop control technique for equal power sharing in islanded microgrid. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 10(1), 530. https://doi.org/10.11591/ijpeds.v10.i1.pp530-537