عنوان پایان‌نامه
مدیریت توان با تحمل عیب در ریزشبکه های هیبریدی AC/DC
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2991;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76247;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2991;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76247
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهدی حسین زاده
- استاد راهنما
- فرزاد رجایی سلماسی
- چکیده
- در این رساله به بررسی و طراحی سیستم مدیریت توان به دو صورت قانون محور و بهینه برای یک ریزشبکه هیبریدی AC/DC که متشکل از زیرسیستم بادی، زیرسیستم خورشیدی، و باتری می باشد پرداخته شده است. سیستم مدیریت توان قانون محور ارائه شده بر اساس 15 مدکاری برای حالت جزیره ای، و 15 مدکاری برای حالت متصل به شبکه سراسری طراحی گردیده است. به منظور طراحی سیستم مدیریت توان بهینه مقاوم برای ریزشبکه هیبریدی AC/DC، تابع هزینه در نظر گرفته شده اهدافی همانند محدودکردن استفاده از دیزل ژنراتور، تامین توان درخواستی در هر دور ریزشبکه AC و DC، محدودکردن تبادل توان بین دو ریزشبکه AC و DC، شارژ کامل باتری ها در هر دو ریزشبکه AC و DC، و استفاده حداکثری از انرژی خورشیدی و بادی را دنبال می کند. ضمناً، از فرمول بندی مقاوم برای افزایش قوام سیستم مدیریت توان بهینه در برابر خطاهای تخمین توان قابل حصول از خورشیدی و باد استفاد شده است. با توجه به اینکه عیب در زیرسیستم های تولید توان می تواند باعث کاهش کارآیی سیستم مدیریت توان شود، سیستم مدیریت توان بهینه مقاوم ارائه شده به گونه ای باز طراحی گردیده است که توانایی تحمل عیب سایه و عیب مبدل (شامل عیب سوئیچ بسته و عیب سوئیچ باز) به عنوان دو عیب مهم در زیرسیستم های خورشیدی، و عیب روغن کاری و عیب مبدل در زیرسیستم بادی را داشته باشد. لازم به ذکر است روش هایی نیز برای شناسایی هر یک از عیب های ذکر شده در زیرسیستم های خورشیدی و بادی ارائه شده است.
- Abstract
- This thesis focuses on the development of rule-based and optimization-based power management systems in both grid-connected and disconnected modes for a hybrid ac/dc micro-grid, which consists of an ac and a dc micro-grid. In the proposed hybrid ac/dc micro-grid, wind subsystem, diesel generator, and ac loads are connected to the ac micro-grid, whereas solar subsystem, and dc loads are tied to the dc micro-grid. Moreover, two independent battery banks in the ac and dc micro-grids are considered. Furthermore, the ac and the dc micro-grids are coupled through a bidirectional converter, which can act as an inverter or rectifier. The objectives of the proposed power management systems are listed as follows: (i) maximum utilization of renewable energy resources, (ii) satisfying the load power demand in both ac and dc micro-grids, (iii) maintaining state of charge of battery banks in both ac and dc micro-grids, (iv) minimum utilization of the diesel generator, (v) managing the power exchange between the ac and the dc micro-grids, and (vi) managing the power exchange between the hybrid ac/dc micro-grid and the utility grid in the grid-connected mode. In the proposed rule-based power management system, 15 distinct operation modes are considered in both grid-connect and disconnected modes. In the proposed optimization-based power management system, the power flow in the hybrid ac/dc micro-grid is supervised based on solving an optimization problem. It should be remarked that in the design procedure of the optimization-based power management system, uncertainties in the resources output power and generation forecast errors are also taken into account, which leads to a robust optimal power management system. Furthermore, since uncertainties in the resources output power or demanded power profile may result in fluctuations in the dc bus voltage, a two-level controller is used to regulate charge/discharge power of the battery banks in both ac and dc micro-grids. Since solar and wind subsystem failures affect maximum available powers from those resources, the maximum available powers for fault-free and erroneous wind and solar subsystems must also be taken into account in the design procedure. For this purpose, shading and converter faults in the solar subsystem are studied, and a procedure to detect and isolate them is proposed. Lubricant system failure and converter fault in the wind subsystem are also studied, and a procedure to detect and isolate them is proposed. Finally, the tolerance of the proposed optimization-based power management system towards the mentioned faults is considered in the design procedure. Moreover, the tolerance of the proposed optimization-based power management system towards energy storage failure in each micro-gird is also incorporated in the power management system. Effectiveness of the proposed rule-based and optimization-based power management systems is evaluated through extensive simulation runs based on dynamical models of the power resources. Keywords: Hybrid ac/dc micro-grid, Rule-based power management system, Optimization-based power management system, Supervisory controller, Fault detection and isolation, Shading fault, Lubricant system failure, Converter fault, Fault-tolerant control, Optimization, Robustness
