هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

پایداری فرکانسی ریزشبکه روی کشتی از طریق طراحی کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقگیر مرتبه کسری با مشتق متغییر با زمان بهبود یافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تفرش،تفرش،ایران
2 دانشکده مهندسی برق،دانشگاه تفرش،تفرش،ایران
چکیده
در این مقاله، به منظور حفظ پایداری فرکانسی در ریزشبکه روی کشتی، کنترل کننده FOPID با مشتق متغییر با زمان بهبود یافته طراحی شده است. وقتی که یک تغییر بار ناگهانی (پله‌ای) در ریزشبکه جزیره‌ای رخ می‌دهد، ترم مشتق کنترل کننده FOPID یک سیگنال بزرگ و لحظه‌ای تولید می‌کند که باعث آسیب به تجهیزات ریزشبکه روی کشتی می‌شود. در این مقاله، به منظور حفظ پایداری فرکانسی در ریزشبکه روی کشتی و جلوگیری از آسیب وارده به تجهیزات آن، کنترل کننده FOPID با مشتق متغییر با زمان بهبود یافته طراحی شده است. در واقع استفاده از مشتق متغییر با زمان در کنترل کننده FOPID به این دلیل است که از سیگنال بزرگ و لحظه‌ای جلوگیری کند. به منظور تنظیم پارامترهای کنترل کننده پیشنهادی در ریزشبکه روی کشتی از الگوریتم بهینه سازی نهنگ استفاده شده است. الگوریتم بهینه سازی نهنگ به دلیل همگرایی و سرعت بالا و اجتناب از گیر افتادن در بهینه های محلی استفاده شده است. چندین سناریو برای مقایسه عملکرد روش پیشنهادی با کنترل کننده های دیگر مانند کنترل کننده FOPID با مشتق متغییر با زمان بهینه شده با الگوریتم اصلاح شده سینوس-کسینوس، کنترل کننده FOPID و کنترل کننده PID در نظر گرفته شده است. روش پیشنهادی توانسته به میزان 48 درصد حداکثر انحرافات فرکانس ناشی از اغتشاشات وارد بر ریزشبکه روی کشتی را کاهش دهد و همچنین زمان نشست این انحرافات را به میزان 15 درصد بهبود دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The frequency stability of shipboard microgrid through the design of fractional-order proportional-integral-derivative controller with improved time-varying derivative

نویسندگان English

Farhad Amiri 1
Sajad Sadr 2
1 Department of Electrical Engineering, Tafresh University, Tafresh ,Iran
2 Department of Electrical Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran
چکیده English

In this paper, in order to maintain frequency stability in the shipboard microgrid, an improved time-varying derivative FOPID controller is designed. When a sudden (step) load change occurs in the islanded microgrid, the derivative term of the FOPID controller produces a large and instantaneous signal, which causes damage to the shipboard microgrid equipment. In this paper, in order to maintain frequency stability in the shipboard microgrid and prevent damage to its equipment, an improved time-varying derivative FOPID controller is designed. In fact, the use of time-varying derivative in the FOPID controller is to prevent a large and instantaneous signal. In order to adjust the parameters of the proposed controller in the shipboard microgrid, the whale optimization algorithm is used. The whale optimization algorithm is used due to its high convergence and speed and to avoid getting stuck in local optima. Several scenarios are considered to compare the performance of the proposed method with other controllers such as the time-varying derivative FOPID controller optimized with the modified sine-cosine algorithm, the FOPID controller, and the PID controller, and the results show that the proposed method is superior. The proposed method was able to reduce the maximum frequency deviations caused by disturbances on the ship's microgrid by 48% and also improve the settling time of these deviations by 15%. The results show that the proposed controller has a significant advantage over the FOPID and PID methods and even the optimized version with the sine-cosine algorithm.

کلیدواژه‌ها English

Shipboard
Microgrid
Time-varying derivative FOPID controller
Performance improvement

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 23 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 18 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 28 خرداد 1405