یک ساختار جدید مبدل منبع امپدانسی کاهنده-افزاینده از نوع مبدل Z-H

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

در این مقاله، یک ساختار جدید برای مبدل منبع امپدانسی کاهنده-افزاینده از نوع Z-H پیشنهاد می‌شود. مبدل پیشنهادی مشابه مبدل‌های منبع امپدانسی و Z-H مرسوم دارای دو شبکه منبع امپدانسی LC می‌باشد. یکی از مزایای ساختار پیشنهادی این است که بدون هیچ تغییری در مدار قدرت این مبدل‌، می‌توان از آن در انواع تبدیل‌های dc/dc، dc/ac و ac/ac استفاده کرد. برای استفاده از این ساختار در انواع تبدیلات، تنها کافی است که روش کنترلی تغییر داده شود. این ویژگی منحصر به فرد ساختار پیشنهادی مشابه با مبدل‌های ماتریسی است. از مزایا‌ی دیگر مبدل پیشنهادی می‌توان به سادگی ساختار، قابلیت کاهندگی و افزایندگی و داشتن شکل‌موج‌های ولتاژ و جریان با ریپل کم اشاره کرد. با توجه به قابلیت‌های ذکر شده در فوق برای مبدل پیشنهادی، این مبدل می‌تواند در کاردبرهایی نظیر اتصال منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه، کنترل سرعت ماشین‌های القایی، خودروهای برقی و غیره مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله، تحلیل کاملی از مبدل‌ پیشنهادی در تبدیل dc/dc با جزئیات و روابط ریاضی ارایه می‌شود. علاوه بر این، مقادیر ریپل سلف‌ها و خازن‌ها برای ساختار پیشنهادی محاسبه می‌گردند. یک روش کنترلی مناسب نیز ارایه می‌گردد. هم چنین، تلفات توان و راندمان مبدل پیشنهادی نیز محاسبه می‌شوند. نتایج آزمایشگاهی صحت عمل‌کرد و کارایی مبدل‌ پیشنهادی را مجدداً تایید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     N. Troy, E. Denny, M. O'Malley, “Base-load cycling on a system with significant wind penetration,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 25, no. 2, pp. 1088-1097, 2010.
[2]     J. D. Maddaloni, A. M. Rowe, G. C. van Kooten, “Wind integration into various generation mixtures,” Renewable Energy, vol. 34, no. 3, pp. 807-814, 2009.
[3]     H. Khorramdel, B. Khorramdel, M. T. Khorrami, H. Rastegar, “A multi-objective economic load dispatch considering accessibility of wind power with here-and-now (HN) approach”, J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 2 no. 1, pp. 49-59, 2014.
[4]     P. Siano, “Demand response and smart grids-A survey,” Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 30, pp. 461-478, 2014.
[5]     H. Holttinen, A. Tuohy, M. Milligan, E. Lannoye, V. Silva, S. Muller, “The flexibility workout: managing variable resources and assessing the need for power system modification,” IEEE Power Energy Mag., vol. 11, no. 6, pp. 53-62, 2013. 
[6]     G. Papaefthymiou, K. Grave, K. Dragoon, “Flexibility options in electricity systems,” 2014. Report. Available at: http://www.ecofys.com/en/pub-lication/ flexibility-options-in-electricity-systems/.     
[7]     K. Afshar, A. S. Gazafroudi, “Application of stochastic programming to determine operating reserves with considering wind and load uncertainties,” J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 1, no, 2, pp. 96-109, 2013.
[8]     K. Dietrich, J. M. Latorre, L. Olmos, A. Ramos, “Demand response in an isolated system with high wind integration,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 27, no. 1, pp. 20-29, 2012.
[9]     A. Keane, A. Tuohy, P. Meibom, E. Denny, D. Flynn, A. Mullane, M.  O'Malley, “Demand side resource operation on the Irish power system with high wind power penetration,” Energy Policy, vol. 39, no. 5, pp. 2925-2934, 2011.
[10]   M. Parvani, M. Fotuhi-Firuzabad, “Integrating load reduction into wholesale energy market with application to wind power integration,” IEEE Syst. J., vol. 6, no. 1, pp. 35-45, 2012.
[11]   A. Yousefi, H. C. Iu, T. Fernand, H. Trinh, “An approach for wind power integration using demand side resources,” IEEE Trans. Sustainable Energy, vol. 4, no. 4, pp. 917-924, 2013.
[12]   H. Falsafi, A. Zakariazadeh, S. Jadid, “The role of demand response in single and multi-objective wind-thermal generation scheduling: A stochastic programm-ing,” Energy, vol. 64, pp. 853-867, 2014.
[13]   E. Heydarian-Forushani, M.P. Moghaddam, M.K. Sheikh-El-Eslami, M. Shafie-khah, J.P.S. Catalao, “A stochastic framework for the grid integration of wind power using flexible load approach,” Energy Convers. Manage., vol. 88, pp. 985-998, 2014.
[14]   CAES dispatch modeling. Available online: http://www.smartgrid.gov/sites/default/files/doc/files/Exh%2013.13%20Energy%20Market%20Report%20CES%20Part%203.pdf.
[15]   T. Das, V. Krishnan, J. D. McCalley, “Assessing the benefits and economics of bulk energy storage technologies in the power grid,” Appl. Energy, vol. 139, no. 1, pp. 104-118, 2015.
[16]   D. Pozo, J. Contreras, EE. Sauma, “Unit commitment with ideal and generic energy storage units,” IEEE Trans.  Power Syst., vol. 29, no. 6, pp. 2974-2984, 2014.
[17]   M. Shafie-khah, M. P. Moghaddam, M. K. Sheikh-El-Eslami, J. P. S. Catalao, “Optimised performance of a plug-in electric vehicle aggregator in energy and reserve markets”, Energy Convers. Manage., vol. 97, pp. 393-408, 2015.
[18]   A. El-Zonkoly, “Intelligent energy management of optimally located renewable energy systems incorporating PHEV”, Energy Convers. Manage., vol. 84, pp. 427-435, 2014.
[19]   P. Pinson, H. Madsen, “Benefits and challenges of electrical demand response: A critical review,” Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 39, pp. 686-699, 2014.
[20]   J. Aghaei, M. I. Alizadeh, “Demand response in smart electricity grids equipped with renewable energy sources: A review,” Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 18, pp. 64-72, 2013.
[21]   M. Y. Suberu, M. W. Mustafa, N. Bashir, “Energy storage systems for renewable energy power sector integration and mitigation of intermittency,” Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 35, pp. 499-514, 2014.
[22]   H. Zhao, Q. Wu, S. Hu, H. Xu, C. N. Rasmussen, “Review of energy storage system for wind power integration support,” Appl. Energy, vol. 137, pp. 545-553, 2015.
[23]   H. A. Aalami, M. P. Moghaddam, G. R. Yousefi, “Modeling and prioritizing demand response programs in power markets,” Electr. Power Syst. Res., vol. 80, no. 4, pp. 426-435, 2010.
[24]   H. A. Aalami, M. P. Moghaddam, G. R. Yousefi, “Demand response modelling considering interruptib-le/curtailable loads and capacity market programs,” Appl. Energy, vol. 87, no. 1, pp. 243-250, 2010.  
[25]   H. A. Aalami, M. P. Moghaddam, G. R. Yousefi, “Evaluation of nonlinear models for time-based rates demand response programs,” Int. J. Electric. Power Energy Syst., vol. 65, pp. 282-290, 2015.
[26]   M. Nikzad, B. Mozafari, M. Bashirvand, S. Solaymani, A. M. Ranjbar, “Designing time-of-use program based on stochastic security constrained unit commitment considering reliability index”, Energy, vol. 41, no. 1, pp. 541-548, 2012.
[27]   A. Abdollahi, M. P. Moghaddam, M. Rashidinejad, M. K. Sheikh-El-Eslami, “Investigation of economic and environmental-driven demand response measures incorporating UC,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 3, no. 1, pp. 12-25, 2012.
[28]   M. Parvania, M. Fotuhi-Firuzabad, M. Shahidehpour, “Assessing impact of demand response in emission-constrained environments,” Proc. of the IEEE Power and Energy Society General Meeting, pp. 1-6, 2011.
[29]   The IEEE reliability test system-1996. IEEE Trans. Power Syst., vol. 14, pp. 1010-1020, 1999.
[30]   H. A. Aalami, S. Nojavan, “Energy storage system and demand response program effects on stochastic energy procurement of large consumers considering renewable generation,” IET Gener. Transm. Distrib., vol. 10, no. 1, pp. 107-114, 2016.