مجله علمی  رایانش نرم و فناوری اطلاعات

مجله علمی رایانش نرم و فناوری اطلاعات

کنترل هوشمند فیلتر اکتیو سری به منظور بهبود کیفیت توان الکتریکی در شبکه های قدرت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسنده
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین، اسفراین، ایران.
چکیده
امروزه با کاربرد وسیع ادوات الکترونیک قدرت و مبدل‌های صنعتی و نیز بارهای حساسی که به منابع ولتاژ ایده‌آل سینوسی احتیاج دارند، بحث کیفیت توان از اهمیت بالایی برخوردار شده است. از راهکارهای حذف هارمونیک‌های ولتاژ در شبکه‌های قدرت استفاده از فیلتر اکتیوهای سری است. این فیلترها با جبران‌سازی ولتاژ، سعی در رساندن یک ولتاژ با کیفیت مطلوب به بارها را دارند. یکی از مهم‌ترین قسمت‌های فیلتر اکتیو سری، بخش کنترلی آن است. در بخش کنترل، هدف تولید سیگنال‌های ولتاژ مرجع است که برای تولید پالس‌های کلید‌زنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد سریع و مطلوب بخش تولید سیگنال‌های مرجع از اهمیت بالای برخوردار است. در روش‌های کلاسیک، برای تعیین ضریب‌های کنترل‌کننده‌های تناسبی-انتگرالی مرسوم، از روش سعی و خطا استفاده  می‌شود که امری زمان‌بر، به همراه خطا و با ماهیتی استاتیکی است. در این مقاله، از کنترل‌کننده‌‌ی هوشمند مبتنی‌بر هوش هیجانی  به‌جای کنترل‌کننده‌های مرسوم کلاسیک استفاده می‌شود. با خود تنظیم بودن ضریب‌های کنترل‌کننده، مشکل تنظیم آن‌ها که به‌صورت سعی و خطا و با یک مقدار ثابت تعیین می‌شدند، برطرف می‌شود. مدل پیشنهادی در بخش سیمولینک نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی مؤید رفتار پایدار و قابل قبول مدل پیشنهادی هستند.
کلیدواژه‌ها

[1] عباس کتابی و ایمان صادق‌خانی (مترجمان)، هیروفومی آکاگی، ادسون هیروکازو و ماریسیو آردس (نویسندگان)، «تئوری توان لحظه‌ای و کاربرد آن در بهبود کیفیت توان»، انتشارات مرسل، کاشان، 1390.
[2] محسن فرشاد، کارو لوکاس (استاد راهنما)، «مدل‌سازی و کنترل هوشمند موتور سوئیچ رلوکتانس برای کاربرد ماشین لباسشویی»، پایان‌نامه‌ دکتری تخصصی، دانشگاه تهران، دانشکده‌ی فنی، دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر، شهریور 1385.
[3] مجید نیری‌پور، علی یزدانیان، مصطفی محمدیان و حمیدرضا محمدی، «تجزیه و تحلیل، طراحی و کنترل فیلتر فعال موازی سه فاز با استفاده از روش کنترل مد لغزشی و فیدبک انرژی»، نشریه مهندسی برق و کامپیوتر ایران، صفحه 32-40، سال 5، شماره 1، بهار 1386.
[4] حجت مویدی‌راد، محسن فرشاد و محمدعلی شمسی‌نژاد، «مقاوم‌سازی و بهبود عملکرد درایو موتور القایی در قبال تغییرات شایع پارامترهای موتور در حین کار با استفاده از کنترل‌کننده‌ی هوشمند مبتنی‌بر یادگیری عاطفی»، مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران، دوره 14، شماره 1، صفحات 103-118، بهار 1396.
[2] M. Farshad, “Modeling and intelligent control of a switched reluctance motor for washing machine applications,” Ph.D. dissertation, Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tehran, Sep. 2006.
[3] M. Niryipour, A. Yazdaniyan, M. Mohammadian, and H. R. Mohammadi, “Analysis, design, and control of three-phase parallel active filter using sliding mode control and energy feedback,” Iranian Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 5, no. 1, pp. 32–40, Spring 2007.
[4] H. Mowidi-Rad, M. Farshad, and M. A. Shamsi-Nejad, “Robust control and performance enhancement of induction motor drive under parameter variations using an affective learning-based intelligent controller,” Iranian Journal of Electrical and Electronics Engineering, vol. 14, no. 1, pp. 103–118, Spring 2017.
[5] S. K. Prince, K. P. Panda, M. Patowary, and G. Panda, “FPA tuned extended Kalman filter for power quality enhancement in PV integrated shunt active power filter,” Proc. 2019 Int. Conf. Computing, Power and Communication Technologies (GUCON), New Delhi, India, pp. 257–262, 2019.
[6] K. Kalyan, M. S. Rao, and S. Gawre, “Improvement of power quality using series active power filter (SAPF),” Proc. 2020 IEEE Int. Students’ Conf. Electrical, Electronics and Computer Science (SCEECS), Bhopal, India, pp. 1–5, 2020.
[7] M. Jalil and A. Amiri, “An effective structure of three-phase parallel hybrid active power filter for accurate harmonic elimination,” Proc. 2020 15th Int. Conf. Protection and Automation of Power Systems (IPAPS), Shiraz, Iran, pp. 123–129, 2020.
[8] Y. Wan, J. Qu, and Y. Jiang, “Multi-objective optimal design of hybrid active power filter based on genetic particle swarm composite algorithm,” Proc. 2018 IEEE 4th Information Technology and Mechatronics Engineering Conf. (ITOEC), Chongqing, China, pp. 715–719, 2018.
[9] B. Amini, H. Rastegar, and M. Pichan, “A new fractional-order proportional-resonant control of shunt active power filter based on genetic algorithm optimization,” IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron., vol. 12, no. 5, pp. 4612–4622, Oct. 2024.
[10] P. Salmerón and S. P. Litrán, “Improvement of the electric power quality using series active and shunt passive filters,” IEEE Trans. Power Del., vol. 25, no. 2, pp. 1058–1067, Apr. 2010.
[11] I. Ghadbane, K. Belhouchet, and A. Zorig, “Series active filter using seven-level packed U-cell converter for power quality enhancement,” Studies in Engineering and Exact Sciences. (SEES), vol. 5, no. 1, pp. 3178–3198, Jun. 2024.
[12] S. B. Anawade and A. A. Kale, “Series active power filter (SAPF) for power quality improvement,” Proc. 2022 Int. Conf. Interdisciplinary Research in Technology and Management (IRTM), Kolkata, India, pp. 1–9, 2022.
[13] H. Akagi, “Active harmonic filters,” Proc. IEEE, vol. 93, no. 12, pp. 2128–2141, Dec. 2005.
[14] T. Toumi, A. Allali, A. Meftouhi, O. Abdelkhalek, A. Benabdelkader, and M. Denai, “Robust control of series active power filters for power quality enhancement in distribution grids: Simulation and experimental validation,” ISA Trans., vol. 107, pp. 350–359, 2020.
[15] R. A. Hooshmand and M. T. Esfahani, “A new combined method in active filter design for power quality improvement in power systems,” ISA Trans., vol. 50, no. 2, pp. 150–158, Apr. 2011.
[16] S. George and V. Agarwal, “Optimum control of selective and total harmonic distortion in current and voltage under nonsinusoidal conditions,” IEEE Trans. Power Del., vol. 23, no. 2, pp. 937–944, Apr. 2008.
[17] H. Moayedirad and M. A. Shamsi-Nejad, “A new emotional intelligent adaptive system for controlling the proposed sensorless induction motor drive with dual stator winding based on a ten-switch converter in low speed range,” Expert Syst. Appl., vol. 249, no. B, p. 123651, Sep. 2024.
[18] H. Yang and S. Ren, “A practical series–shunt hybrid active power filter based on fundamental magnetic potential self-balance,” IEEE Trans. Power Del., vol. 23, no. 4, pp. 2089–2096, Oct. 2008.
[19] J. Moren and C. Balkenius, “A computational model of emotional learning in the amygdala,” in Proc. 6th Int. Conf. Simulation of Adaptive Behaviour (SAB), Cambridge, MA, USA, 2000, pp.115-124.
[20] Database Center for Life Science (DBCLS). [Online]. Available: http://lifesciencedb.jp/?lng=en
[21] J. Hu and B. Wu, “New integration algorithms for estimating motor flux over a wide speed range,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 13, no. 5, pp. 969-977, Sep. 1998.
[22] M. D. Qutubuddin and N. Yadaiah, “Modeling and implementation of brain emotional controller for permanent magnet synchronous motor drive,” Eng. Appl. Artif. Intell., vol. 60, pp. 193–203, Apr. 2017.