شماره ركورد
34943
پديد آورنده
افشين حسني
عنوان
كنترل هوشمند ريزشبكه ACجزيرهاي با استفاده از شبكههاي عصبي عميق
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
برق قدرت
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1405/02/22
استاد راهنما
دكتر حسين حيدري
استاد مشاور
نداشتم
دانشكده
برق
چكيده
عملكرد پايدار و كارآمد ريزشبكههاي AC در حالت جزيرهاي، مستلزم يك ساختار كنترلي سلسلهمراتبي قوي است. در اين ساختار، كنترل اوليه (مبتني بر مكانيزمهايي مانند افتيV-I يا P-f/Q-V) مسئول پايداري آني و تقسيم اوليهي بار است، اما بهطور ذاتي منجر به خطاهاي ولتاژ و فركانس در حالت ماندگار ميشود. براي جبران اين خطاها، از كنترل ثانويهي توزيعشدهي مبتني بر الگوريتم اجماع استفاده ميشود. با اين حال، كارايي اين الگوريتمها وابستگي حياتي به شبكههاي ارتباطي سريع و بدون تأخير دارد و اين امر در عمل به يك نقطهضعف آسيبپذير تبديل و سرعت بازيابي سيستم را محدود ميكند. از سوي ديگر، حلقههاي كنترل داخلي مرسوم مبتني بر كنترلرهاي خطي (نظير PI) نيز در مواجهه با ديناميكهاي غيرخطي و سريع ريزشبكه، از سرعت و انعطاف كافي برخوردار نيستند و اين خود عاملي در كاهش كيفيت توان و پايداري گذرا محسوب ميشود.
در اين پژوهش، يك چارچوب كنترلي نوين، توزيعشده و مبتني بر يادگيري عميق ارائه شده است كه در آن، ابتدا يك روش كنترل ثانويه بهبوديافته بر پايه اصلاح همزمان و بهينه دو پارامتر مستقل شيب و آفست در مشخصه افتي توسعه يافته است؛ رويكردي كه در مقايسه با روشهاي تكپارامتره، درجات آزادي بيشتري براي تنظيم دقيق ولتاژ و فركانس فراهم ميآورد. سپس با بهرهگيري از خروجيهاي بهينه اين ساختار بهعنوان دانشپايه مرجع، شبكههاي عصبي عميق(DNN) آموزش داده شدند تا وظايف كنترل اوليه و ثانويه را بازتوليد نمايند، بهگونهاي كه وابستگي شديد به تبادل اطلاعات در لايه ثانويه كم شده و سيستم در برابر تأخيرهاي ارتباطي مقاوم گردد در ادامه، بهمنظور دستيابي به يك مدل يادگيري پايدار و قابل تعميم، چندين رويكرد پيادهسازي و توليد داده مورد ارزيابي قرار گرفت و پس از تحليل تطبيقي عملكرد آنها، ساختار داده و سناريوي آموزشي بهينه انتخاب شد. دادههاي حاصل از اين فرآيند بهعنوان مرجع رفتاري سيستم مورد استفاده قرار گرفت و شبكههاي عصبي عميق بهصورت هدفمند آموزش داده شدند تا وظايف كنترلي را بازتوليد كنند. در گام نهايي و براي دستيابي به بالاترين سرعت پاسخ در سطح اجرا، خروجيهاي هماهنگ اين دو كنترلر هوشمند، بهصورت يكپارچه به يك حلقه كنترل داخلي هوشمند (IICL) مبتني بر يك مدل DNN وارد ميشوند. اين IICL به عنوان يك عملگر غيرخطي و فوقسريع، جايگزين كنترلرهاي خطي مرسوم در توليد سيگنالهاي PWM ميشود. اين جايگزيني امكان تعقيب سريعتر، ميراتر و دقيقتر مرجعهاي كنترلي پيچيده را فراهم آورده و بهطور مستقيم به ارتقاي پايداري ديناميكي و كيفيت توان منجر ميشود. ارزيابيهاي جامع شبيهسازي بر روي يك ريزشبكهي آزمون، برتري همزمان چارچوب پيشنهادي را در افزايش سرعت پاسخ، كاهش نوسانات، تنظيم دقيقتر ولتاژ و فركانس، و تقسيم بار عادلانهتر به وضوح نشان ميدهد. مزيت مقاومت در برابر تأخيرهاي ارتباطي نيز به عنوان يك قابليت ذاتي و ارزشافزودهي اين معماري تأييد ميگردد. اين پژوهش با تلفيق نوآوري در مكانيزم كنترلي (اصلاح دوپارامتره) و بهكارگيري هوشمند يادگيري عميق در يك معماري توزيعشده، مسيري نوين به سوي ريزشبكههاي نسل آينده ميگشايد كه در آنها پايداري، كارايي و انعطافپذيري به سطحي كيفيتر ارتقا يافته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/19
عنوان به انگليسي
Intelligent Control of Islanded AC Microgrids Using Deep Neural Networks
تاريخ بهره برداري
5/14/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
افشين حسني
چكيده به لاتين
The stable and efficient operation of islanded AC microgrids requires a robust hierarchical control structure. In this structure, primary control (based on mechanisms such as V-I or P-f/Q-V droop) is responsible for instantaneous stability and initial load sharing, but inherently leads to steady-state voltage and frequency errors. To compensate for these errors, distributed secondary control based on consensus algorithms is employed. However, the effectiveness of these algorithms critically depends on fast, delay-free communication networks – a vulnerability that limits the systemʹs recovery speed in practice. On the other hand, conventional inner control loops based on linear controllers (e.g., PI) lack sufficient speed and flexibility when facing the nonlinear and fast dynamics of the microgrid, which in turn degrades power quality and transient stability.
In this research, a novel, distributed deep learning-based control framework is proposed. First, an improved distributed secondary control method is developed based on the simultaneous and optimal adjustment of two independent parameters – slope and offset – of the droop characteristic. Compared to single-parameter methods, this approach provides greater degrees of freedom for precise voltage and frequency regulation. Then, using the optimal outputs of this structure as reference knowledge, Deep Neural Networks (DNNs) are trained to reproduce primary and secondary control tasks, thereby reducing dependence on information exchange in the secondary layer and making the system resilient to communication delays. Subsequently, to achieve a stable and generalizable learning model, several data generation and implementation approaches are evaluated. Following a comparative analysis of their performance, the optimal data structure and training scenario are selected. The data obtained from this process serve as the systemʹs behavioral reference, and DNNs are purposefully trained to reproduce control tasks. In the final step, to achieve the highest response speed at the execution level, the coordinated outputs of these two intelligent controllers are integrally fed into an Intelligent Inner Control Loop (IICL) based on a DNN model. This IICL, acting as a nonlinear and ultra-fast actuator, replaces conventional linear controllers in generating PWM signals. This replacement enables faster, more damped, and more accurate tracking of complex control references, directly enhancing dynamic stability and power quality. Comprehensive simulation evaluations on a test microgrid clearly demonstrate the simultaneous superiority of the proposed framework in terms of increased response speed, reduced oscillations, more precise voltage and frequency regulation, and fairer load sharing. The advantage of resilience against communication delays is also confirmed as an inherent and value-added capability of this architecture. By integrating innovation in the control mechanism (two-parameter adjustment) and the intelligent application of deep learning in a distributed architecture, this research opens a new path toward next-generation microgrids in which stability, efficiency, and flexibility are elevated to a higher qualitative level.
كليدواژه هاي فارسي
ريزشبكه , كنترل اوليه
كليدواژه هاي لاتين
Microgrid , Primary Control
Author
Afshin Hasani
SuperVisor
Hossein Heidari