شماره ركورد
34169
پديد آورنده
ياسمن درويش پور
عنوان
مديريت فازي دو لايه انرژي شبكه هيبريد در راه¬آهن برقي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي راه آهن برقي
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/12/21
استاد راهنما
سيد محمد موسوي گزافرودي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
راه آهن
چكيده
بار راهآهن برقي بهصورت متغير با زمان است، اين تغيير بار ميتواند چالشهايي را براي تأمين برق قطار ايجاد كند و نيازمند بالاترين نوع قابليت اطمينان است. استفاده از منابع برق كمكي، راهحل پيشنهادي براي رفع اين چالشها است. نفوذ بيش از حد انرژيهاي تجديدپذير و افزايش نرخ رشد مصرفكنندگان انرژي بهويژه در بخش حملونقل الكتريكي، ضرورت استفاده از منابع انرژي تجديدپذير را بهعنوان يك جايگزين پاك و ايمن براي سوختهاي فسيلي افزايش ميدهد؛ بنابراين استفادة حداكثري از منابع تجديدپذير و قابليت اطمينان نيازمند طراحي نوعي سيستم مديريت انرژي است. در اين پژوهش، سيستم مديريت دو لايهي انرژي مبتني بر منطق فازي به جهت برطرفكردن چالشهاي مذكور پيشنهاد ميشود. سيستم مديريت انرژي فازي (FEMS) پيشنهادي، تأمين برق راهآهن برقي را با استفاده از سيستم فتوولتائيك (PV)، سيستم ذخيرهساز (باتري) و با درنظرگرفتن شبكه اصلي، به طور كارآمد و پايدار، در يكريز شبكه DC مديريت ميكند. بار راهآهن برقي باتوجهبه ديناميك قطار شبيهسازي شده و انرژي موردنياز توسط موتور الكتريكي از FEMS درخواست ميشود. لايهي اول FEMS، وظيفهي رديابي حداكثر نقطهي توان در PV و همچنين بررسي وضعيت شارژ باتري و حداكثر استفاده از سلامت باتري را بر عهده دارد. لايهي دوم FEMS، با بهرهگيري از منطق فازي، سعي در بيشينهسازي استفاده از شبكه هيبريد و تعادل بار دارد. در اين پژوهش، براي رديابي نقطه حداكثر توان خروجي آرايهي خورشيدي از الگوريتم جستجوي گرانشي (GSA) استفاده شده است و با تحليل و شبيهسازي، نتايج بهدستآمده با روشهاي ديگر مقايسه شده و مورد ارزيابي قرار گرفته است. همچنين به مطالعه و مدلسازي يك سلول باتري ليتيوم - يوني در نرمافزار MATLAB پرداخته شده است. مدل ارائه شده بر پايه مدل مدار معادل باتريهاي ليتيوم - يوني بنا شده است. علاوه بر اين، از روش شمارش كولن براي تخمين وضعيت شارژ باتري استفاده شد. اين روش با اندازهگيري جريان عبوري از باتري، ميزان شارژ باقيمانده در آن را تخمين ميزند. براي تعيين ظرفيت اندازه مناسب و بهينه سيستم ذخيرهسازي باتري، از الگوريتم مؤثري با نام الگوريتم اندازه باتري (BSA) در اين كار استفاده شده است. نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه FEMS پيشنهادي، ميتواند تأمين برق راهآهن برقي را با استفاده از منابع تجديدپذير و شبكه اصلي، به طور كارآمد و پايدار مديريت كند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/17
عنوان به انگليسي
Fuzzy two-layer energy management of hybrid network in electric railway
تاريخ بهره برداري
11/23/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ياسمن درويش پور
چكيده به لاتين
The load of the electric railway is time-varying, this load change can create challenges for the power supply of the train and requires the highest type of reliability. The use of auxiliary power sources is the proposed solution to overcome these challenges. The excessive penetration of renewable energies and the increasing growth rate of energy consumers, especially in the electric transportation sector, increase the necessity of using renewable energy sources as a clean and safe alternative to fossil fuels; therefore, maximum use of renewable resources and reliability requires the design of a type of energy management system. In this research, a two-layer energy management system based on fuzzy logic is proposed to overcome the aforementioned challenges. The proposed fuzzy energy management system (FEMS) manages the power supply of the electric railway using a photovoltaic (PV) system, a storage system (battery) and, taking into account the main grid, efficiently and sustainably, in a DC microgrid. The electric railway load is simulated according to the train dynamics and the energy required by the electric motor is requested from the FEMS. The first layer of the FEMS is responsible for tracking the maximum power point in the PV and also checking the battery charging status and maximum use of the battery health. The second layer of the FEMS, using fuzzy logic, tries to maximize the use of the hybrid network and load balancing. In this research, the gravity search algorithm (GSA) has been used to track the maximum power output point of the solar array, and the results obtained have been compared and evaluated with other methods through analysis and simulation. A lithium-ion battery cell has also been studied and modeled in MATLAB software. The presented model is based on the equivalent circuit model of lithium-ion batteries. In addition, the Coulomb counting method was used to estimate the battery charging status. This method estimates the amount of remaining charge in it by measuring the current flowing through the battery. To determine the appropriate and optimal size capacity of the battery storage system, an effective algorithm called Battery Sizing Algorithm (BSA) is used in this work. The results of this research show that the proposed FEMS can efficiently and sustainably manage the power supply of electric railways using renewable resources and the main grid.
كليدواژه هاي فارسي
ريزشبكه DC , سيستم مديريت انرژي , كنترلر منطق فازي , بار راهآهن برقي
كليدواژه هاي لاتين
fuzzy logic controller , energy management system , electric railway load , DC microgrid
Author
Yasaman Darvishpour
SuperVisor
Sayed Mohammad Mousavi-Ghazafroudi