DESIGN AND DEVELOPMENT OF FREQUENCY REGULATION SCHEME FOR MICROGRIDS

DESIGN AND DEVELOPMENT OF FREQUENCY REGULATION SCHEME FOR MICROGRIDS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
G201706610_M.S. Thesis_.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 23 March 2022.

Download (10MB)

Arabic Abstract

في السنوات الأخيرة، أصبحت شبكات الطاقة المصغرة (MGs) أكثر شهرة بسبب مرونتها وبساطتها في دمج مصادر الطاقة المتجددة غير المستقرة، مثل الطاقة الشمسية. من أجل زيادة تغلغل الطاقة المتجددة في شبكات الطاقة المصغرة، من الضروري التأكد من استقرار شبكات الطاقة المصغرة في حالة وجود أي اختلافات غير متوقعة مع وجود موارد الطاقة المتجددة. يمكن وصف شبكات الطاقة المصغرة على أنها أنظمة طاقة صغيرة الحجم قادرة على العمل في كل من أوضاع التشغيل، شبكات الطاقة المصغرة المرتبط بالشبكة وشبكات الطاقة المصغرة الغير مرتبطة بالشبكة. شبكات الطاقة المصغرة تعاني من اضطرابات بسبب العديد من الأسباب. تشمل هذه الاضطرابات فقدانًا مفاجئًا لتوليد الطاقة، ونقص القصور الذاتي، والحمل المفاجئ، وتغيير وضع التشغيل من عدم الارتباط بالشبكة إلى حالة الارتباط بالشبكة والعكس. يمثل استرداد تردد شبكات الطاقة المصغرة تحديًا بسبب القصور الذاتي المنخفض، والسلوك المتقطع لموارد الطاقة المتجددة وصغر حجم شبكات الطاقة المصغرة مقارنة بنظام الطاقة التقليدي. يمكن أن تحل المكثفات الفائقة / وحدات تخزين الطاقة الهجينة جنبًا إلى جنب مع تقنية التحكم المناسبة العديد من المشكلات في شبكات الطاقة المصغرة، وإحدى هذه المشكلات الكبيرة هي تذبذب التردد. تم تطوير وحدة تحكم تكاملي نسبي تكيفية (API) تعتمد على المنطق الضبابي (FL) للتحكم في استجابة المكثفات الفائقة/ وحدات تخزين الطاقة الهجينة من أجل تنظيم تردد شبكة الطاقة المصغرة والحفاظ عليه ضمن الحدود المسموح بها. تم تنفيذ سيناريوهات مختلفة للتحقق من فاعلية تقنية التحكم المطورة جنباً إلى جنب مع أنظمة تخزين الطاقة. وجد ان كل من وحدة التحكم التكاملي النسبي التكيفية المستندة على المنطق الضبابي و وحدة التحكم التكاملي النسبي فعالين في تنظيم التردد وإبقائه ضمن الحدود المسموح بها من خلال التحكم في استجابة المكثفات الفائقة و وحدات التخزين الهجينة. ومع ذلك، تم اكتشاف ان على وحدة التحكم التكاملي النسبي التكيفية المستندة على المنطق الضبابي متفوقة على وحدة التحكم التكاملي النسبي من حيث التنظيم السريع للتردد في بعض السيناريوهات وتوفير الطاقة بشكل سلس للأحمال.

English Abstract

In recent years, MicroGrids (MGs) are becoming more popular due to its resiliency and simplicity of integrating unstable renewable energy sources, such as solar energy. In order to increase the renewable energy penetration to the MG, it is essential to be certain about the MG stability in case of any unpredictable variations with the existence of renewable energy resources. MGs can be described as small-scale power systems capable of functioning in both operation modes the grid-tied MG and islanded MG. MGs encounter disturbances because of several reasons. These disturbances include a short circuit, sudden loss of power generation, unexpected connection of a big load, and change of operation mode to islanded/grid-connected. MGs frequency recovery is challenging because of the low inertia of the MGs, intermittent behavior of renewable energy resources and the small size of the MGs when compared to conventional power system. Supercapacitors/HESS along with a proper control technique can solve many issues in MGs, one of these big issues is frequency variations. An Adaptive Proportional-Integral (API) controller based on Fuzzy Logic (FL) is developed to control the response of supercapacitor/HESS in order to regulate the MG frequency and maintaining it within the allowable limits. Different scenarios were implemented to verify the effectiveness of the developed control technique along with the energy storage systems. Both the FL based API controller and PI controller found to be effective in regulating the frequency and keeping it within the allowable limits by controlling the response of the supercapacitor and the HESS. However, the FL based API controller is found to be superior to the PI controller in terms of quick frequency regulation in some scenarios and smooth power delivery to the loads.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Electrical
Department: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Khalid, Muhammad
Committee Members: El-Amin, Ibrahim and AL-Ismail, Fahad
Depositing User: ALI AL SHEHRI (g201706610)
Date Deposited: 25 Mar 2021 11:31
Last Modified: 25 Mar 2021 11:31
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141843