Educational Workshops
* For more information about workshops, please contact: Prof. Mehrdad Tarafdar Hagh (Whatsapp Link)
Title | Presenter(s) | Presenters' Affiliation | Chair of Session |
---|---|---|---|
Sensorless Application of Predictive Control in Drives | J. Rodriguez1, C. Garcia2, A. Davari3 |
Universidad Andres Bello11, Universidad de Talca2, Shahid Rajaee University3 |
Prof. M. Tarafdar Hagh |
Power Quality in transition from traditional to modern power Grids | Y. Naderi | University of Strathclyde | Prof. S. Ghassemzadeh |
The effects of widespread use of power-electronic based DG source on the electric network power quality | M. Youhannayee | Gilan Province Electrical Distribution Co. | Prof. S. Ghassemzadeh |
Modeling of distributed power generation sources electronic converters in matlab software | J. Behkesh | Ardabil Province Electrical Distribution Co. | Prof. M. Tarafdar Hagh |
Implementation Hardware-in-the-loop Simulation to Control of Power Microgrids | S. Roozbehani | University of Khaje Nasir aldin Toosi Jahad Association | Prof. M. Sabahi |
Power Quality Improvement in Distribution Systems Using Inverter-based DERs (IBDERs) | R. Rezvanfar | University of Tabriz | Prof. M. Sabahi |
Electromagnetic Magnetic (EMI) Reduction Techniques in WBG Power Electronic Converters | Mostafa Abarzadeh | SmartD Technologies, Montreal, Canada | Prof. M. Tarafdar Hagh |
Sensorless Application of Predictive Control in Drives
Prof. Jose Rodriguez
Universidad Andres Bello
CHILE
jose.rodriguez@unab.cl
Dr. Cristiran Garcia
Universidad de Talca
CHILE
cristian.garcia@utalca.cl
Dr. Alireza Davari
Shahid Rajaee University
IRAN
davari@sru.ac.ir
Abstract: The model predictive control (MPC) method has shown a successful performance beside the easy implementation in drive applications. In many industries, the sensorless application of the drive system is a necessary demand. Therefore, any successful control method should be easily adoptable for sensorless applications. There are more challenges of sensorless application of model predictive control in compare with the traditional control methods, i.e., field oriented control (FOC), and direct torque control (DTC). The control method is based on the model in the MPC technique and the model of the motor is speed dependent. Thus, the control method is more dependent on the speed. In this tutorial, the tricks and the techniques that have been proposed to overcome this issue will be presented. At first, a short review about the MPC based drives will be presented. Then the sensorless application of the MPC based drives will be reviewed. Afterwards, the challenges and the question points will be mentioned and the solutions for each issue will be covered.
Content:
- Introduction of model predictive control based drives
- Introduction of sensorless drives
- Sensorless application of MPC based drives
- Observer based speed estimation for the predictive model
- Adaptive speed estimation for the predictive method
- Signal injection based speed estimation in predictive methods
- Challenges in sensorless application of MPC in drives
- Speed dependent prediction model
- Sensitivity in low speed performance
- Parameter variation
- Solutions for the challenges of sensorless predictive control of AC motors
- Inherently speed independent prediction model
- Closed loop prediction model
- Robust predictive model
- Finite set position estimation
Power Quality Transition from Traditional Power Systems to Modern Power Networks
Dr. Yahya Naderi
Power Network Demonstration Centre, University of Strathclyde
Glasgow, United Kingdom
Personal webpage
Abstract: Power quality issues has been an active role player in power systems since the appearance of sensitive loads such as computers systems, industrial processers and even protection systems. Power quality issues, other than customer satisfaction level, will have impacts on protection, operation of metering devices, system components aging as well as creating resonances for the power system.
In a future power system, where a majority of devices are connected via power electronics converters, power quality could become a limiting factor for new connections even before thermal or voltage constraints occur (as defined by G54-1/IEEE 519/IEC 61000). In such a future, power quality will need to be planned for in a similar manner to other connection limits, creating a requirement for targeted modelling, forecasting, monitoring and management techniques.
The main differences between power quality definitions in traditional and modern power systems, include the change in the nature of loads, control and protection systems, increased knowledge of customers about the power quality issue and their rights, new challenges as well as new opportunities in this, introduced by modern power system components. In this workshop, after having a brief introduction to the power quality concept, and power quality improvement devices, there will be a discussion on recently introduced power quality improvement devices/techniques as well as different control methods applied in these applications.
New challenges introduced to power systems by integration of renewable energy systems, electrical vehicle charging infrastructure as well as other low carbon technology devices will also be discussed.
Several case studies on application of new solutions for power quality issues will be discussed, and an insight to the real-world power quality issues will be provided. Finally, a set of conclusions, recommendations as well as results from case studies on opportunities and challenges introduced to power systems by modern components, will be provided based on the experimental/simulation results from different industrial/academic projects.
the effects of widespread use of power-electronic based DG source on the electric network power quality
بررسی اثر استفاده گسترده از منابع تولید پراکنده با رابط اینورتری در شبکه های توزیع برق
مهندس مهناز یوحنائی
مدیر دفتر مدیریت مصرف
شرکت توزیع نیروی برق استان گیلان
چکیده: انگیزه های فنی، اقتصادی و زیست محیطی سبب افزایش بهرهگیری از منابع تولید پراکنده (DGs) در شبکههای توزیع گردیده است. تجدید ساختار صنعت برق و خصوصی سازی آن نیز نقش قابل توجهی در افزایش اهمیت منابع تولید پراکنده داشته است. در کنار مزایای فراوان استفاده از واحدهای DG، پیچیده شدن شبکه از نظر طراحی، بهرهبرداری، کنترل و حفاظت از معایب آن محسوب میگردد. اغلب برای اتصال واحد DG به شبکه توزیع از مبدل الکترونیک قدرت استفاده میشود. جهت کاهش ریپل جریان خروجی اینورترها از فیلترهای L، LCو یا LCL استفاده میگردد. فیلترهای LCL علاوه برعملکرد بهتر در حذف فرکانس های بالاچگالی توان بیشتری نیز دارند. اما فیلترهای LC و LCL سبب ایجاد رزونانس در شبکه میگردند. در این پایان نامه حساسیت فرکانس رزونانس، به عوامل مختلف شامل امپدانس سیستم، قدرت اتصال کوتاه شبکه بالا دست و فرکانس کلیدزنی وبه تبع آن فرکانس قطع فیلتر مورد بررسی قرار گرفته و نقش هریک در کاهش یا افزایش فرکانس رزونانس تعیین خواهد شد. با توجه به وجود هارمونیک های مرتبه های مختلف در شبکههای توزیع، رزونانس های با فرکانس پایین مشکلات جدی را ایجاد می نماید. کوچک شدن واحدهای DG و سادگی استفاده از آنها امکان استفاده تعداد زیاد از آنها در شبکه میسر نموده است. در بخش دوم این پایان نامه، اثر استفاده گسترده از منابع تولید پراکنده در شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا شبکه با یک واحد و با مدل نورتن مدلسازی می شود. سپس مدل، برای شبکه با حضور تعداد زیاد واحدهای DG گسترش یافته و رزونانسهای سیستم بررسی شده است. سپس با شبیهسازی سیستم دارای یک و چند واحد DG، مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه سازی در دو قسمت انجام شده است. در قسمت اول تمامی مشخصات منابع تولید پراکنده و فیدرهای اتصال آنها مشابه بوده و در قسمت دوم یکی از پارامترهای اثر گذار بر فرکانس رزونانس یعنی امپدانس خط برای هر فیدر متفاوت انتخاب گردیده است. در پایان جهت بررسی نتایح مورد انتظار در شبکه، شبیهسازی حوزه زمانی آورده شده است.
Modeling of distributed power generation sources electronic converters in matlab software
مدلسازی مبدل های الکترونیک منابع تولید پراکنده قدرت در محیط نرم افزار matlab
مهندس جواد بهکش
مجری طرح
شرکت توزیع نیروی برق استان اردبیل
چکیده: امروزه ادوات الکترونیک و نیمه هادی های نقش بسیار بالای در ادغام منابع تولید پراکنده از جمله سیستم های فتوولتاییک و توربین های بادی در سیستمهای برق را دارد. چالش های بسیار زیادی در خصوص استفاده از ادوات الکترونیک قدرت در شبکه های برق وجود دارد . از جمله این چالش ها کیفیت توان ولتاژ و جریان خروجی مبدل های مورد استفاده در اینگونه منابع می باشد. به دلیل ماهیت غیرخطی ادوات الکترونیک قدرت بکار رفته در ساختار مبدلهای استاتیکی، ایجاد اعوجاج هارمونیکی در شکل موج ولتاژ و جریان خروجی مبدلها اجتنابناپذیر است. بنابراین در صورت استفاده نامناسب از این ادوات و یا کلیدزنی نامناسب آنها، بایستی برای بهبود پارامترهای کیفیت توان و کاهش انتشار هارمونیکی بین مبدل استاتیکی و شبکه توزیع، از فیلترهای بزرگی برای حذف هارمونیک در اجزای منابع تولید پراکنده استفاده میشود.
در این کارگاه برای آشنایی بیشتر شرکت کنندگان مدلسازی انواع مبدل های متعارف در صنعت برای استفاده در ادغام منابع تولید پراکنده در محیط نرم افزار Matlab انجام خواهد شد. سپس فیلتر مناسب برای حذف هارمونیک ها متناسب با استاندارد طراحی خواهد شد . تمامی محدودیت اعمال شده در استانداردهای IEC6100-2-2 و IEEEStd519-2014 و IEEEStd1547 در طراحی این فیلتر هارمونیکی رعایت خواهد شد. سپس نقش انواع مدولاسیون عرض پالس از جمله مدولاسیون سینوسی و بردار فضایی در بهبود کیفیت توان خروجی مبدل ها بررسی خواهد شد. آنالیز FFT شکل موج ولتاژ و جریان خروجی با استفاده از Power Gui نرم افزار انجام خواهد گردید.
در انتها نیز نحوه ادغام یک سیستم فتوولتاییک چند کیلوواتی با استفاده از دو نوع مبدل دو سطحی و سه سطحی در محیط نرم افزار متلب شبیه سازی و تحلیل خواهد شد.
سرفصل مطالب:
- مقدمه در خصوص چالش ها و الزامات فنی و محدودیت های عناصر الکترونیک قدرت و ادوات کلیدزنی
- آشنایی با انواع ادوات نیمه های توان بالا
- مدلسازی اینورترهای منبع ولتاژ دو سطحی در محیط Matlab
- مدلسازی اینورترهای چند سطحی پل H آبشاری شده در محیط Matlab
- مدولاسیون عرض پالس PWM و SVPWM برای مبدل های دو سطحی و سه سطحی
- کاربرد انواع مبدل های در ادغام منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر شامل سیستمهای فتوولتاییک DFIG و PMSG
Implementation Hardware-in-the-loop Simulation to Control of Power Microgrids
پیاده سازی شبیه ساز سخت افزار در حلقه برای کنترل ریزشبکه های قدرت
دکتر سام روزبهانی
معاون پژوهشی
سازمان جهاد دانشگاهی خواجه نصیرالدین طوسی
مهندس رحیم دلاور
عضو گروه پژوهشی تولید برق تجدیدپذیر
سازمان جهاد دانشگاهی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده: کنترل توان در ریزشبکه های قدرت، با هدف ایجاد پایداری ولتاژ و فرکانس در شرایط متصل و منفصل از شبــکه از مسائل اساسی این نوع سیستم ها به حساب می آید. به همین دلیل توسعه سیستم های تست سخت افزاری و نرم افزاری برای کنترل و بهره برداری ریزشبکه های قدرت از اهمیت به سزایی برخوردار است. امروزه یکی از راهکارها برای موضوع مذکور، پیاده سازی سیستم تست سخت افزار در حلقه می باشد. البته از ملزومات سیستم مذکور، اجرای شبیه سازی ریزشبکه در شرایط بلادرنگ است. در این کارگاه آموزشی، ابتدا تعاریف و مفاهیم کنترل ریزشبکه قدرت و سامانه شبیه ساز بلادرنگ سخت افزار در حلقه ارائه می¬شود. سپس از طریق ایجاد یک پروژه نمونه، مدلسازی و کنترل ریزشبکه قدرت در محیط نرم افزار MATLAB، مدلسازی بلادرنگ ریزشبکه قدرت و پیاده سازی کنترل کننده واقعی جهت ایجاد بستر تست سخت افزار درحلقه، ارائه می¬شود. همچنین نتایج سامانه شبیه ساز بلادرنگ سخت افزار در حلقه در انتها مورد بحث قرار خواهد گرفت.
سرفصل مطالب:
- تعاریف و مفاهیم کنترل ریزشبکه قدرت
- تعاریف، کاربردها و مزایای پیاده سازی سامانه شبیه ساز بلادرنگ سخت افزار در حلقه
- ایجاد پروژه نمونه مدلسازی و کنترل ریزشبکه قدرت در محیط نرم افزار MATLAB
- ایجاد مدل بلادرنگ ریزشبکه قدرت و پیاده سازی کنترل کننده واقعی جهت ایجاد بستر تست سخت افزار درحلقه
- ارائه نتایج سامانه شبیه ساز بلادرنگ سخت افزار در حلقه
Power Quality Improvement in Distribution Systems Using Inverter-based DERs (IBDERs)
بهبود کیفیت توان در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی با استفاده از منابع انرژی پراکنده مبتنی بر اینورتر
مهندس رضی رضوان فر
دانشجوی دکتری
دانشگاه تبریز
چکیده: افزایش میزان نفوذ منابع انرژی پراکنده مبتنی بر اینورتر IBDERs، در سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی علاوه بر مزیتهایی فنی و اقتصادی فراوانی که برای سیستم قدرت به همرا دارد، میتواند قابلیتهای جدیدی را برای بهبود کیفیت توان در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی فراهم کند. از جمله IBDERs میتوان به پارکینگ خودروهای برقی و منابع فتوولتائیک اشاره نمود که در سالهای اخیر شبکههای توزیع شاهد افزایش میزان نفوذ آنها بوده است. با کنترل بهینه توان اکتیو و راکتیو جذب یا تزریق شده توسط IBDERs میتوان علاوه بر کاهش تلفات در شبکههای توزیع و همچنین حداکثر کردن بهرهبرداری از منابع انرژی تجدیدپذیر، شاخصهای کیفیت توان از جمله ولتاژ را نیز در شبکههای توزیع بهبود بخشید. در این کارگاه آموزشی ضمن معرفی و مدلسازی IBDERs به بررسی قابلیت آنها در بهبود کیفیت توان در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی پرداخته خواهد شد.
سرفصل مطالب:
- مقدمهای بر منابع انرژی پراکنده مبتنی بر اینورتر و افزایش نفوذ آنها در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی
- مدلسازی منابع انرژی پراکنده مبتنی بر اینورتر
- مسائل مربوط به کیفیت توان در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی با میزان نفوذ بالای منابع انرژی پراکنده
- قابلیتهای منابع انرژی پراکنده مبتنی بر اینورتر در بهبود کیفیت توان در شبکههای توزیع انرژی الکتریکی
Electromagnetic Magnetic (EMI) Reduction Techniques in WBG Power Electronic Converters
Dr. Mostafa Abarzadeh
Senior R&D Power Electronics Engineer
SmartD Technologies, Montreal, Canada
Abstract: Employing the new generation of power electronic switches named as wide band gap (WBG) devices results in high efficiency and high power density power electronic converters. WBG devices including silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) power switches provide lower Rds(ON), higher switching frequency, much lower conduction and switching loss, and higher operating temperature in comparison to the silicon based power switches. These unique features of WBG devices enable power electronic converters to utilize much smaller passive components and cooling system which leads to remarkable increase in power density, efficiency, and reliability of power electronic converters. However, utilizing very high switching frequency in WBG based power electronic converters results in extra electromagnetic interference (EMI) and higher common mode (CM) current and voltage. Hence, in order to overcome these issues in WBG based power electronic converters, advanced and novel methods of EMI reduction techniques are required. Moreover, the mentioned issues can be solved by selecting new optimized inverter configurations and modulation methods. In this workshop, first, a comparison between WBG based and traditional Silicon based power electronic converters will be presented. Second, utilizing WBG devices in some applications such as motor drive, electric vehicles and other applications will be briefly described. Then, EMI in WBG based power electronic converters as well as some examples will be presented. Finally, the state-of-the-art techniques to reduce the EMI in power electronic converters will be discussed and compared.
Content:
- Introduction
- Wide Bandgap (WBG) Devices
- WBG Based Power Electronic Converters
- EMI in WBG Based Power Electronic Converters
- Modelling the EMI in Flyback Converter
- Sample Design of EMI Filter for Flyback Converter
- State-of-the-art Techniques for EMI Reduction in WBG based Power Electronic Converters
- Concept 1: Decreasing the Amplitude of PWM Voltages: Hybrid Multilevel Inverters
- Concept 2: Switching Harmonic Clusters Cancelation: New Configurations of Multilevel Converters + Power Electronics Converter Module (PECM) + Advanced Modulation Techniques
- Concept 3: Hybrid Multilevel Converters + Advanced Filter Configurations
- Concept 4: Filter-less Multilevel Converters: Voltage Level Multiplier Module (VLMM)
- Conclusion