پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود ترجمه مقاله توسعه یک آنالیز و کنترل زمان-واقعی مبنی بر FPGA برای واسط های تولید توزیع شده
چکیده__ انرژِ بدست آمده از منابع تجدید پذیر این روزها بسیار مهم شده اند، و این اساسا بدلیل سهم ناچیزشان در تولید گازهای گلخانه ای است. مساله ای که مطرح می شود این است که چطور می توان این منابع جدید را به شبکه های سنتی برق اضافه کرد، بطوری که بازده و قابلیت اطمینان این سیستم های تولید توزیع شده (DG) بیشینه شود. سخت افزار مورد نیاز برای این کار بطور کلی یک اینورتر منبع ولتاژی (VSI) است که یک بار معمولی _مانند کاربردهای تک-فاز مسکونی و تجاری_ را تامین کند. همچنین، فرآیند بهینه سازی نایزمند تجزیه تحلیل های معمولی توان می باشد. این مقاله توسعه و ارزیابی های آزمایشی یک سیستم کنترل توان برای یک VSI متصل به شبکه تک-فاز، شامل تحلیل توان را، با استفاده از یک پردازشگر برای پیاده سازی کنترل _یک مدار “آرایه کیت قابل برنامه ریزی میدان” (FPGA)_ ارایه می دهد. ساختار جدید سخت افزار شبکه عصبی خطی تطبیقی (ADALINE)، پیاده سازی الگوریتم های سیستم قدرت را ممکن ساخته، و همچنین اجازه تحلیل زمان-واقعی هارمونیک های مرتبه-بالا را بدون افزایش دادن ناحیه پیاده سازی مدار FPGA، خواهد داد. این ویژگی ها برای واسط های الکترونیک قدرتی DG جدید ایده آل می باشد، که می توان از آن نه تنها برای فرستادن توان اکتیو، بلکه برای جبران سازی هارمونیک ها و توان راکتیو نیز، استفاده کرد. شبیه سازی و نتایج تجربی طرح های پیشنهادی با فرکانس های ثابت و متغیر نیز، پیوست شده اند تا اعتبار انها مورد تاکید قرار گیرد.
اصطلاحات مربوط__ شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، تولید توان توزیع شده، تجزیه و تحلیل توان، آرایه های منطقی قابل برنامه ریزی، اندازه گیری توان، اعوجاج هارمونیکی کل.
1. مقدمه
این روزها، بهره برداری عظیم از منابع انرژی توزیع شده (DER) مبنی بر منابع تجدید پذیر، برای کاهش مسایل مربوط به انتشار گاز گلخانه ای و نیز برای افزایش قابلیت اطمینان و توانایی سیستم های قدرت واقعی و آینده، بسیار مهم شده است. آنگاه، بهره برداری عظیم از DER توسط دولت ها و صنعت، در سراسر دنیا ارتقا یافته است.
توسعه ی سیستم های با انرژی تجدیدپذیر و فن آوری های شبکه هوشمند، برای ایجاد امکان برای متصل کردن DER به سیستم های قدرت متمرکز شده سنتی، بایسته می باشد. این پیشرفت های فنی، نفوذ بالای تولید توزیع شده (DG) را موجب می شود. همچنین، با گرایش به سمت ماژول های مجتمع هوشمند، به واسط های الکترونیک قدرت جدید برای عملکرد متصل به شبکه نیز، برای لحاظ کردن کنترل توان محلی و عملیات اضافی _مانند حفاظت، تشخیص ایزولاسیون یک بخش، کنترل و تنظیم کیفیت توان، و سیستم تشخیص خودکار_ نیاز می باشد. این تکنیک جدید، بایستی علاوه بر توزیع توان، عملیات مکملی همچون جبران سازی توان راکتیو و هارمونیک ها، و کنترل زمان-واقعی خودکار (در درون وسیله) کیفیت توان، فرکانس، ولتاژ، و توان های اکتیو و راکتیو را نیز لحاظ کند. اطالعات اضافی دقیق در مورد هارمونیک ها نیز، انتخابی نبوده و خاصیتی بسیار مهم است که باید در واسط های الکترونیک قدرت در نظر گرفته شود.
محتوی هارمونیک سیگنال های الکتریکی، معمولا با استفاده از تبدیل فوریه سریع و روش های بازگشتی _مانند کوچکترین مجذور بازگشتی (RLS) و فیلتر کالمن (KF)_ ارزیابی می شود. شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) همچون نورون خطی تطبیقی (ADALINE) و شبکه عصبی عملکرد شعاعی (RBFNN) نیز بکار رفته اند. در تحقیقات اخیر، ردیابی فرکانس و تخمین تعداد مشخیص از هارمونیک ها، با استفاده از حلقه فرکانس-قفل شده انتگرالگیر کلی مرتبه دوم چند-رزونانسی (MSOGI-FLL)، در مرجع [11] و با استفاده از پیاده سازی های DFT در مرجع [12] پیاده سازی شده اند. اشکال اصلی استفاده از روش های نامبرده، پیچیدگی در سخت افزار، و نیز زمان محاسبه طولانی بهنگام وجود پیاده سازی های نرم افزاری، می باشد. بطور کلی در نوشتجات، هنگامی که مانیتورینگ کنترل و کیفیت توان مورد نیاز می باشد، از کاربردهای چند-پردازشگر به منظور برآورده کردن نیازهای زمان-واقعی استفاده می شود، اما پیچیدگی و هزینه های پایانی، در نتیجه آن افزایش می یابد.
بتازگی، در بسیاری از بخش های صنعتی، آرایه گیت قابل برنامه ریزی در میدان (FPGA) هدفی جالب برای کاربردهای جاسازی شده (منظور از جاسازی شده این است که قطعه در داخل سیستم اجرا کننده جاسازی شود، بطوری که مجموعه را از نزدیک کنترل کند) می باشد، زیرا ساختار موازی آن زمان اجرا را کاهش می دهد. این ویژگی زمانی بارزتر می شود که پیاده سازی سخت افزاری مد نظر باشد.
با در نظر گرفتن همه ویژگی های مهم نامبرده که برای ممکن ساختن متصل کردن DER به سیستم قدرت مورد نیاز می باشد، این مقاله توسعه و معتبر سازی تجربی یک آنالیز و کنترل توان مبنی بر FPGA یک واسط DG را اریه می دهد. الگوریتم های کنترلی و اندازه گیری ها، از ساختارهای سخت افزاری ناب ADALINE _همان طور که در مراجع [19] و [20] آرده شد، استفاده می کنند. الگوریتم های ارایه شده، توسط تولید کننده Xilinx-System و موسسه ISE برای تولید فایلی بیتی، در یک مدار FPGA پیاده سازی شده، و بطور تجربی با استفاده از IGBT VSI متصل به شبکه ارزیابی شدند. کاربرد ارزابی شده، شامل عملیات جاسازی شده زیر می باشد: ردیابی زمان-واقعی دامنه، زاویه فاز، و فرکانس ولتاژ بهره برداری، همگام سازی و کنترل توان یک VSI تکفاز متصل به شبکه، تخمین و کنترل زمان-واقعی طیف های ولتاژ و جریان، و اعوجاج هارمونیکی کل. همه عملیت نامبرده، تنها در یک FPGA مجتمع شده اند.
این مقاله، بصورت زیر ترتیب یافته است. بخش 2، چند ملاحظات پیاده سازی سخت افزاری و نرم افزاری برای تخمین هارمونیک های زمان-واقعی را ارایه می دهد. توسعه ی طرح های ADALINE برای تخمین هارمونیک ها با استفاده از یک FPGA در بخش 3 نشان داده شده است. همگام سازی و کنترل VSI، و ارزیابی بهره برداری منابع FPGA به ترتیب در بخش های 4 و 5 ارایه شده اند. نتایج تجربی در بخش 6 جمع آوری شده، و ملاحظات نتیجه شده در بخش 7 آورده شده اند.
IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 27, NO. 3, AUGUST 2012 1343
Development of a FPGA Based Real-Time
Power Analysis and Control for Distributed
Generation Interface
Alben Cardenas, Member, IEEE, Cristina Guzman, Student Member, IEEE, and
Kodjo Agbossou, Senior Member, IEEE
Abstract—Energy coming from renewable sources has become
very important nowadays, mainly because of their negligible
contribution to greenhouse gas generation. A problem that then
arises is how to integrate these new sources into a traditional
power grid, in such a manner as to maximize the efficiency and
reliability of this new distributed generation (DG) system. The
hardware to do that is generally a voltage source inverter (VSI)
that supplies a common load, as in single-phase residential and
commercial applications. The optimizing process requires, of
course, the usual power analysis. This paper presents the development and the experimental evaluation of a power control
system for a single-phase grid-connected VSI including the power
analysis using as processor for the control implementation a
field-programmable gate array (FPGA) circuit. New hardware
structures of adaptive linear neural networks (ADALINE) allow
the implementation of power control algorithms and have also
permitted the real-time analysis of the high-order harmonics
without increasing the implementation area of the FPGA circuit.
These features are ideal for novel DG power electronics interfaces
that could be used not only for active power dispatch but also
for harmonics and reactive power compensation. Simulation and
experimental results of the proposed fixed and variable frequency
schemes are included to confirm their validity.
Index Terms—Artificial neural networks (ANNs), distributed
power generation, harmonic analysis, programmable logic arrays,
power measurement, total harmonic distortion.
این فایل ورد (word) ترجمه در 38 صفحه و فایل اصلی لاتین pdf مقاله در 11 صفحه به خدمتتون ارائه میشود.