A Brief Review of the Application and Control Strategies of Alternating Current Microgrids in the Power System

Subject Areas : Power Engineering

Ghazanfar Shahgholian ¹ , Majid Moazzami ² , Majid Dehghani ³

1 - Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 - Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
3 - Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran

Received: 2024-05-01 Accepted : 2024-08-07 Published : 2025-09-21

Keywords: Renewable energy, Control strategies, Microgrid, Hierarchical control, Distributed generation resources,

Abstract :

Alternating current (AC) microgrids have occupied a central position in research since the evolution of the microgrid concept. In this article, a brief review of control and scientific strategies for AC microgrids is presented. AC microgrids consist of distributed energy sources and different loads, which are connected to a synchronous machine using an AC bus and through a power electronic converter. The mixed structure of alternating current microgrid reduces inertia, which increases frequency deviation and frequency change rate, and makes the overall stability of the power system more sensitive to disturbances. For constant production of all production units, a proper control method is needed. Applying appropriate hierarchical control makes the system flexible, so that it is possible to integrate more distributed power units in the system. Hierarchical control strategy is widely used in all three types of microgrids. Centralized control, decentralized control and distributed control are three basic control strategies based on the communication method. The main problem in control schemes based on communication channels is poor reliability in case of communication link failure. Also, two working modes of the microgrid connected to the network and island are mentioned. The correct control of the microgrid in both operating modes faces different challenges. This study will be useful for the comparative analysis and development of control strategies for AC microgrids for future research.

References:

[1] W. Chen, M. Alharthi, J. Zhang, I. Khan, "The need for energy efficiency and economic prosperity in a sustainable environment", Gondwana Research, vol. 127, pp. 22-35, March 2024, doi: 10.1016/j.g¬r.202¬3.03.025.
[2] G. Shahgholian, "A brief review on the performance and control of direct current microgrids in power systems", Energy Engineering and Management, Articles in Press, 2024, doi: 10.22052/eem.202¬4.25¬43¬89.1051.
[3] E. Pagard, S. Shojaeian, M.M. Rezaei, "Improving power system low-frequency oscillations damping based on multiple-model optimal control strategy using polynomial combination algorithm", Energy Reports, vol. 10, pp. 1228-1237, Nov. 2023, doi: 10.1016/j.egyr.2023.07.060.
[4] O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S.M.M. Mirtalaei, M. Jabbari, "Non-isolated boost converter with new active snubber structure and energy recovery capability", Journal of Circuits, Systems and Computers, vol. 32, no. 5, Article Number: 2350084, March 2023, doi: 10.1142/S0218¬1266¬23500846 .
[5] G. Shahgholian, A. Fathollahi, "Analyzing small-signal stability in a multi-source single-area power system with a load-frequency controller coordinated with a photovoltaic system", AppliedMath, vol. 4, no. 2, pp. 452-467, April 2024, doi: 10.3390/appliedmath4020024.
[6] A. Sotoudeh, M.M. Rezaei , "Robust control of isolated SCIG-based WECS feeding constant power load using adaptive backstepping and fractional order PI methods", International Journal of Dynamics and Control, vol. 12, no. 2, pp. 452-462, Feb. 2024, doi: 10.1007/s40435-023-01196-4.
[7] E. Hosseini, G. Shahgholian, "Different types of pitch angle control strategies used in wind turbine system applications", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 4, no. 1, pp. 20-35, Feb. 2017. doi: 10.30501/jree.2017.70103.
[8] G. Shahgholian, "Comparison and analysis of dynamic behavior of load frequency control in power system with steam, hydro and gas power plants", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 10, no. 4, pp. 311-325, Dec. 2023, doi: 10.22104/hfe.2024.6619.1283.
[9] G. Shahgholian, "An overview of hydroelectric power plant: Operation, modeling, and control", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 7, no. 3, pp. 14-28, July 2020, doi: 10.30501/JR¬EE.2020.221567.1087.
[10] O. Bamisile, D. Cai, H. Adun, M. Taiwo, J. Li, Y.Hu, Q. Huang, "Geothermal energy prospect for decarbonization, EWF nexus and energy poverty mitigation in East Africa; the role of hydrogen production", Energy Strategy Reviews, vol. 49, Article Number: 101157, Sept. 2023, doi: 10.1016/j.e¬sr.20¬23.101157.
[11] X. Wang, L. Liang, X. Zhang, H. Sun, "Distributed real-time temperature and energy control of energy efficient buildings via geothermal heat pumps", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 9, no. 6, pp. 2289-2300, Nov. 2023, doi: 10.17775/CSEEJPES.2020.05840.
[12] M.M. Rana, M. Uddin, M.R. Sarkar, S.T. Meraj, G.M. Shafiullah, S.M. Muyeen, M.A. Islam, T. Jamal, "Applications of energy storage systems in power grids with and without renewable energy integration- A comprehensive review", Journal of Energy Storage, vol. 68, Article Nimber: 107811, Sept. 2023, doi: 10.1016/j.est.2023.107811.
[13] O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S.M.M. Mirtalaee, "Presenting a new high gain boost converter with inductive coupling energy recovery snubber for renewable energy systems- simulation, design and construction", Journal of Solar Energy Research, vol. 8, no. 2, pp. 1417-1436, April 2023, doi: 10.22059/jser.2023.356571.1283.
[14] H. Pourbabak, A. Ajao, T. Chen, W. Su, "Fully distributed ac power flow (ACPF) algorithm for distribution systems", IET Smart Grid, vol. 2, no. 2, pp. 155–162, June 2019, doi: 10.1049/iet-stg.2018.0060.
[15] S. Teymouriyan, G. Shahgholian, B. Fani, "Adaptive protection based on intelligent distribution networks with the help of network factorization in the presence of distributed generation resources", Energy Engineering and Management, vol. 12, no. 3, pp. 34-51, Nov. 2022, doi: 10.22052/12.3.34.
[16] G. Shahgholian, "Comparison and analysis of dynamic behavior of load frequency control in power system with steam, hydro and gas power plants", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 10, no. 4, pp. 311-325, Dec. 2023, doi: 10.22104/hfe.2024.6619.1283.
[17] G. Shahgholian, M. Dehghani, M.R. Yousefi, S.M.M. Mirtalaei, "Small signal stability analysis and frequency control in a single-area multi-source electrical energy system.", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 11, no. 2, pp. 107-116, June 2024, doi: 10.22104/hfe.2024.6799.1291.
[18] J. Yang, S, Guenter, G, Buticchi, C, Gu, Z, Zou, Z, Wang, P, Wheeler, "Identification and stabilization of constant power loads in ac microgrids", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 71, no. 2, pp. 1665-1674, Feb. 2024, doi: 10.1109/TIE.2023.3257386.
[19] H. Bisheh, B. Fani, G. Shahgholian, "A novel adaptive protection coordination scheme for radial distribution networks in the presence of distributed generation", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 3, Article Number: e12779, March 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12779.
[20] B. Fani, G. Shahgholian, H.H. Alhelou, P. Siano, "Inverter-based islanded microgrid: A review on technologies and control", e-Prime- Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, vol. 2, Article Number: 100068, 2022, doi: 10.1016/j.prime.2022.100068.
[21] M. García, J. Aguilar, M.D. R-Moreno, "An autonomous distributed coordination strategy for sustainable consumption in a microgrid based on a bio-inspired approach", Energies, vol. 17, no. 3, Article Number: 757, Feb. 2024, doi: 10.3390/en17030757.
[22] B. Keyvani, B. Fani, G. Shahgholian, "Preventing of bifurcation consequences in VSI-dominated micro-grids using virtual impedance theory", Computational Intelligence in Electrical Engineering, vol. 12, no. 1, pp. 48-60, 2021, doi: 10.22108/ISEE.2020.122341.1358.
[23] M.Y. Yousef, M.A. Mosa, A.A. Ali, S.M.E. Masry, A.M.A. Ghany, "Frequency response enhancement of an ac micro-grid has renewable energy resources based generators using inertia controller", Electric Power Systems Research, vol. 196, Article Number: 107194, July 2021, doi: 10.1016/j.epsr.2021.107194.
[24] B. Keyvani-Boroujeni, G. Shahgholian, B. Fani, "A distributed secondary control approach for inverter-dominated microgrids with application to avoiding bifurcation-triggered instabilities", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 4, pp. 3361-3371, Dec. 2020, doi: 10.1109/JESTPE.2020.2974756.
[25] S.B. Siad, A. Malkawi, G. Damm, L. Lopes, L.G. Dol, "Nonlinear control of a dc microgrid for the integration of distributed generation based on different time scales", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 111, pp. 93-100, Oct. 2019, doi: 10.1016/j.ijepes.2019.03.073.
[26] G. Shahgholian, M. Moazzami, S.M. Zanjani, A. Mosavi, A. Fathollahi, "A hydroelectric power plant brief: classification and application of artificial intelligence", Proceeding of the IEEE/SACI, pp. 000141-000146, Timisoara, Romania, May 2023, doi: 10.1109/SACI58269.2023.10158597.
[27] O. Merabet, A. Kheldoun, M. Bouchahdane, A. Eltom, Ahmed Kheldoun, "An adaptive protection coordination for microgrids utilizing an improved optimization technique for user-defined DOCRs characteristics with different groups of settings considering N-1 contingency", Expert Systems with Applications, vol. 248, Article Number: 123449, Aug. 2024, doi: 10.1016/j.eswa.2024.123449.
[28] A. Hussein Sachit, B. Fani, M. Delshad, G. Shahgholian, A. Golsorkhi Esfahani, "Analysis and implementation of second-order step-up converter using winding cross coupled inductors for photovoltaic applications", Journal of Solar Energy Research, vol. 8, no. 2, pp. 1516-1525, April 2023, doi: 10.22059/jser.2023.357285.1291.
[29] H. Fayazi, B. Fani, M. Moazzami, G. Shahgholian, "An offline three-level protection coordination scheme for distribution systems considering transient stability of synchronous distributed generation", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 131, Article Number:107069, Oct. 2021, doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107069.
[30] I. Patrao, E. Figueres, G. Garcerá, R. González-Medina, "Microgrid architectures for low voltage distributed generation", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 43, pp. 415-424, March 2015, doi: 10.1016/j.rser.2014.11.054.
[31] H. Fayazi, M. Moazzami, B. Fani, G Shahgholian, "A first swing stability improvement approach in microgrids with synchronous distributed generators", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 4, Article Number: e12816, April 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12816.
[32] Y. Sabri, N.E. Kamoun, F. Lakrami, "A survey: Centralized, decentralized, and distributed control scheme in smart grid systems", Proceeding of the IEEE/CMT, pp. 1-11, Fez, Morocco, Oct. 2019, doi: 10.1109/CMT.2019.8931370.
[33] R.M. Seresht, M. Miri, M. Zand, M.A. Nasab, P. Sanjeevikumar, B. Khan, "Frequency control scheme of an ac islanded microgrid based on modified new self-organizing hierarchical PSO with jumping time-varying acceleration coefficients", Cogent Engineering, vol. 10, no. 1, 2023, doi: 10.1080/23311916.2022.2157982.
[34] S. Ahmadi, I. Sadeghkhani, G. Shahgholian, B. Fani, J. M. Guerrero, "Protection of LVDC microgrids in grid-connected and islanded modes using bifurcation theory", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 3, pp. 1-8, June 2021, doi: 10.1109/JESTPE.2019.29¬61903.
[35] B. Sahoo, S.K. Routray, P.K. Rout, "Ac, dc, and hybrid control strategies for smart microgrid application: A review", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 1, Article Number: e12683, Jan, 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12683.
[36] R. Ghobadi, G Shahgholian, "Providing improved structure and adaptive control strategy for solar system with the ability to improve power quality in islanded microgrid", Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System, vol. 2, no. 4, pp. 19-37, March 2024, doi: 10.30486/teeges.2023.1986388.1073.
[37] M. Ahmed, L. Meegahapola, A. Vahidnia, M. Datta, "Stability and control aspects of microgrid architectures- A comprehensive review", IEEE Access, vol. 8, pp. 144730-144766, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3014977.
[38] A. Rashwan, A. Mikhaylov, T. Senjyu, M. Eslami, A.M. Hemeida, D.S.M. Osheba, "Modified droop control for microgrid power-sharing stability improvement", Sustainability, vol. 15, Article Number: 11220, July 2023, doi: 10.3390/su151411220.
[39] L. Meng, C. Su, J. Wu, T. Ren, Z. Wang, H. Yi, "Design and parameter analysis of an improved pre-synchronization method for multiple inverters based on virtual synchronization generator control in microgrid", Energy Reports, vol. 8, pp. 928-937, Aug. 2022, doi: 10.1016/j.egyr.2022.02.111.
[40] J. Lu, X. Liu, M. Savaghebi, X. Hou, P. Wang, "Distributed event-triggered control for harmonic voltage compensation in islanded ac microgrids", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 13, no. 6, pp. 4190-4201, Nov. 2022, doi: 10.1109/TSG.2022.3186284.
[41] M. Yadav, N. Pal, D.K. Saini, "Microgrid control, storage, and communication strategies to enhance resiliency for survival of critical load", IEEE Access, vol. 8, pp. 169047-169069, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3023087.
[42] M.F. Roslan, M.A. Hannan, P.J. Ker, M. Mannan, K.M. Muttaqi, T.M.I. Mahlia, "Microgrid control methods toward achieving sustainable energy management: A bibliometric analysis for future directions", Journal of Cleaner Production, vol. 348, Article Number: 131340, May 2022, doi: 10.1016/j.jclepro.2022.131340.
[43] S. Farhang, G. Shahgholian, B. Fani, "Dynamic behavior improvement of control system in inverter-based island microgrid by adding a mixed virtual impedance loop to voltage control loop", International Journal of Smart Electrical Engineering, vol. 11, no. 1, pp. 27-34, March 2022, dor: 20.1001.1.22519246.2022.11.1.4.0.
[44] S.M. Dawoud, X. Lin, M.I. Okba, "Hybrid renewable microgrid optimization techniques: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 82, pp. 2039-2052, Feb. 2018, doi: 10.1016/j.rser.2017.08.007.
[45] S. Mansour, M.I. Marei, A.A. Sattar, "Droop based control strategy for a microgrid", Global Journal of Research in Engineering, vol. 16, no. 7, 2016.
[46] A.J. Albarakati, Y. Boujoudar, M. Azeroual, L. Eliysaouy, H. Kotb, A. Aljarbouh, H.K. Alkahtani, S.M. Mostafa, A. Tassaddiq, A. Pupkov, "Microgrid energy management and monitoring systems: A comprehensive review", Frontiers in Energy Research, vol. 10, Article Number: 1097858, Dec. 2022, doi: 10.3389/fenrg.2022.1097858.
[47] A.A. Khan, M. Naeem, M. Iqbal, S. Qaisar, A. Anpalagan, "A compendium of optimization objectives, constraints, tools and algorithms for energy management in microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 1664-1683, May 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.259.
[48] D.Y. Yamashita, I. Vechiu, J.P. Gaubert, "A review of hierarchical control for building microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 118, Article Number: 109523, Feb. 2020, doi: 10.1016/j.rser.2019.109523.
[49] M.T.L. Gayatri, A.M. Parimi, A.V.P. Kumar, "A review of reactive power compensation techniques in microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 81, pp. 1030-1036, Jan. 2018, doi: 10.1016/j.rser.2017.08.006.
[50] Z. Shuai, Y. Sun, Z.J. Shen, W. Tian, C. Tu, Y. Li, X.Yin, "Microgrid stability: Classification and a review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 167-179, May 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.201.
[51] A. Radwan, Y. Mohamed, "Modeling, analysis, and stabilization of converter-fed ac microgrids with high penetration of converter-interfaced loads", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 3, no. 3, pp. 1213–1225, Sept. 2012, doi: 10.1109/TSG.2012.2183683.
[52] M.Q. Taha, S. Kurnaz, "Droop control optimization for improved power sharing in ac islanded microgrids based on centripetal force gravity search algorithm", Energies, vol. 16, no. 24, Article Number: 7953, Dec. 2023, doi: 10.3390/en16247953.
[53] S. Patel, S. Chakraborty, B. Lundstrom, S.M. Salapaka, M.V. Salapaka, "Isochronous architecture-based voltage-active power droop for multi-inverter systems", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 12, no. 2, pp. 1088-1103, March 2021, doi: 10.1109/TSG.2020.3037159.
[54] M. Juneja, S.K. Nagar, S.R. Mohanty, "PSO based reduced order modelling of autonomous ac microgrid considering state perturbation", Automatika, vol. 61, no. 1, pp. 66-78, Jan. 2020, doi: 10.1080/00051144.2019.1682867.
[55] G.P. Santos, A. Tsutsumi, J.C.M. Vieira, "Enhanced voltage relay for ac microgrid protection", Electric Power Systems Research, vol. 220, Article Number: 109310, July 2023, doi: 10.1016/j.epsr.2023.109310.
[56] M. Shi, X. Chen, J. Zhou, Y. Chen, J. Wen, H. He, "PI-consensus based distributed control of ac microgrids", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 35, no. 3, pp. 2268-2278, May 2020, doi: 10.1109/TPWRS.2019.2950629.
[57] G. Raman, K. Liao, J.C.H. Peng, "Improving ac microgrid stability under cyberattacks through timescale separation", IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. 70, no. 6, pp. 2191-2195, June 2023, doi: 10.1109/TCSII.2023.3234073.
[58] R. Zhang, B. Hredzak, "Nonlinear sliding mode and distributed control of battery energy storage and photovoltaic systems in ac microgrids with communication delays", IEEE Trans. on Industrial Informatics, vol. 15, no. 9, pp. 5149-5160, Sept. 2019, doi: 10.1109/TII.2019.2896032.
[59] E. Hosseini, G. Shahgholian, "Partial- or full-power production in WECS: A survey of control and structural strategies", European Power Electronics and Drives, vol. 27, no. 3, pp. 125-142, Dec. 2017, doi: 10.1080/09398368.2017.1413161.
[60] A.H. Tariq, S.A.A. Kazmi, M. Hassan, S.A.M. Ali, M. Anwar, "Analysis of fuel cell integration with hybrid microgrid systems for clean energy: A comparative review", International Journal of Hydrogen Energy, vol. 52, pp. 1005-1034, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.07.238.
[61] A. Baccioli, A. Liponi, J. Milewski, A. Szczęśniak, U. Desideri, "Hybridization of an internal combustion engine with a molten carbonate fuel cell for marine applications", Applied Energy, vol. 298, Article Number: 117192, Sept. 2021, doi: 10.1016/j.apenergy.2021.117192.
[62] J.G. Matos, F.S.F. Silva, L.A.S. Ribeiro, "Power control in ac isolated microgrids with renewable energy sources and energy storage systems", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 62, no. 6, pp. 3490-3498, June 2015, doi: 10.1109/TIE.2014.2367463.
[63] A. Singh, S. Suhag, "Frequency regulation in an ac microgrid interconnected with thermal system employing multiverse-optimised fractional order-PID controller", International Journal of Sustainable Energy, vol. 39, no. 3, pp. 250-262, 2020, doi: 10.1080/14786451.2019.1684286.
[64] H. Ibrahim, K. Belmokhtar, M. Ghandour, "Investigation of usage of compressed air energy storage for power generation system improving - application in a microgrid integrating wind energy", Energy Procedia, vol. 73, pp. 305-316, June 2015, doi: 10.1016/j.egypro.2015.07.694.
[65] Palizban, K. Kauhaniemi, "Distributed cooperative control of battery energy storage system in ac microgrid applications", Journal of Energy Storage, vol. 3, pp. 43-51, Oct. 2015, doi: 10.101¬6/j.est.2015.08.005.
[66] M.B. Delghavi, S. Shoja-Majidabad, A. Yazdani, "Fractional-order sliding-mode control of islanded distributed energy resource systems", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 7, no. 4, pp. 1482-1491, Oct. 2016, doi: 10.1109/TSTE.2016.2564105.
[67] D. Voumick, P. Deb, M. Khan, "Operation and control of microgrids using IoT (Internet of things)", Journal of Software Engineering and Applications, vol. 14, pp. 418-441, Aug. 2021, doi: 10.4236/jsea.2021.148025.
[68] M. Islam, F. Yang, M. Amin, "Control and optimisation of networked microgrids: A review", IET Renewable Power Generation, vol. 15, no. 6, pp. 1133-1148, April 2021, doi: 10.1049/rpg2.12111.
[69] U. Sur, A. Biswas, J. N. Bera, G. Sarkar, "A modified holomorphic embedding method based hybrid ac-dc microgrid load flow", Electric Power Systems Research, vol. 182, Article 106267, May 2020, doi: 10.1016/j.epsr.2020.106267.
[70] S. Mirsaeidi, X. Dong, S. Shi, B. Wang, "Ac and dc microgrids: A review on protection isseues and approaches", Journal of Electrical Engineering and Technology, vol. 12, no. 6, pp. 2089-2098, 2017, doi: 10.5370/JEET.2017.12.6.2089.
[71] S.M. Behinnezhad, G. Shahgholian, B. Fani, "Simulation of a PV connected to an electrical energy di¬s¬t¬ribution network with internal current loop control and voltage regulator", International Journal of Smart Electrical Engineering, vol. 12, no. 1, pp. 23-30, Feb. 0223, doi: 10.30495/ijse¬e.2021.6¬85745.
[72] J. Hu, Y. Shan, J. M. Guerrero, A. Ioinovici, K. W. Chan, J. Rodriguez, "Model predictive control of microgrids– An overview", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 136, Article Number: 110422, Feb. 2021, doi: 10.1016/j.rser.2020.110422.
[73] G. Shahgholian, "A brief review on microgrids: Operation, applications, modeling, and control", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 6, Article Number. e12885, June 2021 (doi: 10.1002/2050-7038.12885).
[74] F. Gao, R. Kang, J. Cao, T. Yang, "Primary and secondary control in dc microgrids: A review", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 7, no. 2, pp. 227-242, March 2019, doi: 10.1007/s40565-018-0466-5.
[75] M. A. Hossain, H. R. Pota, M.J. Hossain, F. Blaabjerg, "Evolution of microgrids with converter-interfaced generations: Challenges and opportunities", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 109, pp. 160-186, July 2019. doi: 10.1016/j.ijepes.2019.01.038.
[76] F. Katiraei, R. Iravani, N. Hatziargyriou, A. Dimeas, "Microgrids management", IEEE Power and Energy Magazine, vol. 6, no. 3, pp. 54-65, May/June 2008, doi: 10.1109/MPE.2008.918702.
[77] A. Bidram, A. Davoudi, "Hierarchical structure of microgrids control system", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 3, no. 4, pp. 1963-1976, Dec. 2012, doi: 10.1109/TSG.2012.2197425.
[78] H. Karmi, B. Fani, G. Shahgholian, "Coordinated protection scheme based on virtual impedance control for loop-based microgrids", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 12, no. 46, pp. 15-32, Sept. 2021, dor: 20.1001.1.23223871.1400.12.2.2.0.
[79] A.D. Bintoudi, L. Zyglakis, A.C. Tsolakis, D. Ioannidis, L. Hadjidemetriou, L. Zacharia, N. Al-Mutlaq, M. Al-Hashem, S. Al-Agtash, E. Kyriakides, C. Demoulias, D. Tzovaras, "Hybrid multi-agent-based adaptive control scheme for ac microgrids with increased fault-tolerance needs", IET Renewable Power Generation, vol. 14, no. 1, pp. 13-26, 2020, doi: 10.1049/iet-rpg.2019.0468.
[80] Y. Gu, H. Yang, W. Sun, Y. Chi, W. Li, X. He, "Hierarchical control of dc microgrids robustness and smartness", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 6, no. 2, pp. 384-393, June 2020, doi: 10.17775/CSEEJPES.2017.00920.
[81] X. Feng, A. Shekhar, F. Yang, R.E. Hebner, P. Bauer, "Comparison of hierarchical control and distributed control for microgrid", Electric Power Components and Systems, vol. 45, no. 10, pp. 1043-1056, 2017, doi: 10.1080/15325008.2017.1318982.
[82] D. Jain, D. Saxena, "Comprehensive review on control schemes and stability investigation of hybrid ac-dc microgrid", Electric Power Systems Research, vol. 218, Article Number: 109182, May 2023, doi: 10.1016/j.epsr.2023.109182.
[83] A. Villalón, M. Rivera, Y. Salgueiro, J. Muñoz, T. Dragičević, F. Blaabjerg, "Predictive control for microgrid applications: A review study", Energies, vol. 13, no. 10, Article Number: 2454, May 2020, doi: 10.3390/en13102454.
[84] N. Sheykhi, A. Salami, J.M. Guerrero, G.D. Agundis-Tinajero, T. Faghihi, "A comprehensive review on telecommunication challenges of microgrids secondary control", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 140, Article Number: 108081, Sept. 2022, doi: 10.1016/j.ijepes.2022.108081.
[85] A.A. Memon, K. Kauhaniemi, "A critical review of ac microgrid protection issues and available solutions", Electric Power Systems Research, vol. 129, pp. 23-31, Dec. 2015, doi: 10.1016/j.epsr.2015.07.006.
[86] Z. Yang , L. Huang, Z. Yi, Y. Hu, "A review on hierarchical control strategy in microgrid", Proceeding of the ICITEE, pp. 1-6, Dec. 2019, doi: 10.1145/3386415.3387038.
[87] B. Keyvani, B. Fani, H. Karimi, M. Moazzami, G. Shahgholian, "Improved droop control method for reactive power sharing in autonomous microgrids", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 9, no. 3, pp. 1-9, Sept. 2022, doi: 10.30501/jree.2021.298138.1235.
[88] R. Dadi, K. Meenakshy, S. Damodaran, "A review on secondary control methods in dc microgrid", Journal of Operation and Automation in Power Engineering, vol. 11, no. 2, pp. 105-112, Aug. 2023, doi: 10.22098/joape.2022.9157.1636.
[89] S.K. Sahoo, A.K. Sinha, N.K. Kishore, "Control techniques in ac, dc, and hybrid ac–dc microgrid: A review", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 6, no. 2, pp. 738-759, June 2018, doi: 10.1109/JESTPE.2017.2786588.
[90] P. Borazjani, N.I.A. Wahab, H.B. Hizam, A.B.C. Soh, "A review on microgrid control techniques", Proceeding of the IEEE/ISGT, pp. 749-753, Kuala Lumpur, Malaysia, May 2014, doi: 10.1109/ISGT-Asia.2014.6873886.
[91] A.L. Dimeas, N.D. Hatziargyriou, "Operation of a multiagent system for microgrid control", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 20, no. 3, pp. 1447-1455, Aug. 2005, doi: 10.1109/TPWRS.20¬05.852060.
[92] T. Logenthiran, R.T. Naayagi, W.L. Woo, V.T. Phan, K. Abidi, "Intelligent control system for microgrids using multiagent system", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 3, no. 4, pp. 1036-1045, Dec. 2015, doi: 10.1109/JESTPE.2015.2443187.
[93] C.N. Papadimitriou, E.I. Zountouridou, N.D. Hatziargyriou, "Review of hierarchical control in DC microgrids", Electric Power Systems Research, vol. 122, pp. 159-167, March 2015, doi: 10.1016/j.epsr.2015.01.006.
[94] S.K. Mazumder, M. Tahir, K. Acharya, "Master–slave current-sharing control of a parallel dc–dc converter system over an RF communication interface", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 55, no. 1, pp. 59-66, Jan. 2008, doi: 10.1109/TIE.2007.896138.
[95] F. Deng, W. Yao, X. Zhang, Y. Tang, P. Mattavelli, "Review of impedance-reshaping-based power sharing strategies in islanded ac microgrids", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 14, no. 3, pp. 1692-1707, May 2023, doi: 10.1109/TSG.2022.3208752.
[96] O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S. Mirtalaee, M. Jabbari, "An overview of the structure and improvement of the main parameters of non-isolated dc/dc boost converters", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 12, no. 47, pp. 1-29, Dec. 2021, dor: 20.1001.1.23223871.1400.12.48.6.6.
[97] A. Elmouatamid, R. Ouladsine, M. Bakhouya, N.E. Kamoun, M. Khaidar, K. Zine-Dine, "Review of control and energy management approaches in micro-grid systems", Energies, vol. 14, no. 1, Article Number: 168, Dec. 2021, doi: 10.3390/en14010168.
[98] F. Mohammadzamani, M. Hashemi, G. Shahgholian, "Adaptive control of nonlinear time delay systems in the presence of output constraints and actuator’s faults", International Journal of Control, vol. 96, no. 3, pp. 541-553, March 2023, doi: 10.1080/00207179.2021.2005257.
[99] F. Mohammadzamani, M. Hashemi, G. Shahgholian, "Adaptive neural control of non-linear fractional order multi-agent systems in the presence of error constraints and input saturation", IET Control Theory and Applications, vol. 16, no. 13, pp. 1283-1298, Sept. 2022, doi: 10.1049/cth2.12291.
[100] Y. Liu, Q. Zhang, C. Wang, N. Wang, "A control strategy for microgrid inverters based on adaptive three-order sliding mode and optimized droop controls", Electric Power Systems Research, vol. 117, pp. 192–201, Dec. 2014, doi: 10.1016/j.epsr.2014.08.021.
[101] M. Yousif, Q. Ai, Y. Gao, W.A. Wattoo, Z. Jiang, R. Hao, "An optimal dispatch strategy for distributed microgrids using PSO", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 6, no. 3, pp. 724-734, Sept. 2020, doi: 10.17775/CSEEJPES.2018.01070.
[102] M. Dashtdar, A. Flah, S.M.S. Hosseinimoghadam, C.R. Reddy, H. Kotb, K.M. AboRas, E.C. Bortoni, "Improving the power quality of island microgrid with voltage and frequency control based on a hybrid genetic algorithm and PSO", IEEE Access, vol. 10, pp. 105352-105365, 2022, doi: 10.1109/ACCES¬S.20¬22.3201819.
[103] S. Chaturvedi, D. Fulwani, J. M. Guerrero, "Adaptive-SMC based output impedance shaping in dc microgrids affected by inverter loads", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 11, no. 4, pp. 2940-2949, Oct. 2020, doi: 10.1109/TSTE.2020.2982414.
[104] Z. Chen, A. Luo, H. Wang, Y. Chen, M. Li, Y. Huang, "Adaptive sliding-mode voltage control for inverter operating in islanded mode in microgrid", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 66, pp. 133–143, March 2015.
[105] A.M. Hussien, J. Kim, A. Alkuhayli, M. Alharbi, H.M. Hasanien, M. Tostado-Véliz, R.A. Turky, F. Jurado, "Adaptive PI control strategy for optimal microgrid autonomous operation", Sustainability, vol. 14, no. 22, Article Number: 14928, Nov. 2022, doi: 10.3390/su142214928.
[106] J. Kaushal, P. Basak, "A decision making methodology to assess power quality monit¬ori¬ng index of an ac microgrid using fuzzy inference systems", Electric Power Components and Systems, vol. 47, no. 14-15, pp. 1349-1361, 2019, doi: 10.1080/15325008.2019.1689448.
[107] X. Shen, H. Wang, J. Li, Q. Su, L. Gao, "Distributed secondary voltage control of islanded microgrids based on RBF-neural-network sliding-mode technique", IEEE Access, vol. 7, pp. 65616-65623, May 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2915509.
[108] M.A. Hossain, H.R. Pota, S. Squartini, A.F. Abdou, "Modified PSO algorithm for real-time energy management in grid-connected microgrids", Renewable Energy, vol. 136, pp. 746-757, June 2019, doi: 10.1016/j.renene.2019.01.005.
[109] R.A. Badwawi, W.R. Issa, T.K. Mallick, M. Abusara, "Supervisory control for power management of an islanded ac microgrid using a frequency signalling-based fuzzy logic controller", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 10, no. 1, pp. 94-104, Jan. 2019, doi: 10.1109/TSTE.2018.2825655.
[110] T. Kerdphol, M. Watanabe, K. Hongesombut, Y. Mitani, "Self-adaptive virtual inertia control-based fuzzy logic to improve frequency stability of microgrid with high renewable penetration", IEEE Access, vol. 7, pp. 76071-76083, June 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2920886.
[111] M. Cucuzzella, G.P. Incremona, A. Ferrara, "Decentralized sliding mode control of islanded ac microgrids with arbitrary topology", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 64, no. 8, pp. 6706-6713, Aug. 2017, doi: 10.1109/TIE.2017.2694346.
[112] H. Pan, Q. Teng, D. Wu, "MESO-based robustness voltage sliding mode control for ac islanded microgrid", Chinese Journal of Electrical Engineering, vol. 6, no. 2, pp. 83-93, June 2020, doi: 10.23919/CJEE.2020.000013.
[113] Q. Zhang, Y.Liu, Y. Zhao, N.Wang, "A multi-mode operation control strategy for flexible microgrid based on sliding-mode direct voltage and hierarchical controls", ISA Transactions, Vol. 61, pp. 188-198, March 2016, doi: 10.1016/j.isatra.2015.11.027.

Full-Text:



غضنفر شاهقلیان، مجید معظمی، مجید دهقانی

 

 

Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System

Research Article                                                                                      (2025) 4(2):17-34

 

A Brief Review of the Application and Control Strategies of Alternating Current Microgrids in the Power System

Ghazanfar Shahgholian1,2, Professor, Majid Moazzami1,2, Associate Professor, Majid Dehghani1,2, Assistant Professor

 

1 Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran

2 Smart Microgrid Research Center, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran

 

Abstract:

Alternating current (AC) microgrids have occupied a central position in research since the evolution of the microgrid concept. In this article, a brief review of control and scientific strategies for AC microgrids is presented. AC microgrids consist of distributed energy sources and different loads, which are connected to a synchronous machine using an AC bus and through a power electronic converter. The mixed structure of alternating current microgrid reduces inertia, which increases frequency deviation and frequency change rate, and makes the overall stability of the power system more sensitive to disturbances. For constant production of all production units, a proper control method is needed. Applying appropriate hierarchical control makes the system flexible, so that it is possible to integrate more distributed power units in the system. Hierarchical control strategy is widely used in all three types of microgrids. Centralized control, decentralized control and distributed control are three basic control strategies based on the communication method. The main problem in control schemes based on communication channels is poor reliability in case of communication link failure. Also, two working modes of the microgrid connected to the network and island are mentioned. The correct control of the microgrid in both operating modes faces different challenges. This study will be useful for the comparative analysis and development of control strategies for AC microgrids for future research.

Keywords: Renewable energy, Control strategies, Microgrid, Hierarchical control, Distributed generation resources.

 

 

 

 

 

 

 

Received: 01 May 2024

Revised: 16 June 2024

Accepted: 07 August 2024

Corresponding Author: Dr. Majid Moazzami, [e-mail]

DOI: http://dx.doi.org/10.30486/TEEGES.2025.1121457

 

 

فناوری‏های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز

         ..مقاله پژوهشی...       

 

یک مطالعه مروری کوتاه از کاربرد و راهبردهای کنترل ریزشبکه­های جریان متناوب در سیستم قدرت

غضنفر شاهقلیان1،2، استاد، مجید معظمی1،2، دانشیار، مجید دهقانی1،2، استادیار

1- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

2- مرکز تحقیقات ریزشبکه­های هوشمند، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

 

چكيده: ریزشبکه‌های جریان متناوب (AC) جایگاه مرکزی در تحقیقات را از زمان تکامل مفهوم ریزشبکه به خود اختصاص داده‌اند. در این مقاله مروری کوتاه از راهبرد‌های کنترلی و علمیاتی برای ریزشبکه‌های AC ارائه شده است. ریزشبکه­های AC از منابع انرژی تولید پراکنده و بارهای مختلف تشکیل شده که با استفاده از باس AC به هم و از طریق مبدل الکترونیکی قدرت به یک ماشین سنکرون متصل می­شوند. ساختار مختلط ریزشبکه جریان متناوب باعث کاهش اینرسی می­شود که انحراف فرکانس و نرخ تغییر فرکانس را افزایش می­دهد و باعث حساس­تر شدن پایداری کلی سیستم قدرت نسبت به اختلال­ها می­گردد. برای تولید ثابت همه واحدهای تولیدی نیاز به یک روش کنترل مناسب است. اعمال کنترل سلسله مراتبی مناسب باعث انعطاف­پذیری سیستم می­شود به طوری که ادغام واحدهای توان توزیع شده بیشتری در سیستم امکان­پذیر است. راهبرد کنترل سلسله مراتبی در هر سه نوع ریزشبکه کاربرد فراوانی دارد. کنترل متمرکز، کنترل غیرمتمرکز و کنترل توزیع سه راهبرد کنترل اساسی بر اساس روش ارتباطی هستند. اشکال اصلی در طرح­های کنترلی که مبتنی بر کانال­های ارتباطی هستند، قابلیت اطمینان ضعیف در صورت خرابی پیوندهای ارتباطی است. همچنین دو حالت کار ریزشبکه متصل به شبکه و جزیره­ای اشاره شده است. کنترل صحیح ریزشبکه در هر دو حالت عملیاتی با چالش­ها متفاوتی مواجه است. این مطالعه برای تجزیه و تحلیل مقایسه­ای و توسعه راهبردهای کنترلی در مورد ریزشبکه­های ac برای تحقیقات آینده مفید خواهد بود.

 

واژه­هاي كليدي: انرژی تجدیدپذیر، راهبردهای کنترلی، ریزشبکه، کنترل سلسله مراتبی، منابع تولید پراکنده

 

 

 

 

 

 

تاریخ ارسال مقاله: ۱۲/0۲/140۳

تاریخ بازنگری مقاله: ۲۷/0۳/140۳

تاریخ پذیرش مقاله: ۱۷/0۵/140۳

نویسنده­ی مسئول: دکتر مجید معظمی، [e-mail]

DOI: http://dx.doi.org/10.30486/TEEGES.2025.1121457

 

 

1- مقدمه

استفاده از انرژی برای رشد اقتصادی و توسعه اجتماعی بسیار مهم است. در جامعه مدرن امروزی توسعه صنعتی و اقتصادی پایدار و کاهش اثرات نامطلوب مصرف سوخت فسیلی، نیاز به تغییر از منابع انرژی تجدیدناپذیر¹ به منابع انرژی تجدیدپذیر را بیشتر کرده است [1،2]. از مشکلات سیستم‌های تولید برق متمرکز می­توان به وابستگی نیروگاه­ها به سوخت فسیلی، تولید مقدار زیاد برق در یک مکان و انتقال آن به نقاط دور توسط خطوط انتقال، ایجاد تلفات برق و افت ولتاژ توسط خطوط انتقال و عدم ارائه راه­حل اقتصادی برای تامین برق اشاره نمود [3،4]. تامین برق با کمترین هزینه هدف اصلی است و تنها زمانی اتفاق می­افتد که تلفات انتقال و توزیع تقریباً صفر شود. انرژی­های خورشیدی [5]، باد² [6،7]، آبی [8،9] و زمین گرمایی³ [10،11] نمونه‌هایی از منابع انرژی تجدیدپذیر هستند که برای کاهش کمبود سوخت‌های فسیلی در تولید برق استفاده می­شوند [12،13]. این منابع علاوه بر فراهم نمودن انعطاف­پذیری انرژی، باعث برطرف کردن نگرانی­های زیست­محیطی می­شوند و کیفیت توان سیستم­های قدرت را افزایش می­دهند [14،15]. استفاده از تولید پراکنده⁴ برای تولید توان باعث ایجاد تغییرات زیادی در ساختار سیستم توزیعی می­شود که منابع پراکنده به آن متصل هستند. جهت حفظ تعادل بین منابع انرژی پراکنده، بارها و واحدهای ذخیره­سازی از راهبرد­های مدیریت توان استفاده می­شود.[16،17]. ریزشبکه‌ها⁵ یک راه­حل مناسب برای انعطاف‌پذیر بودن مدیریت سیستم‌های قدرت الکتریکی هستند که علاوه بر افزایش تولید پراکنده، امکان استفاده هوشمندانه‌ از توان الکتریکی موجود را فراهم می‌کنند [18،19]. ساختار کنترلی ریزشبکه بسیار متفاوت از نیروگاه­های سنتی است و به همین علت طراحی خوب مدیریت توان⁶ برای یک ریزشبکه ضروری است [20،21]. 

شکل (1) ساختار یک ریزشبکه شامل بارها، سیستم­های ذخیره­کننده انرژی⁷، منابع انرژی پراکنده ماننده فتوولتائیک⁸، توربین باد⁹ و مبدل اصلی دوطرفه¹⁰ را نشان می­دهد. امروزه برای مراکز صنعتی و تحقیقاتی توسعه سیستم­های ریزشبکه برای بهبود قابلیت اطمینان انرژی شبکه برق اهمیت پیدا کرده به طوری که توسعه ریزشبکه­ها یک راه عملی و مقرون به صرفه برای یکپارچه کردن منابع انرژی­های تجدیدپذیر با رشد سریع است. منابع انرژی پراکنده توزیع شده بر خلاف ژنراتورهای سنکرون معمولی بدون اینرسی هستند [22،23]. با وجود انعطاف­پذیری و قابلیت اطمینان کنترل­کننده­، ماهیت کم اینرسی اینورترهای منبع ولتاژ، ممکن است باعث تهدید پایداری سیستم در برابر اختلال­ها احتمالی شوند [24،25].

 

 

شکل (1): نمایش ساختار یک ریزشبکه

 

منابع تولید پراکنده متغیر هستند و تاثیر آنها در تولید توان به شرایط آب و هوایی وابستگی دارند و می­توانند باعث ایجاد اختلال در شبکه تولید شوند [26،27]. به عنوان مثال، یک منبع تولید پراکنده مبتنی بر تبدیل انرژی باد زمانی که سرعت باد بیشتر از سرعت قطع¹¹ باشد، توان تولید می­کند و زمانی که سرعت باد کمتر از سرعت قطع شود، منبع پراکنده قطع خواهد شد. ماهیت متناوب و متغیر انرژی‌های تجدیدپذیر همراه با نیاز به انطباق فنی و تقاضای توان متغیر رو به رشد، چالش‌های زیادی ایجاد کرده که می­توان به ولتاژ یا فرکانس ناپایدار، مدیریت توان و تعامل با شبکه برق اشاره نمود [28،29]. یک ریزشبکه با شبکه توزیع متفاوت است و باعث کاهش تلفات شبکه توزیع، افزایش ظرفیت برق شبکه و بهبود قابلیت اطمینان می­شود. همچنین ریزشبکه علاوه بر فراهم کردن پشتیبانی تنظیم ولتاژ و فرکانس محلی، باعث کاهش هزینه­ سرمایه­گذاری برای ارتفاء شبکه می­شود [30،31]. همچنین پاسخ تقاضای ریزشبکه سریع­تر است. با توجه به اینکه منابع تولید پراکنده (DG) با اینورترها معمولاً در ارتباط هستند، علاوه بر تنظیم ولتاژ متناوب، توانایی جبران ولتاژ نامتعادل و هارمونیک نیز در ریزشبکه وجود دارد. بنابراین ریزشبکه می­تواند کیفیت توان بالایی را ارائه دهد [32]. ریزشبکه­ها بر اساس سیستم توزیع به ریزشبکه­های جریان متناوب¹² [33]، ریزشبکه­های جریان مستقیم¹³ [34] و ریزشبکه­های هیبرید¹⁴ [35] تقسیم­بندی می­شوند. ریزشبکه­ها از نظر اتصال به دو نوع مستقل (جزیره­ای¹⁵) [36] و متصل به شبکه¹⁶ [37] تقسیم­بندی می­شوند که با توجه به نیاز شبکه و کاربران کار می­کنند و هر کدام شامل تنظیمات مختلفی هستند [38]. معمولاً ریزشبکه در حالت متصل به شبکه کار می‌کند و منبع تولید پراکنده بر اساس فرمان کنترل‌کننده توان را تولید می‌کند [39]. در حالت جزیره­ای، برق مناطق روستایی با هزینه کمتر و حداقل تلفات برق توسط شبکه­های میکرو تامین می­شود. در این حالت به صورت الکتریکی قسمتی از شبکه توزیع شده از شبکه اصلی جدا می­شود ولی بارها توسط منابع محلی پشتیبانی می­شوند [40]. در حالت متصل به شبکه، ریزشبکه‌ها می­توانند با کنترل ولتاژ، کنترل فرکانس و روش­های مختلف از طریق شبکه اصلی پشتیبانی شوند و انعطاف‌پذیری، کنترل و قابلیت اطمینان بیشتری توسط ریزشبکه فراهم می­شود. نقش اساسی کنترل­کننده در این حالت مدیریت انرژی است [41]. سیستم مدیریت انرژی یک سیستم حیاتی است که که امکان عملکرد بهینه سیستم ریزشبکه را برای اطمینان از پایداری، کارایی و فعالیت اقتصادی فراهم می­کند [42،43]. ویژگی­های اصلی یک ریزشبکه عبارتند از [44،45]: تنظیم مقدار ولتاژ و فرکانس ریزشبکه در محدوده نرمال آنها، کنترل جریان توان اکتیو و توان راکتیو از واحدهای تولید پراکنده به بارها در هنگام کار، تامین انرژی الکتریکی و انرژی حرارتی به طور همزمان، ارائه یک انتقال مناسب بین حالت جزیره­ای و حالت متصل به شبکه و عمل کردن به عنوان یک موجودیت واحد قابل کنترل از شبکه. بهره­برداری از ریزشبکه­ها و اهمیت کاربرد آنها در سیستم­های قدرت، توسعه ریزشبکه­ها با چالش­های مختلفی روبرو شده است که مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این راستا مطالعات مروری مختلفی ارائه شده که به تعدادی از آنها در جدول (1) بر اساس موضوع اشاره شده است. 

 

جدول (1): تعدادی از مطالعات مروری انجام شده در زمینه­های مختلف ریزشبکه­ها

بیان اصلی	هدف اصلی تحقیق	مرجع
ریزشبکه­ها از منابع مختلف توزیع شده تشکیل شده­اند و لذا نیاز به یک راهبرد کنترل مناسب و سیستم نظارت برای تضمین انتقال توان ریزشبکه به طور موثر به بارهای حساس و شبکه اولیه است. راهبرد‌های کنترل ریزشبکه ارزیابی شده و بر اساس سطح حفاظت، تبدیل انرژی و یکپارچه‌سازی طبقه‌بندی می­شوند و نقش اینترنت اشیا و سیستم های نظارتی برای مدیریت انرژی و تجزیه و تحلیل داده­ها در ریزشبکه مرور شده است.	سیستم­های نظارت و مدیریت	[46]
کاربرد گسترده بارهای غیرخطی و نفوذ تولیدات انرژی پراکنده مبتنی بر تجهیزات الکترونیک قدرت باعث ایجاد مشکلات کیفیت توان در شبکه توزیع شده­اند. مروری بر تجزیه و تحلیل کیفیت توان، جبران‌کننده‌ها و فناوری‌های کنترل ارائه شده است. فن‌آوری‌های کنترلی برای حل مشکلات کیفیت توان در شبکه هوشمند بیان شده است.	تجزیه و تحلیل کیفیت توان و فناوری کنترل	[47]
ریزشبکه‌های ساختمانی جایگزین خوبی برای حفاظت از محیط زیست‌ همزمان با تقویت سیستم توزیع برق هستند ولی توسعه گسترده آنها به دلایل مختلفی مانند عدم قطعیت تولید برق همراه با الزامات رعایت کیفیت توان محدود است. الگوریتم‌های کنترل سلسله مراتبی برای ساخت ریزشبکه‌ها با تاکید بر مهم‌ترین نقاط قوت و ضعف آن‌ها مرور شده است. نقش هر سطح کنترلی برای تطبیق ریزشبکه‌های ساختمانی با ساختارهای شبکه برق فعلی و آینده بیان شده است.	کاربرد کنترل سلسله مراتبی برای ساخت	[48]
رابط الکترونیکی قدرت در سیستم منابع پراکنده مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر با جبران توان راکتیو و تولید هارمونیک­ها باعث ایجاد مشکل جدی کیفیت توان می‌شود که برای کاهش مشکلات، ریزشبکه­ها گسترش پیدا کرده­اند. یک نمای کلی از ریزشبکه و مدل‌سازی آن با استفاده از داده‌های واقعی محیطی با توجه به مسائل مربوط به کیفیت توان که ریزشبکه با آن روبرو است، ارائه شده و روش‌های بهبود کیفیت توان با استفاده از تکنیک‌ها، الگوریتم‌ها و دستگاه‌های مختلف کنترل مرور شده است.	جبران توان راکتیو	[49]
ارتباط منابع انرژی پراکنده در ریزشبکه معمولاً از طریق اینورترها با شبکه شهری برقرار است، بنابراین ویژگی­های پایداری ریزشبکه با یک شبکه سنتی متفاوت است. روش طبقه‌بندی پایداری ریزشبکه با توجه به ویژگی‌های ریزشبکه ارائه شده که حالت عملکرد ریزشبکه همراه با انواع اختلال­ها و چارچوب زمانی در نظر گرفته شده است.	طبقه­بندی پایداری	[50]

 

همچنین مطالعات مختلفی در زمینه ریزشبکه­های AC انجام شده که می­توان به مدل­سازی ریزشبکه‌های AC تغذیه ‌شده با مبدل و تاثیر نفوذ زیاد بارهای رابط مبدل [51]، بهبود اشتراک­گذاری توان با بهینه‌سازی کنترل افت در ریزشبکه‌های جزیره‌ای AC [52]، بررسی پایداری ریزشبکه چند اینورتری [53]، مدل‌سازی ریزشبکه AC جزیره­ای با در نظر گرفتن اغتشاش حالت [54]، حفاظت ریزشبکه AC توسط رله ولتاژ پیشرفته [55]، کنترل توزیع شده مبتنی بر اجماع PI [56] و بهبود پایداری ریزشبکه AC تحت حملات سایبری [57] اشاره کرد.

در این مقاله مروری کوتاه از کاربرد و روش‌های کنترلی مختلف در ریزشبکه‌ها با تاکید بر ریزشبکه‌های جریان متناوب ارائه شده است.

به طور کلی می­توان هدف از مرور انجام شده را به صورت زیر بیان کرد:

- دسته­بندی تکینک­های مختلف کنترل در ریزشبکه جریان متناوب.

- بررسی روش­های کنترل ریزشبکه جریان متناوب در سه سطح اولیه، ثانویه و ثالثیه.

- مقایسه روش­های مختلف کنترل ریزشبکه جریان متناوب.

سازمان­دهی مقاله در ادامه به این شرح است. در قسمت 2 ساختار ریزشبکه همراه با تقسیم­بندی آن برحسب پارامترهای مختلف مانند سیستم توزیع و مٌدهای عملکرد بیان شده است. در قسمت 3 راهبردهای کنترل ریزشبکه AC برحسب پارامترهای مختلف مانند زمان پاسخگویی و عملکرد کنترل­کننده ارائه شده است. در نهایت در قسمت 4 نتیجه­گیری بیان شده است.

2- طبقه­بندی ریزشبکه­ها

ریزشبکه­ها مطابق شکل (2) بر اساس معیارهای مختلف مانند نوع ولتاژ، سیستم توزیع، ساختار و حالت عملیات تقسیم­بندی می­شوند. منابع تولید پراکنده مانند آرایه‌های فتوولتائیک¹⁷ [58]، توربین‌های بادی کوچک [59]، پیل‌های سوختی¹⁸ [60]، موتورهای احتراق داخلی¹⁹ [61] و میکروتوربین‌ها [62]، دستگاه‌های ذخیره انرژی توزیع ‌شده مانند ذخیره­سازی مغناطیسی ابررسانا²⁰ [63]، سیستم‌های هوای فشرده [64] و باتری‌ها [65] همراه با بارها تشکیل دهنده اجزای یک ریزشبکه هستند [66]. ریزشبکه از منابع انرژی انعطاف­پذیر²¹ مانند سیستم ذخیره­ساز انرژی و منابع انرژی انعطاف­ناپذیر²² مانند منابع انرژی تجدیدپذیر تشکیل شده است [67]. ریزشبکه‌ها بر اساس تقاضای عملکرد به ریزشبکه‌های ساده قابل مدیریت توسط مشتریان، ریزشبکه‌های شهری قابل مدیریت توسط شرکت‌ها و ریزشبکه‌های چند منبع تولید پراکنده قابل مدیریت توسط شرکت‌ها یا مشتریان تقسیم­بندی می­شوند [68].

ریزشبکه‌ها بر اساس مشخصات توان تزریقی به شبکه توزیع به سه گروه ریزشبکه DC، ریزشبکه AC و ریزشبکه هیبریدی طبقه‌بندی می‌شوند. هر دو شبکه AC و DC در یک سیستم ریزشبکه هیبریدی وجود دارند و برای اتصال بین آنها از یکسوکننده پل کامل سه فاز یا اینورتر منبع ولتاژ استفاده می­شود. سیستم توزیع یک ریزشبکه AC به سه نوع تک فاز²³، سه فاز با خطوط نقطه خنثی²⁴ و سه فاز بدون خطوط نقطه خنثی²⁵ طبقه­بندی می­شوند. انتخاب بین ریزشبکه­های جریان مستقیم و جریان متناوب به کاربرد آنها و اهداف خاص سیستم بستگی دارد [69،70]. ریزشبکه­های AC برای کاربردهایی مانند کارخانه­های صنعتی، بیمارستان­ها و پایگاه­های نظامی که به توان، ولتاژ و قابلیت اطمینان بالا نیاز دارند، مناسب هستند. ریزشبکه جریان متناوب سیستمی است که منابع تولید پراکنده متفاوت مانند باد، خورشید و آبی را با فرکانس متغیر و ولتاژهای مختلف از طریق مبدل­های الکترونیک قدرت (اینورتر) به یک ماشین سنکرون متصل می­کند و نیاز به تبدیل معکوس در شبکه­های جریان متناوب یا جریان مستقیم را به حداقل می­رساند [71،72]. از مزایای دیگر ریزشبکه­های AC می­توان اتصال مستقیم به برق از شبکه اصلی را نام برد [73،74]. در ریزشبکه AC متصل به شبکه، شرایط ولتاژ و فرکانس فیدرها مشابه با شبکه بوده به طوری که بارها، ژنراتورها و دستگاه­های ذخیره انرژی باید مطابق با شبکه باشند. مقایسه بین ریزشبکه­های AC و DC در جدول (2) براساس پارامترهای مختلف به طور خلاصه آمده است [75،76].

3- روش­های کنترل ریزشبکه

برای مدیریت رفتار تولید تصادفی منابع تولید پراکنده در ریزشبکه وجود یک راهبرد کنترلی مناسب ضروری است. یک راهبرد کنترلی مناسب سیستم کنترل ریزشبکه برای موثر و کارآمد بودن باید در سطوح مختلف عملیات اعمال شود. کنترل­کننده استفاده بهینه از منابع انرژی موجود و حداقل کردن تلفات انرژی را باید تضمین کند. بنابراین کنترل­کننده باید در هر لحظه میزان استفاده از منابع انرژی را کنترل کند و بر اساس آنها توزیع انرژی را تنظیم نماید و باعث کاهش هزینه­های عملیاتی شود.

 

شکل (2): طبقه­بندی ریزشبکه­ها براساس پارامترهای مختلف

 

جدول (2): مقایسه بین دو نوع ریزشبکه جریان متناوب و جریان مستقیم

ریزشبکه جریان متناوب	ریزشبکه جریان مستقیم	پارامتر
تحت تاثیر اغتشاشات خارجی	مستقل از اغتشاشات خارجی	پایداری
نیاز دارد	نیاز ندارد	سنکرونیزم
اتصال به شبکه از طریق مبدل رابط کاربری (کوپل ضعیف)	اتصال به شبکه از طریق قطع کننده (کوپل شدید)	استقلال
کاهش راندمان در اثر تلفات جریان راکتیو پیوسته	افزایش راندمان در اثر عدم وجود جریان راکتیو	راندمان انتقال
پیچیده بودن فرآیند کنترل به دلیل فرکانس	کنترل ساده	سیستم کنترل
طرح­های حفاظتی ساده و ارزان	اجزای حفاظتی پیچیده و پرهزینه	سیستم حفاظت
سخت است به علت دور بودن مبدل­ها از یکدیگر	آسان است به علت نزدیک بودن مبدل­ها به یکدیگر	مدیریت ذخیره­سازی انرژی
دارد به علت نیاز به حداقل تغییرات	ندارد به علت نیاز به تغییرات زیاد	امکان پیکربندی مجدد
نیاز به سه متغیر (ولتاژ AC ، فاز و فرکانس)	نیاز به یک متغیر (ولتاژ DC)	الگوی فلوی توان
نیاز زیاد و خیلی پیچیده	نیاز کم و ساده	رابط الکترونیکی قدرت
کم	زیاد	کیفیت انرژی

 

کنترل تمام اجزای سیستم ریزشبکه مانند منابع انرژی تجدیدپذیر، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم­های ذخیره انرژی دارای اهمیت است. روش­های کنترل در ریزشبکه برای بهبود پایداری و کیفیت توان به کار برده می­شود [77]. بنابراین کنترل فرکانس و ولتاژ، تعادل بین عرضه و تقاضا، ارتباط بین اجزای ریزشبکه فراهم می­شود. به طور کلی وظایف اصلی سیستم کنترل ریزشبکه در تمام تغییرات شرایط هواشناسی و تقاضای بار عبارتند از [78،79]:

الف- بهینه­سازی هزینه کار ریزشبکه

ج- تنظیم ولتاژ و فرکانس در هر دو حالت کاری 

ه- عمل کردن مستقل ریزشبکه­ها و داشتن تعامل با شبکه اصلی 

و- اصلاح کاهش ولتاژ و عدم تعادل سیستم

بر اساس مطالعات انجام شده، طبقه­بندی روش­های کنترل در ریزشبکه بر اساس زمان پاسخ­دهی، عملکرد کنترل­کننده و پیوند ارتباطی می­توانند مطابق شکل (3) تقسیم­بندی شود. در این قسمت به طور مختصر به هر روش و کاربرد آن در ریزشبکه AC اشاره می­شود.

 

شکل (3): طبقه­بندی روش­های مختلف کنترل ریزشبکه

1-3- تقسیم­بندی بر اساس زمان پاسخگویی

زمانی که اتصال سیستم‌های مختلف تولید برق مبتنی بر فن‌آوری‌ها و توان­های خروجی متفاوت تشکیل دهنده یک ریزشبکه هستند، یک ساختار کنترل سلسله مراتبی برای حداقل کردن هزینه عملیات همزمان با حداکثر کارایی، قابلیت اطمینان و کنترل‌پذیری لازم است. براساس زمان پاسخگوی²⁶ کنترل­کننده به سه دسته تقسیم­بندی می­شود. کنترل سلسله مراتبی از سطح کنترل اولیه²⁷، سطح کنترل ثانویه²⁸ و سطح کنترل ثالثیه²⁹ تشکیل شده است [80،81]. سرعت پاسخ و چارچوب زمانی که در آن کار می­کنند برای سطوح کنترل متفاوت است. همچنین این سطوح در زیرساخت­های مورد نیاز مانند الزامات ارتباطی تفاوت دارند. علاوه بر این، طرح­های کنترلی می­توانند به صورت متمرکز یا غیرمتمرکز ایجاد شوند [82،83].

سطح اول که شامل منبع محلی و کنترل­کننده بار است که وظیفه کنترل ولتاژ باس مشترک و فرکانس را بر عهده دارد. همچنین نوسانات ولتاژ و فرکانس در ریزشبکه در کنترل سطح اول کاهش می­یابد. روش­های کنترل اصلی-پیرو³⁰ (رئیس-کارگر³¹) و کنترل افت از روش­های کاربردی در کنترل سطح اول هستند. راهبرد کنترل غیرمتمرکز برای ارائه مدیریت توان می­تواند در لایه اولیه در سیستم استفاده شود.

قرار گرفتن فرکانس و ولتاژ در مقادیر برنامه­ریزی شده در ریزشبکه در سطح دوم کنترل تضمین می­شود. امکان استفاده از طرح­های کتترلی مختلف با توجه به زیرساخت‌های ارتباطی در ریزشبکه برای لایه کنترل ثانویه وجود دارد. با توجه به پیوندهای ارتباطی، این سطح کنترلی می­تواند به یکی از سه روش­ کنترل متمرکز، غیرمتمرکز و توزیع شده در نظر گرفته شود [84،85]. در این لایه کنترل­کننده مرکزی به پیوند ارتباطی با پهنای کم برای انتقال اطلاعات کنترلی نیاز دارد. کنترل توزیع شده برای تبادل اطلاعات بین ریزشبکه­ها به پیوند ارتباطی با پهنای باند کم نیاز دارد و لذا جهت کاهش خطاها در سطح کنترل ثانویه استفاده می­شود. در سطح سوم کنترل عبور توان و مدیریت توزیع بین شبکه و ریزشبکه انجام می­شود. همچنین هماهنگی سیستم­های ذخیره انرژی در سطح سوم کنترلی انجام می­شود. شکل (4) ساختار کنترل چند سطحی و وظیفه کنترل در هر سطح را برای ریزشبکه نشان می­دهد[86،87].

 

شکل (4): معماری کنترل سلسله مراتبی و وظایف آن در هر سطح

2-3- تقسیم­بندی بر اساس عملکرد کنترل­کننده

ارتباط بین سیستم­ها عنصر اصلی کنترل است. روش­های کنترل در ریزشبکه که با سطح ارتباط متمایز می­شوند به سه روش کنترل متمرکز³²، کنترل غیرمتمرکز³³ و کنترل توزیع شده³⁴ تقسیم­بندی می­شوند [88]. کنترل متمرکز و کنترل غیرمتمرکز در حالت عملکرد مستقل از شبکه می­توان استفاده کرد. 

الف- کنترل غیرمتمرکز: پیکربندی پایه شماتیک روش کنترل غیرمتمرکز در شکل (5) نشان داده شده است. در این روش نیازی به پیوند ارتباطی بین واحدهای مختلف نیست و هر واحد توزیع شده بر اساس متغیرهای محلی خود توسط کنترل­کننده مستقل کنترل می­شوند. به علت عدم نیاز به لینک ارتباطی بین واحدهای توزیع شده، این روش طرح کنترلی قابل اعتماد نسبت به روش­های دیگر است. از معایب این روش می­توان کمبود داده در مورد تولید پراکنده را بیان کرد. کنترل غیرمتمرکز زمانی که تقاضای انرژی از تولید کمتر است، به کار برده می­شود. کنترل افت یا کنترل اصلی-پیرو یا ترکیبی از هر دو را در حالت غیرمتمرکز می­توان پیاده­سازی کرد [89،90]. با توجه به در دسترس بودن شبکه ارتباطی، کنترل غیرمتمرکز را می­توان به سه حالت عملیاتی کاملاٌ وابسته، کاملاٌ مستقل و تا حدی مستقل طبقه­بندی کرد. با وجود انعطاف‌پذیری برای حالت‌های عملیاتی ساختار کنترل غیرمتمرکز، این نوع کنترل­کننده در مقایسه با کنترل متمرکز به علت زمان پاسخ کم و اطلاعات ناقص در مورد نصب ریزشبکه عملکرد پایینی را ارائه می‌دهد [91،92].

ب- کنترل متمرکز: شکل (6) پیکربندی پایه شماتیک برای روش کنترل متمرکز را نشان می­دهد. در این حالت کنترل­کننده مرکزی همه واحدهای توزیع شده را کنترل می­کند و ارتباطات مهم است. پیوندهای ارتباطی دارای پهنای باند بالا هستند. کنترل قوی و قابلیت مشاهده از مزایای این روش است. اشکال اصلی این طرح کنترلی قابلیت اطمینان ضعیف در اثر خرابی پیوندهای ارتباطی است. کنترل متمرکز در شبکه­های توزیع برای مسافت کوتاه همراه با مدیریت سلسله مراتبی منابع و بارها به کار برده می­شود [93،94].

ج- کنترل توزیع شده: شکل (7) پیکربندی پایه شماتیک برای روش کنترل توزیع شده را نشان می­دهد. این روش کنترلی معمولاً برای مبدل­های موازی به کار برده می­شود. در ریزشبکه­ AC جزیره­ای، واحدهای تولید پراکنده مبتنی بر اینورترهای موازی بارهای مصرفی را تامین می­کنند [95]. اشتراک گذاری متوسط جریان لحظه­ای برای مبدل­های موازی استفاده می­شود که در آن مدار کنترل جداگانه در هر اینورتر استفاده می­شود، ولی نیازی به کنترل­کننده مرکزی نیست. از یک پیوند ارتباطی دیجیتالی در این کنترل­کننده استفاده می­شود [96،97].

 

شکل (5): دیاگرام شماتیکی برای طرح کنترل غیرمتمرکز

 

 

شکل (6): دیاگرام شماتیکی برای طرح کنترل متمرکز

 

 

شکل (7): دیاگرام شماتیکی برای طرح کنترل توزیع شده

3-3- تکنیک­های کنترل پیشرفته

بهبود عملکرد کنترل برای سیستم­های کنترل ریزشبکه یک هدف اصلی است، بنابراین به طور معمول از تکنیک­های کنترل پیشرفته در این سیستم­ها استفاده می­شود [98]. از تکنیک­های کنترل پیشرفته می­توان به تکنیک­های تطبیقی [99،100] و تنکیک­های هوشمند [101،102] اشاره کرد. از روش­های تطبیقی در ریزشبکه می­توان به کنترل سطح لغزش تطبیقی [103،104] و کنترل­کننده PID تطبیقی [105] اشاره کرد و از تکنیک­های هوشمند در ریزشبکه می­توان کنترل فازی [106]، شبکه عصبی [107] و بهینه­سازی ازدحام ذرات³⁵ (PSO) [108] را نام برد.

یک روش کنترل‌کننده نظارتی مبتنی بر منطق فازی در [109] برای کنترل توان و انرژی باتری در یک ریزشبکه شامل باتری، فتوولتائیک و بار ارائه شده است. باس AC برای کاهش توان تولید شده توسط فتوولتائیک استفاده می­شود و کنترل­کننده منطق فازی فرکانس باس AC را تغییر می­دهد. 

پایداری فرکانس ریزشبکه با اینرسی کم در اثر نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر یک مسئله مهم است که کمبود اینرسی در ریزشبکه توسط سیستم­های ذخیره انرژی مبتنی بر کنترل اینرسی مجازی قابل افزایش است. انتخاب مثدار ثابت اینرسی بر پایداری فرکانس ریزشبکه در سطوح مختلف نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر ثاثیر دارد. یک سیستم کنترل اینرسی مجازی خود تطبیقی در [110] با استفاده از منطق فازی برای تضمین تثبیت فرکانس پایدار در ریزشبکه در حضور نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر پیشنهاد شده که در آن بر اساس سیگنال­های ورودی تزریق توان واقعی منابع انرژی تجدیدپذیر و انحراف فرکانس سیستم، ثابت اینرسی مجازی به طور خودکار تنظیم می شود.

مدل‌سازی ریزشبکه جزیره­ای AC شامل چند واحد تولید پراکنده و طراحی راهبرد‌ کنترلی حالت لغزشی مرتبه دوم به صورت غیرمتمرکز برای کنترل ریزشبکه در [111] بررسی شده است. در این روش تمام پارامترهای خط اتصال در نظر گرفته شده و طراحی تحت تأثیر دینامیک بار ناشناخته و عدم قطعیت‌های مدل انجام شده است. نتایج شبیه­سازی برای یک ریزشبکه با توپولوژی حلقه­ای و چهار منبع تولید پراکنده عملکرد الگوریتم پیشنهادی را بررسی می­کند.

یک راهبرد کنترل حالت لغزشی ولتاژ مبتنی بر ناظر حالت توسعه‌ یافته اصلاح شده برای ریزشبکه جزیره‌ای AC در [112] ارائه شده که در آن عدم قطعیت‌های سیستم مانند تغییرات بار در نظر گرفته شده است که در آن هدف ردیابی سریع و دقیق ولتاژ خروجی سیستم از ولتاژ مرجع است. برای این منظور برای برآورد اغتشاشات خارجی و داخلی یک ناظر حالت توسعه یافته اصلاح شده انجام شده است. همچنین یک مدل از سیستم ریزشبکه جزیره­ای AC در فضای حالت در نظر گرفته شده است.

ریزشبکه با طرح کنترل سلسله مراتبی بهبود یافته می­تواند دارای عملکرد گذرا خوبی در انتقال از حالت جزیره­ای به حالت متصل به شبکه داشته باشد. یک راهبرد کنترل عملیات چند حالته را برای ریزشبکه انعطاف­پذیر بر اساس ساختار سلسله مراتبی سه لایه مستقل، مشارکتی و زمان­بندی در [113] ارائه شده است. مدیریت عبور توان بین ریزشبکه و شبکه بر عهده کنترل­کننده زمانبندی است. وظیفه حذف انحراف­های ولتاژ/فرکانس تولید شده و آماده­سازی برای اتصال به شبکه بر عهده کنترل­کننده مشارکتی است. یک حلقه ولتاژ مستقیم و یک حلقه توان کاهش یافته بهبود یافته به ترتیب برای افزایش عملکرد رد اختلال سیستم و دقت اشتراک توان استفاده شده که آنها بر اساس حالت لغزشی تطبیقی و امپدانس منفی مجازی طراحی شده­اند.

4- نتیجه­گیری

ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه توزیع در طول سالیان اخیر افزایش یافته است. چالش‌ها و فرصت‌ها با هم در فرآیند توسعه ریزشبکه مطابق مطالعات انجام شده وجود دارند. در این مقاله مروری مختصر بر روش­های کنترل در ریزشبکه­ها با تاکید بر ریزشبکه AC ارائه شده است. دو عامل اصلی پایداری و کنترل بر عملکرد ریزشبکه تاثیر دارد. در یک ریزشکبه کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ از اهداف اصلی است. به علت شرایط مختلف عملکرد شبکه، مسائل دیگری مانند پایداری شبکه و اشتراک­گذاری توان­های اکتیو و راکتیو بررسی می­شود. از نظر مٌد عملکردی ریزشبکه به دو گروه جزیره­ای و متصل به شبکه تقسیم­بندی می­شود. عملکرد جزیره­ای که جدایی ریزشبکه از شبکه اصلی است، می­تواند به صورت برنامه­ریزی شده یا تصادفی باشد. ریزشبکه­ها از نظر سیستم توزیع به سه دسته طبقه­بندی می­شوند. ریزشبکه­های هیبریدی از نظر اقتصادی و کارایی دارای مزایای بیشتری نسبت به دو گروه دیگر هستند ولی عیب اصلی ریزشبکه­های هیبریدی نیاز به راهبرد­های کنترلی پیچیده­تر در مقایسه با ریزشبکه­های DC و AC برای مدیریت و کنترل توان است. روش سلسله مراتبی (سه سطح کنترل) و راهبرد­های کنترلی مختلف (غیرمتمرکز، متمرکز، توزیع شده) برای برای دستیابی به اهداف تعیین شده کنترلی در ریزشبکه بسیار کاربرد دارد. دو رویکرد متضاد متمرکز و غیرمتمرکز برای کنترل ریزشبکه وجود دارد که ارتباط گسترده بین کنترل­کننده مرکزی و کنترل­کننده محلی در روش کنترل متمرکز مورد نیاز است. ولی در روش کنترل غیرمتمرکز، کنترل­کننده محلی هر واحد مربوط به خود را کنترل می­کند که تنها اندازه‌گیری‌های محلی دریافت می‌کند.

مراجع

[1]       W. Chen, M. Alharthi, J. Zhang, I. Khan, "The need for energy efficiency and economic prosperity in a sustainable environment", Gondwana Research, vol. 127, pp. 22-35, March 2024, doi: 10.1016/j.g­r.202­3.03.025.

[2]       G. Shahgholian, "A brief review on the performance and control of direct current microgrids in power systems", Energy Engineering and Management, Articles in Press, 2024, doi: 10.22052/eem.202­4.25­43­89.1051.

[3]       E. Pagard, S. Shojaeian, M.M. Rezaei, "Improving power system low-frequency oscillations damping based on multiple-model optimal control strategy using polynomial combination algorithm", Energy Reports, vol. 10, pp. 1228-1237, Nov. 2023, doi: 10.1016/j.egyr.2023.07.060.

[4]       O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S.M.M. Mirtalaei, M. Jabbari, "Non-isolated boost converter with new active snubber structure and energy recovery capability", Journal of Circuits, Systems and Computers, vol. 32, no. 5, Article Number: 2350084, March 2023, doi: 10.1142/S0218­126623500846 .

[5]       G. Shahgholian, A. Fathollahi, "Analyzing small-signal stability in a multi-source single-area power system with a load-frequency controller coordinated with a photovoltaic system", AppliedMath, vol. 4, no. 2, pp. 452-467, April 2024, doi: 10.3390/appliedmath4020024.

[6]       A. Sotoudeh, M.M. Rezaei , "Robust control of isolated SCIG-based WECS feeding constant power load using adaptive backstepping and fractional order PI methods", International Journal of Dynamics and Control, vol. 12, no. 2, pp. 452-462, Feb. 2024, doi: 10.1007/s40435-023-01196-4.

[7]       E. Hosseini, G. Shahgholian, "Different types of pitch angle control strategies used in wind turbine system applications", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 4, no. 1, pp. 20-35, Feb. 2017. doi: 10.30501/jree.2017.70103.

[8]       G. Shahgholian, "Comparison and analysis of dynamic behavior of load frequency control in power system with steam, hydro and gas power plants", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 10, no. 4, pp. 311-325, Dec. 2023, doi: 10.22104/hfe.2024.6619.1283.

[9]       G. Shahgholian, "An overview of hydroelectric power plant: Operation, modeling, and control", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 7, no. 3, pp. 14-28, July 2020, doi: 10.30501/JR­EE.2020.221567.1087.

[10]       O. Bamisile, D. Cai, H. Adun, M. Taiwo, J. Li, Y.Hu, Q. Huang, "Geothermal energy prospect for decarbonization, EWF nexus and energy poverty mitigation in East Africa; the role of hydrogen production", Energy Strategy Reviews, vol. 49, Article Number: 101157, Sept. 2023, doi: 10.1016/j.e­sr.20­23.101157.

[11]       X. Wang, L. Liang, X. Zhang, H. Sun, "Distributed real-time temperature and energy control of energy efficient buildings via geothermal heat pumps", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 9, no. 6, pp. 2289-2300, Nov. 2023, doi: 10.17775/CSEEJPES.2020.05840.

[12]       M.M. Rana, M. Uddin, M.R. Sarkar, S.T. Meraj, G.M. Shafiullah, S.M. Muyeen, M.A. Islam, T. Jamal, "Applications of energy storage systems in power grids with and without renewable energy integration- A comprehensive review", Journal of Energy Storage, vol. 68, Article Nimber: 107811, Sept. 2023, doi: 10.1016/j.est.2023.107811.

[13]       O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S.M.M. Mirtalaee, "Presenting a new high gain boost converter with inductive coupling energy recovery snubber for renewable energy systems- simulation, design and construction",  Journal of Solar Energy Research, vol. 8, no. 2, pp. 1417-1436, April 2023, doi: 10.22059/jser.2023.356571.1283.

[14]       H. Pourbabak, A. Ajao, T. Chen, W. Su, "Fully distributed ac power flow (ACPF) algorithm for distribution systems", IET Smart Grid, vol. 2, no. 2, pp. 155–162, June 2019, doi: 10.1049/iet-stg.2018.0060.

[15]       S. Teymouriyan, G. Shahgholian, B. Fani, "Adaptive protection based on intelligent distribution networks with the help of network factorization in the presence of distributed generation resources", Energy Engineering and Management, vol. 12, no. 3, pp. 34-51, Nov. 2022, doi: 10.22052/12.3.34.

[16]       G. Shahgholian, "Comparison and analysis of dynamic behavior of load frequency control in power system with steam, hydro and gas power plants", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 10, no. 4, pp. 311-325, Dec. 2023, doi: 10.22104/hfe.2024.6619.1283.

[17]       G. Shahgholian, M. Dehghani, M.R. Yousefi, S.M.M. Mirtalaei, "Small signal stability analysis and frequency control in a single-area multi-source electrical energy system.", Hydrogen, Fuel Cell and Energy Storage, vol. 11, no. 2, pp. 107-116, June 2024, doi: 10.22104/hfe.2024.6799.1291.

[18]       J. Yang, S, Guenter, G, Buticchi, C, Gu, Z, Zou, Z, Wang, P, Wheeler, "Identification and stabilization of constant power loads in ac microgrids", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 71, no. 2, pp. 1665-1674, Feb. 2024, doi: 10.1109/TIE.2023.3257386.

[19]       H. Bisheh, B. Fani, G. Shahgholian, "A novel adaptive protection coordination scheme for radial distribution networks in the presence of distributed generation", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 3, Article Number: e12779, March 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12779.

[20]       B. Fani, G. Shahgholian, H.H. Alhelou, P. Siano, "Inverter-based islanded microgrid: A review on technologies and control", e-Prime- Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, vol. 2, Article Number: 100068, 2022, doi: 10.1016/j.prime.2022.100068.

[21]       M. García, J. Aguilar, M.D. R-Moreno, "An autonomous distributed coordination strategy for sustainable consumption in a microgrid based on a bio-inspired approach", Energies, vol. 17, no. 3, Article Number: 757, Feb. 2024, doi: 10.3390/en17030757.

[22]       B. Keyvani, B. Fani, G. Shahgholian, "Preventing of bifurcation consequences in VSI-dominated micro-grids using virtual impedance theory", Computational Intelligence in Electrical Engineering, vol. 12, no. 1, pp. 48-60, 2021, doi: 10.22108/ISEE.2020.122341.1358.

[23]       M.Y. Yousef, M.A. Mosa, A.A. Ali, S.M.E. Masry, A.M.A. Ghany, "Frequency response enhancement of an ac micro-grid has renewable energy resources based generators using inertia controller", Electric Power Systems Research, vol. 196, Article Number: 107194, July 2021, doi: 10.1016/j.epsr.2021.107194.

[24]       B. Keyvani-Boroujeni, G. Shahgholian, B. Fani, "A distributed secondary control approach for inverter-dominated microgrids with application to avoiding bifurcation-triggered instabilities", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 4, pp. 3361-3371, Dec. 2020, doi:  10.1109/JESTPE.2020.2974756.

[25]       S.B. Siad, A. Malkawi, G. Damm, L. Lopes, L.G. Dol, "Nonlinear control of a dc microgrid for the integration of distributed generation based on different time scales", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 111, pp. 93-100, Oct. 2019, doi: 10.1016/j.ijep­es.2019.­03.073.

[26]       G. Shahgholian, M. Moazzami, S.M. Zanjani, A. Mosavi, A. Fathollahi, "A hydroelectric power plant brief: classification and application of artificial intelligence", Proceeding of the IEEE/SACI, pp. 000141-000146, Timisoara, Romania, May 2023, doi: 10.1109/SACI58269.2023.10158597.

[27]       O. Merabet, A. Kheldoun, M. Bouchahdane, A. Eltom, Ahmed Kheldoun, "An adaptive protection coordination for microgrids utilizing an improved optimization technique for user-defined DOCRs characteristics with different groups of settings considering N-1 contingency", Expert Systems with Applications, vol. 248, Article Number: 123449, Aug. 2024, doi: 10.1016/j.eswa.2024.123449.

[28]       A. Hussein Sachit, B. Fani, M. Delshad, G. Shahgholian, A. Golsorkhi Esfahani, "Analysis and implementation of second-order step-up converter using winding cross coupled inductors for photovoltaic applications", Journal of Solar Energy Research, vol. 8, no. 2, pp. 1516-1525, April 2023, doi:  10.22059/jser.2023.357285.1291.

[29]       H. Fayazi, B. Fani, M. Moazzami, G. Shahgholian, "An offline three-level protection coordination scheme for distribution systems considering transient stability of synchronous distributed generation", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 131, Article Number:107069, Oct. 2021, doi:  10.1016/j.ijepes.2021.107069.

[30]       I. Patrao, E. Figueres, G. Garcerá, R. González-Medina, "Microgrid architectures for low voltage distributed generation", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 43, pp. 415-424, March 2015, doi: 10.1016/j.rser.2014.11.054.

[31]       H. Fayazi, M. Moazzami, B. Fani, G Shahgholian, "A first swing stability improvement approach in microgrids with synchronous distributed generators", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 4, Article Number: e12816, April 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12816.

[32]       Y. Sabri, N.E. Kamoun, F. Lakrami, "A survey: Centralized, decentralized, and distributed control scheme in smart grid systems", Proceeding of the IEEE/CMT, pp. 1-11, Fez, Morocco, Oct. 2019, doi:  10.1109/CMT.2019.8931370.

[33]       R.M. Seresht, M. Miri, M. Zand, M.A. Nasab, P. Sanjeevikumar, B. Khan, "Frequency control scheme of an ac islanded microgrid based on modified new self-organizing hierarchical PSO with jumping time-varying acceleration coefficients", Cogent Engineering, vol. 10, no. 1, 2023, doi: 10.1080/23311916.2022.2157982.

[34]       S. Ahmadi, I. Sadeghkhani, G. Shahgholian, B. Fani, J. M. Guerrero, "Protection of LVDC microgrids in grid-connected and islanded modes using bifurcation theory", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 3, pp. 1-8, June 2021, doi:  10.1109/JESTPE.2019.29­61903.

[35]       B. Sahoo, S.K. Routray, P.K. Rout, "Ac, dc, and hybrid control strategies for smart microgrid application: A review", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 1, Article Number: e12683, Jan, 2021, doi: 10.1002/2050-7038.12683.

[36]       R. Ghobadi, G Shahgholian, "Providing improved structure and adaptive control strategy for solar system with the ability to improve power quality in islanded microgrid", Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System, vol. 2, no. 4, pp. 19-37, March 2024, doi: 10.30486/teeges.2023.1986388.1073.

[37]       M. Ahmed, L. Meegahapola, A. Vahidnia, M. Datta, "Stability and control aspects of microgrid architectures- A comprehensive review", IEEE Access, vol. 8, pp. 144730-144766, 2020, doi:  10.1109/ACCESS.2020.3014977.

[38]       A. Rashwan, A. Mikhaylov, T. Senjyu, M. Eslami, A.M. Hemeida, D.S.M. Osheba, "Modified droop control for microgrid power-sharing stability improvement", Sustainability, vol. 15, Article Number: 11220, July 2023, doi: 10.3390/su151411220.

[39]       L. Meng, C. Su, J. Wu, T. Ren, Z. Wang, H. Yi, "Design and parameter analysis of an improved pre-synchronization method for multiple inverters based on virtual synchronization generator control in microgrid", Energy Reports, vol. 8, pp. 928-937, Aug. 2022, doi: 10.1016/j.egyr.2022.02.111.

[40]       J. Lu, X. Liu, M. Savaghebi, X. Hou, P. Wang, "Distributed event-triggered control for harmonic voltage compensation in islanded ac microgrids", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 13, no. 6, pp. 4190-4201, Nov. 2022, doi:  10.1109/TSG.2022.3186284.

[41]       M. Yadav, N. Pal, D.K. Saini, "Microgrid control, storage, and communication strategies to enhance resiliency for survival of critical load", IEEE Access, vol. 8, pp. 169047-169069, 2020, doi:  10.1109/ACCESS.2020.3023087.

[42]       M.F. Roslan, M.A. Hannan, P.J. Ker, M. Mannan, K.M. Muttaqi, T.M.I. Mahlia, "Microgrid control methods toward achieving sustainable energy management: A bibliometric analysis for future directions", Journal of Cleaner Production, vol. 348, Article Number: 131340, May 2022, doi: 10.1016/j.jclepro.2022.131340.

[43]       S. Farhang, G. Shahgholian, B. Fani, "Dynamic behavior improvement of control system in inverter-based island microgrid by adding a mixed virtual impedance loop to voltage control loop", International Journal of Smart Electrical Engineering, vol. 11, no. 1, pp. 27-34, March 2022, dor: 20.1001.1.22519246.2022.11.1.4.0.

[44]       S.M. Dawoud, X. Lin, M.I. Okba, "Hybrid renewable microgrid optimization techniques: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 82, pp. 2039-2052, Feb. 2018, doi: 10.1016/j.rser.2017.08.007.

[45]       S. Mansour, M.I. Marei, A.A. Sattar, "Droop based control strategy for a microgrid", Global Journal of Research in Engineering, vol. 16, no. 7, 2016.

[46]       A.J. Albarakati, Y. Boujoudar, M. Azeroual, L. Eliysaouy, H. Kotb, A. Aljarbouh, H.K. Alkahtani, S.M. Mostafa, A. Tassaddiq, A. Pupkov, "Microgrid energy management and monitoring systems: A comprehensive review", Frontiers in Energy Research, vol. 10, Article Number: 1097858, Dec. 2022, doi: 10.3389/fenrg.2022.1097858.

[47]       A.A. Khan, M. Naeem, M. Iqbal, S. Qaisar, A. Anpalagan, "A compendium of optimization objectives, constraints, tools and algorithms for energy management in microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 1664-1683, May 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.259.

[48]       D.Y. Yamashita, I. Vechiu, J.P. Gaubert, "A review of hierarchical control for building microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 118, Article Number: 109523, Feb. 2020, doi: 10.1016/j.rser.2019.109523.

[49]       M.T.L. Gayatri, A.M. Parimi, A.V.P. Kumar, "A review of reactive power compensation techniques in microgrids", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 81, pp. 1030-1036, Jan. 2018, doi:  10.1016/j.rser.2017.08.006.

[50]       Z. Shuai, Y. Sun, Z.J. Shen, W. Tian, C. Tu, Y. Li, X.Yin, "Microgrid stability: Classification and a review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 167-179, May 2016, doi:  10.1016/j.rser.2015.12.201.

[51]       A. Radwan, Y. Mohamed, "Modeling, analysis, and stabilization of converter-fed ac microgrids with high penetration of converter-interfaced loads", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 3, no. 3, pp. 1213–1225, Sept. 2012, doi: 10.1109/TSG.2012.2183683.

[52]       M.Q. Taha, S. Kurnaz, "Droop control optimization for improved power sharing in ac islanded microgrids based on centripetal force gravity search algorithm", Energies, vol. 16, no. 24, Article Number: 7953, Dec. 2023, doi: 10.3390/en16247953.

[53]       S. Patel, S. Chakraborty, B. Lundstrom, S.M. Salapaka, M.V. Salapaka, "Isochronous architecture-based voltage-active power droop for multi-inverter systems", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 12, no. 2, pp. 1088-1103, March 2021, doi: 10.1109/TSG.2020.3037159.

[54]       M. Juneja, S.K. Nagar, S.R. Mohanty, "PSO based reduced order modelling of autonomous ac microgrid considering state perturbation", Automatika, vol. 61, no. 1, pp. 66-78, Jan. 2020, doi: 10.1080/00051144.2019.1682867.

[55]       G.P. Santos, A. Tsutsumi, J.C.M. Vieira, "Enhanced voltage relay for ac microgrid protection", Electric Power Systems Research, vol. 220, Article Number: 109310, July 2023, doi: 10.1016/j.epsr.2023.109310.

[56]       M. Shi, X. Chen, J. Zhou, Y. Chen, J. Wen, H. He, "PI-consensus based distributed control of ac microgrids", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 35, no. 3, pp. 2268-2278, May 2020, doi:  10.1109/TPWRS.2019.2950629.

[57]       G. Raman, K. Liao, J.C.H. Peng, "Improving ac microgrid stability under cyberattacks through timescale separation", IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. 70, no. 6, pp. 2191-2195, June 2023, doi: 10.1109/TCSII.2023.3234073.

[58]       R. Zhang, B. Hredzak, "Nonlinear sliding mode and distributed control of battery energy storage and photovoltaic systems in ac microgrids with communication delays", IEEE Trans. on Industrial Informatics, vol. 15, no. 9, pp. 5149-5160, Sept. 2019, doi: 10.1109/TII.2019.2896032.

[59]       E. Hosseini, G. Shahgholian, "Partial- or full-power production in WECS: A survey of control and structural strategies", European Power Electronics and Drives, vol. 27, no. 3, pp. 125-142, Dec. 2017, doi: 10.1080/09398368.2017.1413161.

[60]       A.H. Tariq, S.A.A. Kazmi, M. Hassan, S.A.M. Ali, M. Anwar, "Analysis of fuel cell integration with hybrid microgrid systems for clean energy: A comparative review", International Journal of Hydrogen Energy, vol. 52, pp. 1005-1034, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.07.238.

[61]       A. Baccioli, A. Liponi, J. Milewski, A. Szczęśniak, U. Desideri, "Hybridization of an internal combustion engine with a molten carbonate fuel cell for marine applications", Applied Energy, vol. 298, Article Number: 117192, Sept. 2021, doi: 10.1016/j.apenergy.2021.117192.

[62]       J.G. Matos, F.S.F. Silva, L.A.S. Ribeiro, "Power control in ac isolated microgrids with renewable energy sources and energy storage systems", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 62, no. 6, pp. 3490-3498, June 2015, doi:  10.1109/TIE.2014.2367463.

[63]       A. Singh, S. Suhag, "Frequency regulation in an ac microgrid interconnected with thermal system employing multiverse-optimised fractional order-PID controller", International Journal of Sustainable Energy, vol. 39, no. 3, pp. 250-262, 2020, doi: 10.1080/14786451.2019.1684286.

[64]       H. Ibrahim, K. Belmokhtar, M. Ghandour, "Investigation of usage of compressed air energy storage for power generation system improving - application in a microgrid integrating wind energy", Energy Procedia, vol. 73, pp. 305-316, June 2015, doi: 10.1016/j.egypro.2015.07.694.

[65]       Palizban, K. Kauhaniemi, "Distributed cooperative control of battery energy storage system in ac microgrid applications", Journal of Energy Storage, vol. 3, pp. 43-51, Oct. 2015, doi: 10.101­6/j.est.2015.08.005.

[66]       M.B. Delghavi, S. Shoja-Majidabad, A. Yazdani, "Fractional-order sliding-mode control of islanded distributed energy resource systems", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 7, no. 4, pp. 1482-1491, Oct. 2016, doi: 10.1109/TSTE.2016.2564105.

[67]       D. Voumick, P. Deb, M. Khan, "Operation and control of microgrids using IoT (Internet of things)", Journal of Software Engineering and Applications, vol. 14, pp. 418-441, Aug. 2021, doi: 10.4236/jsea.2021.148025.

[68]       M. Islam, F. Yang, M. Amin, "Control and optimisation of networked microgrids: A review", IET Renewable Power Generation, vol. 15, no. 6, pp. 1133-1148, April 2021, doi: 10.1049/rpg2.12111.

[69]       U. Sur, A. Biswas, J. N. Bera, G. Sarkar, "A modified holomorphic embedding method based hybrid ac-dc microgrid load flow", Electric Power Systems Research, vol. 182, Article 106267, May 2020, doi: 10.1016/j.epsr.2020.106267.

[70]       S. Mirsaeidi, X. Dong, S. Shi, B. Wang, "Ac and dc microgrids: A review on protection isseues and approaches", Journal of Electrical Engineering and Technology, vol. 12, no. 6, pp. 2089-2098, 2017, doi:  10.5370/JEET.2017.12.6.2089.

[71]       S.M. Behinnezhad, G. Shahgholian, B. Fani, "Simulation of a PV connected to an electrical energy di­s­t­ribution network with internal current loop control and voltage regulator", International Journal of Smart Electrical Engineering, vol. 12, no. 1, pp. 23-30, Feb. 0223, doi: 10.30495/ijse­e.2021.6­85745.

[72]       J. Hu, Y. Shan, J. M. Guerrero, A. Ioinovici, K. W. Chan, J. Rodriguez, "Model predictive control of microgrids– An overview", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 136, Article Number: 110422, Feb. 2021, doi: 10.1016/j.rser.2020.110422.

[73]       G. Shahgholian, "A brief review on microgrids: Operation, applications, modeling, and control", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 6, Article Number. e12885, June 2021 (doi: 10.1002/2050-7038.12885).

[74]       F. Gao, R. Kang, J. Cao, T. Yang, "Primary and secondary control in dc microgrids: A review", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 7, no. 2, pp. 227-242, March 2019, doi:  10.1007/s40565-018-0466-5.

[75]       M. A. Hossain, H. R. Pota, M.J. Hossain, F. Blaabjerg, "Evolution of microgrids with converter-interfaced generations: Challenges and opportunities", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 109, pp. 160-186, July 2019. doi: 10.1016/j.ijepes.2019.01.038.

[76]       F. Katiraei, R. Iravani, N. Hatziargyriou, A. Dimeas, "Microgrids management", IEEE Power and Energy Magazine, vol. 6, no. 3, pp. 54-65, May/June 2008, doi: 10.1109/MPE.2008.918702.

[77]       A. Bidram, A. Davoudi, "Hierarchical structure of microgrids control system", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 3, no. 4, pp. 1963-1976, Dec. 2012, doi: 10.1109/TSG.2012.2197425.

[78]       H. Karmi, B. Fani, G. Shahgholian, "Coordinated protection scheme based on virtual impedance control for loop-based microgrids", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 12, no. 46, pp. 15-32, Sept. 2021, dor: 20.1001.1.23223871.1400.12.2.2.0.

[79]       A.D. Bintoudi, L. Zyglakis, A.C. Tsolakis, D. Ioannidis, L. Hadjidemetriou, L. Zacharia, N. Al-Mutlaq, M. Al-Hashem, S. Al-Agtash, E. Kyriakides, C. Demoulias, D. Tzovaras, "Hybrid multi-agent-based adaptive control scheme for ac microgrids with increased fault-tolerance needs", IET Renewable Power Generation, vol. 14, no. 1, pp. 13-26, 2020, doi:  10.1049/iet-rpg.2019.0468.

[80]       Y. Gu, H. Yang, W. Sun, Y. Chi, W. Li, X. He, "Hierarchical control of dc microgrids robustness and smartness", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 6, no. 2, pp. 384-393, June 2020, doi: 10.17775/CSEEJPES.2017.00920.

[81]       X. Feng, A. Shekhar, F. Yang, R.E. Hebner, P. Bauer, "Comparison of hierarchical control and distributed control for microgrid", Electric Power Components and Systems, vol. 45, no. 10, pp. 1043-1056, 2017, doi: 10.1080/15325008.2017.1318982.

[82]       D. Jain, D. Saxena, "Comprehensive review on control schemes and stability investigation of hybrid ac-dc microgrid", Electric Power Systems Research, vol. 218, Article Number: 109182, May 2023, doi: 10.1016/j.epsr.2023.109182.

[83]       A. Villalón, M. Rivera, Y. Salgueiro, J. Muñoz, T. Dragičević, F. Blaabjerg, "Predictive control for microgrid applications: A review study", Energies, vol. 13, no. 10, Article Number: 2454, May 2020, doi: 10.3390/en13102454.

[84]       N. Sheykhi, A. Salami, J.M. Guerrero, G.D. Agundis-Tinajero, T. Faghihi, "A comprehensive review on telecommunication challenges of microgrids secondary control", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 140, Article Number: 108081, Sept. 2022, doi: 10.1016/j.ijepes.2022.108081.

[85]       A.A. Memon, K. Kauhaniemi, "A critical review of ac microgrid protection issues and available solutions", Electric Power Systems Research, vol. 129, pp. 23-31, Dec. 2015, doi: 10.1016/j.epsr.2015.07.006.

[86]       Z. Yang , L. Huang, Z. Yi, Y. Hu, "A review on hierarchical control strategy in microgrid", Proceeding of the ICITEE, pp. 1-6, Dec. 2019, doi: 10.1145/3386415.3387038.

[87]       B. Keyvani, B. Fani, H. Karimi, M. Moazzami, G. Shahgholian, "Improved droop control method for reactive power sharing in autonomous microgrids", Journal of Renewable Energy and Environment, vol. 9, no. 3, pp. 1-9, Sept. 2022, doi:  10.30501/jree.2021.298138.1235.

[88]       R. Dadi, K. Meenakshy, S. Damodaran, "A review on secondary control methods in dc microgrid", Journal of Operation and Automation in Power Engineering, vol. 11, no. 2, pp. 105-112, Aug. 2023, doi: 10.22098/joape.2022.9157.1636.

[89]       S.K. Sahoo, A.K. Sinha, N.K. Kishore, "Control techniques in ac, dc, and hybrid ac–dc microgrid: A review", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 6, no. 2, pp. 738-759, June 2018, doi: 10.1109/JESTPE.2017.2786588.

[90]       P. Borazjani, N.I.A. Wahab, H.B. Hizam, A.B.C. Soh, "A review on microgrid control techniques", Proceeding of the IEEE/ISGT, pp. 749-753, Kuala Lumpur, Malaysia, May 2014, doi: 10.1109/ISGT-Asia.2014.6873886.

[91]       A.L. Dimeas, N.D. Hatziargyriou, "Operation of a multiagent system for microgrid control", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 20, no. 3, pp. 1447-1455, Aug. 2005, doi: 10.1109/TPWRS.20­05.852060.

[92]       T. Logenthiran, R.T. Naayagi, W.L. Woo, V.T. Phan, K. Abidi, "Intelligent control system for microgrids using multiagent system", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 3, no. 4, pp. 1036-1045, Dec. 2015, doi: 10.1109/JESTPE.2015.2443187.

[93]       C.N. Papadimitriou, E.I. Zountouridou, N.D. Hatziargyriou, "Review of hierarchical control in DC microgrids", Electric Power Systems Research, vol. 122, pp. 159-167, March 2015, doi: 10.1016/j.epsr.2015.01.006.

[94]       S.K. Mazumder, M. Tahir, K. Acharya, "Master–slave current-sharing control of a parallel dc–dc converter system over an RF communication interface", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 55, no. 1, pp. 59-66, Jan. 2008, doi:  10.1109/TIE.2007.896138.

[95]       F. Deng, W. Yao, X. Zhang, Y. Tang, P. Mattavelli, "Review of impedance-reshaping-based power sharing strategies in islanded ac microgrids", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 14, no. 3, pp. 1692-1707, May 2023, doi:  10.1109/TSG.2022.3208752.

[96]       O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S. Mirtalaee, M. Jabbari, "An overview of the structure and improvement of the main parameters of non-isolated dc/dc boost converters", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 12, no. 47, pp. 1-29, Dec. 2021, dor: 20.1001.1.23223871.1400.12.48.6.6.

[97]       A. Elmouatamid, R. Ouladsine, M. Bakhouya, N.E. Kamoun, M. Khaidar, K. Zine-Dine, "Review of control and energy management approaches in micro-grid systems", Energies, vol. 14, no. 1, Article Number: 168, Dec. 2021, doi: 10.3390/en14010168.

[98]       F. Mohammadzamani, M. Hashemi, G. Shahgholian, "Adaptive control of nonlinear time delay systems in the presence of output constraints and actuator’s faults", International Journal of Control, vol. 96, no. 3, pp. 541-553, March 2023, doi: 10.1080/00207179.2021.2005257.

[99]       F. Mohammadzamani, M. Hashemi, G. Shahgholian, "Adaptive neural control of non-linear fractional order multi-agent systems in the presence of error constraints and input saturation", IET Control Theory and Applications, vol. 16, no. 13, pp. 1283-1298, Sept. 2022, doi: 10.1049/cth2.12291.

[100]       Y. Liu, Q. Zhang, C. Wang, N. Wang, "A control strategy for microgrid inverters based on adaptive three-order sliding mode and optimized droop controls", Electric Power Systems Research, vol. 117, pp. 192–201, Dec. 2014, doi: 10.1016/j.epsr.2014.08.021.

[101]       M. Yousif, Q. Ai, Y. Gao, W.A. Wattoo, Z. Jiang, R. Hao, "An optimal dispatch strategy for distributed microgrids using PSO", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 6, no. 3, pp. 724-734, Sept. 2020, doi: 10.17775/CSEEJPES.2018.01070.

[102]       M. Dashtdar, A. Flah, S.M.S. Hosseinimoghadam, C.R. Reddy, H. Kotb, K.M. AboRas, E.C. Bortoni, "Improving the power quality of island microgrid with voltage and frequency control based on a hybrid genetic algorithm and PSO", IEEE Access, vol. 10, pp. 105352-105365, 2022, doi:  10.1109/ACCES­S.20­22.3201819.

[103]       S. Chaturvedi, D. Fulwani, J. M. Guerrero, "Adaptive-SMC based output impedance shaping in dc microgrids affected by inverter loads", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 11, no. 4, pp. 2940-2949, Oct. 2020, doi: 10.1109/TSTE.2020.2982414.

[104]       Z. Chen, A. Luo, H. Wang, Y. Chen, M. Li, Y. Huang, "Adaptive sliding-mode voltage control for inverter operating in islanded mode in microgrid", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 66, pp. 133–143, March 2015.

[105]       A.M. Hussien, J. Kim, A. Alkuhayli, M. Alharbi, H.M. Hasanien, M. Tostado-Véliz, R.A. Turky, F. Jurado, "Adaptive PI control strategy for optimal microgrid autonomous operation", Sustainability, vol. 14, no. 22, Article Number: 14928, Nov. 2022, doi: 10.3390/su142214928.

[106]       J. Kaushal, P. Basak, "A decision making methodology to assess power quality monit­ori­ng index of an ac microgrid using fuzzy inference systems", Electric Power Components and Systems, vol. 47, no. 14-15, pp. 1349-1361, 2019, doi: 10.1080/15325008.2019.1689448.

[107]       X. Shen, H. Wang, J. Li, Q. Su, L. Gao, "Distributed secondary voltage control of islanded microgrids based on RBF-neural-network sliding-mode technique", IEEE Access, vol. 7, pp. 65616-65623, May 2019, doi:  10.1109/ACCESS.2019.2915509.

[108]       M.A. Hossain, H.R. Pota, S. Squartini, A.F. Abdou, "Modified PSO algorithm for real-time energy management in grid-connected microgrids", Renewable Energy, vol. 136, pp. 746-757, June 2019, doi: 10.1016/j.renene.2019.01.005.

[109]       R.A. Badwawi, W.R. Issa, T.K. Mallick, M. Abusara, "Supervisory control for power management of an islanded ac microgrid using a frequency signalling-based fuzzy logic controller", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 10, no. 1, pp. 94-104, Jan. 2019, doi:  10.1109/TSTE.2018.2825655.

[110]       T. Kerdphol, M. Watanabe, K. Hongesombut, Y. Mitani, "Self-adaptive virtual inertia control-based fuzzy logic to improve frequency stability of microgrid with high renewable penetration", IEEE Access, vol. 7, pp. 76071-76083, June 2019, doi:  10.1109/ACCESS.2019.2920886.

[111]       M. Cucuzzella, G.P. Incremona, A. Ferrara, "Decentralized sliding mode control of islanded ac microgrids with arbitrary topology", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 64, no. 8, pp. 6706-6713, Aug. 2017, doi:  10.1109/TIE.2017.2694346.

[112]       H. Pan, Q. Teng, D. Wu, "MESO-based robustness voltage sliding mode control for ac islanded microgrid", Chinese Journal of Electrical Engineering, vol. 6, no. 2, pp. 83-93, June 2020, doi:  10.23919/CJEE.2020.000013.

[113]       Q. Zhang, Y.Liu, Y. Zhao, N.Wang, "A multi-mode operation control strategy for flexible microgrid based on sliding-mode direct voltage and hierarchical controls", ISA Transactions, Vol. 61, pp. 188-198, March 2016, doi: 10.1016/j.isatra.2015.11.027.

زیرنویس‏ها

 فناوری‏های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز، سال چهارم، شماره ۲، تابستان ۱۴۰۴                                   5

---

[1]  Non-renewable energy sources

[2]  Wind

[3]  Geothermal

[4]  Distributed generation

[5]  Microgrids

[6]  Power management

[7]  Energy storage systems

[8]  Photovoltaic

[9]  Wind turbine

[10]  Bidirectional main converter

[11]  Speed cut

[12]  Alternating current microgrids

[13]  Direct current microgrids

[14]  Hybrid microgrids

[15]  Islanded

[16]  Grid-connected

[17]  Photovoltaic arrays

[18]  Fuel cells

[19]  Internal combustion engines

[20]  Superconducting magnetic storage

[21]  Flexible energy sources

[22]  Non-flexible energy sources

[23]  Single phase

[24]  Three-phase with neutral-point lines

[25]  Three-phase without neutral-point lines

[26]  Response time

[27]  Primary control level

[28]  Secondary control level

[29]  Tertiary control level

[30]  Master–slave

[31]  Boss-worker

[32]  Centralized control

[33]  Decentralized control

[34]  Distributed control

[35]  Particle swarm optimization