افزايش كيفيت توان و قابليت اطمينان سامانه قدرت كشتيهاي نظامي با استفاده از صافي تركيبي بهينه سازي شده با الگوريتم ژنتيك

Improvement of Power Quality & Reliability by an Optimized Hybrid Power Filter in Warship Power System Using Genetic Algorithms and Multi-objective Optimization

سامانه قدرت شناورهاي نظامي يك سامانه قدرت مستقل با واحدهاي توليد، انتقال و بار متمركز است. وجود انواع بارهاي غيرخطي در اين سامانه مانند سامانه محركه كشتي، سامانه كنترل آتش سلاحهاي خودكار، مبدلهاي كليدزني و... موجب تزريق جريانهاي هارمونيكي به آن گرديده و مشكلات فراوان ايجاد ميكند. در اين مقاله، بهكمك شبيهسازي بارهاي غيرخطي و هارمونيكزاي موجود در بخشهاي مختلف سامانه قدرت كشتيهاي نظامي، صافي تركيبي مناسب براي آن طراحي شده است. همچنين براي دستيابي به دو هدف كمينهسازي ميزان اعوجاج هارمونيكي كلي جريان (THDI) و كاهش هزينه صافي تركيبي، بهينهسازي متغيرهاي غيرفعال صافي با كمك الگوريتم ژنتيك چندهدفه MOGA)) انجام شده است. نتايج حاصل نشاندهنده تاثير قابل توجه صافي تركيبي بهينه در حذف هارمونيكهاي جريان و كاهش اعوجاج هارمونيكي كلي جريان (THDI) از 43/31 درصد به 4/17 درصد و در نتيجه تحقق استانداردهاي هارمونيكي نظامي در سامانه قدرت كشتيها است. علاوه بر آن، ضريب توان سامانه از 64/8 درصد به 97/6 درصد افزايش يافته است. اين تحقيق اهميت استفاده از صافيهاي هارمونيكي را در سيستمهاي قدرت حساس مانند سامانه قدرت كشتيهاي نظامي كه داراي محدوديت در ابعاد و وزن و نيازمند قابليت اطمينان بالا هستند، نشان ميدهد.

The navy ship power system is an independent system with focused power generation, transmission and load units. In this system, harmonic currents are injected into power system because of a large number of non-linear loads such as propulsion system, automatic guns fire control system, and switching converters and cause many problems. In this paper, a shunt hybrid active power filter designed by simulation of non-linear and harmonic loads in various section of warship power system. In order to optimize the filter, two main objects were considered, including total harmonic distortion (THD) minimization and hybrid filter cost reduction. Passive parameter optimized by multi objective genetic algorithm (MOGA). The result showed that the optimized hybrid power filter has a large effect on eliminating the harmonic and reducing the THD from %43.31 to %4.17. Hence, the military ship power system standards are satisfied. Moreover, the power factor was increased from %64.8 to %97.6. This research emphasizes the importance of using of harmonic filter in sensitive systems such as warship power system which has size and weight limitation as well as high reliability requirement.