Nagrada: Odlični v znanosti 2013, Tehnika 2.12: Električne naprave (ARRS 2014) V članku je predlagano novo navorno vodenje asinhronskega stroja, izpeljano na osnovi modela stroja zapisanega v koordinatnem sistemu vektorja statorskega toka. Zahtevani navor se tvori s simultanim spreminjanjem amplitude in hitrosti vrtenja vektorja statorskega toka, ki implicitno povzroča takšne spremembe vektorja rotorskega magnetnega sklepa, da je zagotovljena stabilnost sistema vodenja. Vrojena lastnost takšnega vodenja je zagotavljanje največjega navora na enoto toka v ustaljenem stanju in skoraj popolno sledenje referenčnim vrednostim tudi v primeru nasičenja stroja. Uporabljena je kaskadna struktura vodenja temelječa na parcialni dinamični inverziji modela reduciranega reda, kar omogoča obstoj in enoličnost inverzne preslikave zahtevanega navora v vektorja rotorskega magnetnega sklepa in statorskega toka. Singularnost pri ničelni dolžini vektorja rotorskega magnetnega sklepa ne predstavlja težav za predlagano vodenje, če asinhronski stroj deluje znotraj normalnih obratovalnih parametrov. Izvedba predlaganega vodenja zahteva oceno (estimacijo) tiste komponente vektorja rotorskega magnetnega sklepa, ki ustvarja navor, in regulatorje toka v kaskadni strukturi. Eksperimentalni rezultati potrjujejo ključna pričakovanja in kažejo na potencial ter koristi predlagane strukture vodenja.
COBISS.SI-ID: 16731414
Delo ocenjuje uporabnost stohastičnega direktnega iskalnega algoritma imenovanega diferenčna evolucija (DE) za hkratno določitev vseh parametrov dinamičnega modela električnega vezja, ki je v danem primeru posebni sinhronski stroj. V delu uporabljen algoritem ima vrsto prednosti tudi pri izračunih različnih obratovalnih stanj elektroenergetskih sistemov, saj ga odlikuje dobra robustnost za doseganje globalnega minimuma in primernost za reševanje nelinearnih in omejenih optimizacijskih problemov, pri čemer pa ne potrebuje izhodiščne vrednosti pač pa meje predvidenih rešitev in le malo število definiranih kontrolnih parametrov. Iz navedenih razlogov je omenjen algoritem DE tudi uporabljen v aktivnostih obravnavanega raziskovalnega projekta, in sicer pri izračunu pretokov moči distribucijskega elektroenergetskega omrežja z vključenim velikim številom razpršenih virov, kot tudi pri določitvi optimalne porazdelitve generacije jalove in delovne moči po posameznih razpršenih proizvodnih enotah.
COBISS.SI-ID: 17638166
V članku je predstavljena primerjalna študija različnih statičnih histereznih modelov, ki so uporabljeni v parametričnem dinamičnem modelu mehko-magnetne pločevine. Med uporabljenimi histereznimi modeli so predstavljeni tako matematični kot tudi fizikalni histerezni modeli, pri čemer je ovrednotena njihova sposobnost napovedovanja dinamične histerezne zanke in izgub v mehko-magnetnem materialu pod vplivom poljubnih oblik vzbujanja. Predstavljeni modeli so ovrednoteni tako za primer napetostnega kot tudi tokovnega vzbujanja modela. V predstavljeni analizi so izpostavljene tako prednosti kot tudi pomanjkljivosti večine najbolj znanih statičnih histereznih modelov, kar omogoča izbiro najbolj ustreznega modela za specifično aplikacijo, t.j. harmonična ali popačena vzbujanja naprav ter obratovanje naprav v prehodnih pojavih ali ustaljenih stanjih. V analizo je zajeta primerjava z meritvami za mehko-magnetno pločevino M400-50 v širokem frekvenčnem in amplitudnem območju tako za harmonična kot tudi popačena vzbujanja. Za ovrednotenje so uporabljene primerjave oblik histereznih zank in izgub, kot tudi izračuni odstopanj NRMS za posamezne odseke magnetilnih krivulj.
COBISS.SI-ID: 20246038
Članek obravnava analizo srednje-frekvenčnega sistema za uporovno točkovno varjenje (UTV) z enosmernim varilnim tokom, ki je voden s pomočjo pretvornika s pulzno širinsko modulacijo, ki napaja varilni transformator s prigrajenim polnovalnim usmernikom na sekundarju. V avtomobilski industriji so varilni transformatorji običajno pritrjeni na robotsko roko, zato je teža pomemben dejavnik. Enako moč varjenja z velikim varilnim tokom lahko dosežemo tudi s pomočjo višje frekvence napajalne napetosti, kar omogoča zmanjšanje preseka železnega jedra in s tem njegove teže, prav tako pa se zmanjša teža primarnega in sekundarnega navitja zaradi krajših ovojev. Na žalost pa razsipane induktivnosti sistema za UTV onemogočajo doseganje enake nazivne vrednosti varilnega toka pri višji frekvenci napajalne napetosti. Frekvenčno odvisna največja vrednost varilnega toka je karakteristična lastnost sistema za UTV, ki jo lahko določimo z zahtevnimi in časovno potratnimi simulacijskimi izračuni ali z dragimi meritvami. Tretja možnost pa je s pomočjo izpeljanega analitičnega nastavka, ki je predstavljen v tem članku in omogoča izračun maksimalnega varilnega toka v odvisnosti od frekvence ali kateregakoli drugega parametra veznega modela sistema za UTV. Analitično določena funkcija frekvenčne odvisnosti največje vrednosti varilnega toka je bila popolnoma potrjena s pomočjo meritev na industrijskem sitemu za UTV in s pomočjo numeričnih izračunov.
COBISS.SI-ID: 20664598
Eden od glavni izzivov, ki se pojavljajo, je ovrednotenje primernosti površin streh za instalacijo fotovoltaičnih sistemov, glede na količino prejetega sončnega sevanja. Tehnologija LiDAR ((Light Detection And Ranging) omogoča avtomatizacijo omenjenega ovrednotenja tudi za večja urbana območja. Pri upoštevamo topografijo površin, vplive senčenja in časovno odvisne podatke dolgoletnega merjenja celotnega in difuznega sevanja. Pri tem ovrednotenje sončnega potenciala ni dovolj, saj ne daje podatkov o proizvedeni električni energiji. Ta pomanjkljivost je odpravljena z ovrednotenjem fotovoltaičnega potenciala v katerem so zajete tudi nelinearne karakteristike uporabljenega fotovoltaičnega sistema. Fotovoltaični potencial je tako določen z integracijo produkta časovnih potekov sončnega sevanja in karakteristik izkoristkov fotovoltaičnih sistemov, ki so odvisne od sončnega sevanja. Pri tem je treba poudariti, da veliko obstoječih metod za ovrednotenje fotovoltaičnega potenciala upošteva konstanten izkoristek fotovoltaičnega sistema. Členek prestavlja novo metodo za ovrednotenje fotovoltaičnega potenciala na osnovi podatkov LiDAR, kjer so nelinearne karakteristike izkoristkov fotovoltaičnih modulov in pretvornika upoštevane z aproksimacijsko funkcijo. Na opisan način je bila ovrednotena proizvodnja električne energija na površinah streh večjega urbanega območja v primerih uporabe fotovoltaičnih sistemov z različnimi nelinearnimi karakteristikami izkoristkov. Ustreznost predlagane metode je bila potrjena na podlagi meritev na obstoječem fotovoltaičnem sistemu. V članku so bile upoštevane karakteristike izkoristkov pretvornika, ki se v projektu uporablja tako v sistemu vodenja nizkonapetostnega omrežja kot tudi v sistemu vodenja skupine mikrorazsmernikov. S predlaganim postopkom je bila določena tudi postavitev fotovoltaičnih sistemov, ki se uporabljajo v projektu, pri tem pa so bile upoštevane tudi lastnosti razpoložljivega električnega omrežja.
COBISS.SI-ID: 17543702
Z naraščajočo urbanizacijo in okoljskih pomislekom glede porabe energije in ogljičnega odtisa zgradb se veča tudi povpraševanje po energetsko učinkovitejših stavbah. Prispevek predstavlja novo metodo za ocenjevanje in optimizacijo toplotne obremenitve (skupne potrebe po energiji za ogrevanje in hlajenje) stavbe v realnem okolju, ki temelji podatkih LiDAR visoke ločljivosti, upoštevanju klimatoloških parametrov, ocenjenem direktnem in anizotropni razpršenem obsevanju, senčenje iz okolice in topografiji terena. V optimizacijskem delu metode je glede na ocenjeno toplotno obremenitev optimizirana zasnova stavbe. Ocenjene vrednosti so bile potrjene z dobro uveljavljeno programsko opremo EnergyPlus. V eksperimentih je bila glede na toplotno obremenitev in okoliške stavke zasnova in optimizirana pravokotna stavba. Konstrukcijske parametre stavbe so bili ovrednoteni glede na termično obremenitvi. Predlagana metoda je v povprečju izboljšala neto izkoristek toplote v stavbi za več kot 103 kWh/m2 in zmanjšala toplotno obremenitev za 234,18 kWh / m2 v primerjavi z začetno zasnovo stavbe.
COBISS.SI-ID: 20948246
Optimalna razporeditev kaskadnih hidroelektrarn je znana kot kompleksen problem optimizacije. Avtorji so za rešitev tega problema uporabili prilagojeni algoritem diferenčne evolucije z uporabo fiksne in dinamične velikosti populacije. Glede na dinamiko populacije, uporablja predlagani algoritem nove naključne strategije za ustvarjanje nove populacije z zmanjšanim ali povečanim obsegom. Ta implementacija omogoča globalno iskanje s hitro konvergenco. Uporablja se tudi večjedrni procesor, kjer so vsi potrebni podatki optimizacije poslani posameznemu jedru osrednje procesne enote. Glavni cilj optimizacijskega procesa je zadostiti 24-urno porabo z minimiziranjem količine vode uporabljene za proizvedeno električno energijo. Ta proces optimizacije na koncu dneva tudi zadovolji želene ravni akumulacije. V tem članku so bili uporabljeni modeli realnih parametrov osmih kaskad hidroelektrarn, ki se nahajajo v Sloveniji (Evropa). Standardni model iz literature se uporablja za primerjavo uspešnosti prilagojenega optimizacijskega algoritma.
COBISS.SI-ID: 17881366
Zaradi večanja deleža enot razpršene proizvodnje v razdeljevalnih omrežjih je treba posebno pozornost nameniti njihovemu umeščanju v omrežja. Predvsem v urbanih okoljih je mogoče pričakovati, da se bodo fotonapetostni sistemi nameščali na strehe stavb. Članek predlaga nov postopek za določitev strešnih površin, ki so najbolj primerne za namestitev fotonapetostnih sistemov. Pri tem je fotonapetostni potencial streh najprej ovrednoten na osnovi podatkov LiDAR (Light Detection And Ranging) in meritev sevanja s pyrano-metrom. Nato so na osnovi konfiguracije omrežja in časovnih potekov porabe in predvidene proizvodnje fotonapetostnih sistemov v omrežju s časovno diskretizacijo ene ure določene tiste površine streh z največjim fotonaptostnim potencialom, ki na letni ravni omogočajo največjo zmanjšanje izgub v razdeljevalnem omrežju. Predlagan postopek določitve površin streh, ki so najbolj primerne za namestitev fotonaptostih sistemov, je uporabljen na primeru obstoječega razdeljevalnega omrežja v urbanem okolju. Dobljeni rezultati so potrdili, da samo vrednost fotonapetostnega potenciala ni zadosten kriterij za določitev površin streh primernih za namestitev fotonapetostnih sistemov. Pri določitvi naprimernejših strešnih površin je treba upoštevati tudi konfiguracijo omrežja za razdeljevanje električne energije ter časovno in krajevno porazdelitev porabe in proizvodnje.
COBISS.SI-ID: 19317526
Prispevek predlaga sprotno optimizacijo obratovanja nizkonapetost-nega distribucijskega omrežja s paralelizacijo optimizacijske metode in algoritma za izračun pretokov energije na grafični procesni enoti (GPU - Graphics Processing Unit ). Delovanje predlaganega postopka je demonstrirano na primeru testnega nizkonapetostnega distribucijskega omrežja s krmiljenimi enotami razpršene proizvodnje in bremeni. Na GPU ste paralelizirna inimplementirana optimizacijski algoritem diferenčne evolucije in Backward-Forward Sweep metod izračuna pretokov energije. Cilj optimizacije je zagotavljanje ustreznega napetostnega profile, preprečevanje preobremenitev vodnikov, minimizacija izgub in zagotavljanje funkcionalnosti odzive na poziv (demand response). Omenjeno je doseženo z generacijo referenčnih vrednosti za delovne in jalove moči enot razpršene proizvodnje in krmiljenih bremen. Predstavljeni rezultati kažejo, da je implementacija na GPU bistveno hitrejša od implementacije na centralni procesni enoti, kar omogoča sprotno optimizacijo delovanje nizkonapetostnega distribucijskega omrežja.
COBISS.SI-ID: 20280342
Hitro premikajoči se oblaki, ki prekrijejo sonce lahko povzročijo stopnične spremembe v izhodni moči fotonapetostnih elektrarn, kar lahko vodi do nihanja napetosti v električnem omrežju in posledično lahko nekateri elementa omrežja delujejo napačno. Te težave je mogoče rešiti z ustreznimi kratkoročnimi napovedi prehodov oblakov in ustreznim postopnim vodenjem zniževanja izhodne moči pretvornikov fotonapetostnih elektrarn. Strojna oprema je sestavljena iz Raspberry PI Model B 3, kamero OmniVision OV5647 z nameščenim polarizacijskim in ND optičnim filtrom. Predstavljen nov algoritem za prepoznavo oblakov uporablja digitalni filter z razmerjem zelene in modre barve, da se lahko napove gibanje oblakov. Proces prepoznave oblakov in gibanja le teh je sestavljen iz več stopenj in se obdeluje le majhen del slike, ki je relativen na lokacijo sonca ter oblaka. Hitrost gibanja zgolj dela oblaka, ki je najbližje soncu in se hkrati giblje proti soncu se uporabi za napoved prehoda pred soncem. Predlagan algoritem je hiter in kompakten ter ga je mogoče izvajati na nizko cenovnih IoT procesorskih karticah. WiFi komunikacija je uporabljena za prenos podatkov do pretvornikov za postopno in zglajeno zniževanje izhodne moči fotonapetostne elektrarne.
COBISS.SI-ID: 20570134