https://repository.utm.md/handle/5014/33766 2026-04-20T16:59:02Z https://repository.utm.md/handle/5014/33792 Dynamic Voltage Restorer using Lemurs-optimized cascaded ANFIS-controller for distributed power systems REDDY, G. S.; REDDY, S. K.; ATHIMAMULA, S. The main objective of this study is to reduce disturbances, such as voltage sags, swells, and fluctuations, increase stability of voltage and Power Quality (PQ) in distributed power systems using an optimized Dynamic Voltage Restorer (DVR) control strategy. These objectives are achieved through the design and optimal tuning of a Cascaded Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) controller using the Lemurs optimization algorithm (LOA). The proposed controller is verified in the MATLAB/Simulink environment systematically for nonlinear and sensitive load conditions, which is a complete verification and testing to establish controller performance for voltage stability, improving dynamic responses, and reliably operating the system under disturbance operating conditions. According to the simulation study, the results show that the DVR controller is able to maintain a consistent load voltage under disturbance, therefore the connected loads are effectively and efficiently utilized within the controlled system. The proposed solution achieves a performance effectiveness of 96%, ensure effective and consistent operation of the system under changing load conditions. The proposed central controller enhances the dynamic performance of the DVR by reducing the settling time to 0.08 s, thus ensuring that performance is better than conventional approaches with fast transient response and higher accuracy. The significance of the results lies in validate that the cascaded ANFIS controller with LOA optimization is a legitimate and computationally efficiency substitute for real-time voltage compensation. This enhances the robustness of sensitive loads, minimizes possible consequences of economic losses and enhances the reliability of distributed networks in modern smart grid infrastructure.; Obiectivul principal al acestui studiu este de a reduce perturbațiile, cum ar fi căderile de tensiune, supratensiunile și fluctuațiile, de a crește stabilitatea tensiunii și a calității energiei (PQ) în sistemele de energie distribuită utilizând o strategie optimizată de control al restauratorului dinamic de tensiune (DVR). Aceste obiective sunt atinse prin proiectarea și reglarea optimă a unui controler de tip Sistem de Inferență Neuro-Fuzzy Adaptiv în Cascadă (ANFIS) utilizând Algoritmul de Optimizare Lemurs (LOA). Controlerul propus este verificat sistematic în mediul MATLAB/Simulink pentru condiții de sarcină neliniare și sensibile, ceea ce reprezintă o verificare și testare completă pentru a stabili performanța controlerului pentru stabilitatea tensiunii, îmbunătățirea răspunsurilor dinamice și funcționarea fiabilă a sistemului în condiții de funcționare perturbatoare. Conform studiului de simulare, rezultatele arată că controlerul DVR este capabil să mențină o tensiune de sarcină constantă sub perturbații, prin urmare, sarcinile conectate sunt utilizate eficient și eficace în cadrul sistemului controlat. Soluția propusă atinge o eficiență a performanței de 96%, asigurând funcționarea eficientă și constantă a sistemului în condiții de sarcină schimbătoare. Controlerul central propus îmbunătățește performanța dinamică a DVR-ului prin reducerea timpului de stabilizare la 0.08 s, asigurând astfel o performanță mai bună decât abordările convenționale, cu un răspuns tranzitoriu rapid și o precizie mai mare. Semnificația rezultatelor constă în validarea faptului că controlerul ANFIS în cascadă cu optimizare LOA este un substitut legitim și eficient din punct de vedere computațional pentru compensarea tensiunii în timp real.Acest lucru sporește robustețea sarcinilor sensibile, minimizează posibilele consecințe ale pierderilor economice și sporește fiabilitatea rețelelor distribuite în infrastructura modernă a rețelelor inteligente.; Основная цель данного исследования —снизить такие помехи, как провалы, выбросы и колебания напряжения, повысить стабильность напряжения и качество электроэнергиив распределенных энергосистемах с помощью оптимизированной стратегии управления с использованием динамического восстановителя напряжения. Эти цели достигаются посредством проектирования и оптимальной настройки каскадного адаптивного нейро-нечеткого логического контроллера (АННЛК) с использованием алгоритма оптимизации Лемур(АОЛ). Предлагаемый контроллер систематически верифицируется в среде MATLAB/Simulink для нелинейных и чувствительных условий нагрузки, что представляет собой полную проверку и тестирование для определения характеристик контроллера с точки зрения стабильности напряжения, улучшения динамических характеристик и надежной работы системы в условиях возмущений. Результаты моделирования показывают, что контроллер динамический восстановитель напряжения (ДВН)способен поддерживать постоянное напряжение нагрузки в условиях возмущений, что обеспечивает эффективное и рациональное использование подключенных нагрузок в управляемой системе. Предлагаемое решение достигает КПД 96%, обеспечивая эффективную и стабильную работу системы в условиях изменяющейся нагрузки. Предлагаемый центральный контроллер улучшает динамические характеристики ДВН, сокращая время установления до 0.08 с, что обеспечивает более высокую производительность по сравнению с традиционными решениями, быструю переходную реакцию и более высокую точность. Значимость результатов заключается в подтверждении того, что каскадный контроллер АННЛКс оптимизацией АОЛявляется законной и вычислительно эффективной заменой компенсации напряжения в реальном времени. Это повышает устойчивость чувствительных нагрузок, минимизирует возможные экономические потери и повышает надежность распределенных сетей в современной интеллектуальной инфраструктуре. 2025-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/33791 Metaheuristic optimization of PI control in coupled inductor SEPIC converter for photovoltaic applications KAVYA, Santhoshi B.; PARVATHI, R. V. L. N. S.; THARPIL, H. G.; VAMSI, K. M.; APPAJI, M. K. Grid-connected PV systems remain essential to supply energy demands as the globe shifts its focus to renewable energy sources (RESs). Although there are many advantages to this integration, there are also a number of issues with power quality and stability at the connection points. The aim of the study is to tackle photovoltaic (PV) energy systems voltage instability poor dynamic response and to increase conversion efficiency in conventional control and converter configurations. The main objectives of the study were achieved by solving the following problems: (i) improving the DC-DC stage's voltage conversion capabilities, (ii) delivering stable DC-link voltage regulation under varied irradiance conditions, and (iii) optimizing the control system's dynamic and steady-state performance. To address these challenges, an intelligent power conversion system has been developed by combining a novel coupled inductor SEPIC (CIS) converter with an Osprey optimized algorithm-based proportional-integral (OOA-PI) controller. The most important result is that the proposed CIS-SEPIC converter and an OOA-PI Controller ensure to step up DC voltage output from the PV array while maintaining voltage stability. This controlled regulated DC output is supplied for a three-phase voltage source inverter ( -VSI) that transforms the DC power into AC power suitable for driving the connected load. The significance of the obtained results lies in improving the quality of electrical energy and reducing its losses. The system has been designed and tested using MATLAB/Simulink, offering better voltage regulation, faster transient response with low harmonic distortion AC output, and improved converter efficiency of 96% compared to the conventional method.; Sistemele fotovoltaice conectate la rețea rămân esențiale pentru satisfacerea cererii de energie, pe măsură ce lumea își îndreaptă atenția către sursele regenerabile de energie (SRE). Deși această integrare prezintă numeroase avantaje, există și o serie de probleme legate de calitatea și stabilitatea energiei electrice la punctele de conectare. Scopul principal al studiului este de a aborda provocările sistemelor de energie fotovoltaică (PV), inclusiv instabilitatea tensiunii, răspunsul dinamic slab și eficiența redusă a conversiei în configurațiile convenționale de control și convertizoare. Aceste obiective au fost atinse prin integrarea unui sistem inteligent de conversie a energiei, utilizând un convertizor SEPIC cu inductor cuplat (CIS) și un controler proporțional-integral (OOA-PI) bazat pe algoritmul optimizat Vultur pescar (Osprey). Cele mai importante rezultate constă în faptul ce convertorul CIS propus permite creșterea tensiunii de ieșire de curent constant (CC) din panoul fotovoltaic, menținând în același timp stabilitatea tensiunii. OOA folosit reglează în mod optim parametrii controlerului PI, asigurând o tensiune DC-link controlată cu precizie, reducând eroarea în stare staționară și îmbunătățind semnificativ răspunsul dinamic. Această ieșire CC controlată și reglată este furnizată unui invertor trifazic cu sursă de tensiune (VSI) care transformă energia CC în energie CA adecvată pentru alimentarea sarcinii conectate. Semnificația rezultatelor obținute constă în demonstrarea faptului că sistemul a fost proiectat și testat utilizând MATLAB/Simulink, oferind o mai bună reglare a tensiunii, un raspuns tranzitoriu mai rapid cu o distorsune armonică redusă a ieșirii de current alternativ.; Подключенные к сети фотоэлектрические системы,по-прежнему,играют важную роль в обеспечении энергетических потребностей, поскольку мир все больше ориентируется на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Несмотря на многочисленные преимущества такой интеграции, существует ряд проблем, связанных с качеством и стабильностью электроэнергии в точках подключения. Основная цель исследования —решить проблемы фотоэлектрических (PV) энергетических систем, включая нестабильность напряжения, плохую динамическую реакцию и низкую эффективность преобразования в традиционных конфигурациях управления и преобразователей. Эти цели были достигнуты за счет интеграции интеллектуальной системы преобразования энергии с использованием нового преобразователя напряжения со связанным индуктором (ПНСИ) и ПИ –контроллера,оптимизированного по методу Скопы. Наиболее важными результатами являются то, что предлагаемый преобразователь ПНСИпозволяетповысить выходной постоянный ток от фотоэлектрической батареи, сохраняя стабильность напряжения. Используемый алгоритм оптимизацииоптимально настраивает параметры ПИ-контроллера, обеспечивая точное управление напряжением в цепи постоянного тока, уменьшаяпостоянную погрешность и значительно улучшая динамическую реакцию. Этот регулируемый выход постоянного тока подается на трехфазный инвертор напряжения, который преобразует постоянный ток в переменный, подходящий для питания подключенной нагрузки. Значениеполученных результатов заключается в том, что система была разработана и протестирована с использованием MATLAB/Simulink, что обеспечивает лучшую регулировку напряжения, более быструю переходную характеристику с низким уровнем гармонических искажений переменного тока. 2025-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/33790 Predictive maintenance model for planning centrifugal compressor service intervals GONCHAROV, R. A.; TAUKEEV, B. B.; KARTASHOV, S. V.; KOZHUKHOV, Y. V. This paper presents a predictive methodology for assessing the technical condition of the first stage of an industrial centrifugal compressor to optimize maintenance intervals. The approach integrates computational fluid dynamics (CFD) modelling of gas-dynamic processes within the flow path with machine learning algorithms to predict the decrease in isentropic efficiency caused by surface degradation due to increasing roughness.Numerical simulations were carried out in ANSYS CFX using a verified digital model based on the NZL design methodology, with deviations of key parameters not exceeding 1.5%. This ensured high physical fidelity and enabled the generation of synthetic training datasets. A total of 61 simulations were conducted with varying equivalent sand roughness values to emulate operational degradation corresponding to up to 13 months of service.Five forecasting models of different complexity were applied: exponential-linear regression, polynomial regression with Ridge regularization, Random Forest, Gaussian Process Regression (GPR), and XGBRegressor. Comparative analysis showed that the exponential-linear regression achieved the highest accuracy (R² up to 0.9995) and minimal divergence between training and test datasets (<0.002). Ridge regression on polynomial features demonstrated comparable performance (R² up to 0.9950), providing a balance between interpretability and accuracy.The proposed method combines CFD-based surface roughness simulation, synthetic data generation, and machine learning–based prediction of efficiency degradation. A distinctive feature of the approach is modelling degradation through equivalent sand roughness, reflecting the cumulative effect of surface wear and deposit accumulation.The results provide a foundation for developing intelligentpredictive maintenance systems for centrifugal compressors, enhancing reliability, operational stability, and energy efficiency.; Această lucrare prezintă o metodologie predictivă pentru evaluarea stării tehnice a primei etape a unui compresor centrifugal industrial pentru a optimiza intervalele de întreținere. Abordarea integrează modelarea dinamicii fluidelor computaționale (CFD) a proceselor gazodinamice din cadrul traseului de curgere cu algoritmi de învățare automată pentru a prezice scăderea eficienței izentropice cauzată dedegradarea suprafeței din cauza creșterii rugozității. Simulările numerice au fost efectuate în ANSYS CFX utilizând un model digital verificat bazat pe metodologia de proiectare NZL, cu abateri ale parametrilor cheie care nu depășesc 1,5%. Acest lucru a asigurat o fidelitate fizică ridicată și a permis generarea de seturi de date de antrenament sintetice. Un total de 61 de simulări au fost efectuate cu valori variabile ale rugozității nisipului echivalent pentru a emula degradarea operațională corespunzătoare unui interval de până la 13 luni de funcționare. Au fost aplicate cinci modele de prognoză de complexitate diferită: regresie liniară exponențială, regresie polinomială cu regularizare Ridge, Random Forest, regresie Gaussian Process (GPR) și XGBRegressor. Analiza comparativă a arătat că regresia liniară exponențială a atins cea mai mare precizie (R² până la 0,9995) și o divergență minimă între seturile de date de antrenament și cele de testare (<0,002). Regresia pe ridge-uri pe caracteristicile polinomiale a demonstrat performanțe comparabile (R² până la 0,9950), oferind un echilibru între interpretabilitate și precizie. Rezultatele oferă o bază pentru dezvoltarea de sisteme inteligente de mentenanță predictivă pentru compresoarele centrifuge, sporind fiabilitatea, stabilitatea operațională și eficiența energetică.; В статье представлено исследование методов прогнозирования технического состояния первой ступени центробежного компрессора промышленного назначения, направленное на оптимизацию периодичности технического обслуживания. Основной акцент сделан на интеграции численного моделирования газодинамических процессов в проточной части и методов машинного обучения для прогнозирования падения адиабатического КПД при деградации поверхностей вследствие роста шероховатости. Такой подход обеспечивает комплексную оценку влияния эксплуатационного износа на энергетическую эффективность оборудования.Для численного моделирования использовалась среда ANSYS CFX. Верификация по проектной методике НЗЛ показала высокую достоверность модели (отклонения параметровне более 1.5%), что позволило сформировать синтетические обучающие выборки. Серия расчётов с различными значениями эквивалентной шероховатости поверхности имитировала эксплуатационную деградацию и обеспечила построение временных рядов рабочих параметровступеникомпрессора.Проведено 61численных экспериментов при различной шероховатости поверхности проточной части, охватывающих временной диапазон деградации до 13 месяцев эксплуатации.Для прогнозирования применены пять моделейразличного уровня сложности: экспоненциально-линейная регрессия, полиномиальная регрессия с регуляризацией Ridge, ансамблевая модель Random Forest, вероятностная Gaussian Process Regression (GPR) и XGBRegressor.Сравнительный анализ продемонстрировал, что наилучшие результаты показала комбинированная экспоненциально-линейная регрессия с коэффициентом детерминации R² до 0.9995 и минимальным разрывом между обучающей и тестовой выборками менее 0.002. Второе место по точности заняла Ridge-регрессия на полиномиальных признаках (R² до 0.9950), обеспечившая оптимальный баланс между физической интерпретируемостью и точностью прогнозирования.Разработанный подход объединяет CFD-моделирование потокас учетом шероховатости, синтетическое формирование данных и машинное прогнозирование деградации КПД.Особенностью методики является моделирование деградации через эквивалентную песочную шероховатость, учитывающую комплексное влияние накопления отложений. Полученные результаты создают основу для внедрения интеллектуальных систем предиктивного обслуживания центробежных компрессоров, повышая их надёжность и энергетическую эффективность. 2025-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/33789 Improving the efficiency of energy production in a distributed island power supply system MYSHKINA, L. S.; NASIBOVA, E. М. Reliability and cost-effectiveness of energy supply are crucial for socio-economic development and investment attractiveness of territories. In areas where there is a high demand for thermal energy, one of the ways to improve energy efficiency is using cogeneration systems with mini-CHP (combined heat and power) plants powered by gas-piston units. The main challenges preventing the full potential of these systems from being realized are the mismatches between electrical and thermal load profiles.The aim ofthis research is to substantiate the method and choice of technical means for reducing the installed capacity of boiler equipment at a mini-CHP and increasing the utilization rate of installed capacities of heat and electric energy sources in distributed power supply systems. To achieve this goal, we completed the following tasks: an analysis of existing methods for increasing production efficiency and the application of efficiency criteria, as well as the development of a simulation model for a distributed supply system. A methodology was developed for selecting equipment and calculating efficiency indicators, including specific fuel consumption. The paper demonstrates the feasibility of technical solutions for increasing the flexibility of the system through the integration of various equipment, such as heat pumps and heat energy storage systems. A method for selecting a combination of thermal energy sources has been developed. This method allows us to calculate and compare performance indicators for various energy supply systems. To verify our proposed solutions, we applied them to a case study of a regional energy system in a town in the Novosibirsk region. The results confirmed the viability of our approach. The obtained results have practical significance for managing the development of distributed island power systems.; Fiabilitatea și rentabilitatea aprovizionării cu energie sunt cruciale pentru dezvoltarea socio-economică și atractivitatea investițională a teritoriilor.În zonele în care există o cerere mare de energie termică, una dintre cele mai promițătoare modalități de îmbunătățire a eficienței energetice este utilizarea sistemelor de cogenerare cu mini-centrale de cogenerare (CHP) alimentate de unități cu piston pe gaz.Principalele provocări care împiedică realizarea întregului potențial al acestor sisteme sunt neconcordanțele dintre profilurile de sarcină electrică și termică.Scopul acestei cercetări este de a fundamenta metoda și alegerea mijloacelor tehnice pentru reducerea capacității instalate a echipamentelor de cazane la o mini-CHP și creșterea ratei deutilizare a capacităților instalate ale surselor de energie termică și electrică în sistemele de alimentare distribuită cu energie.Pentru a atinge acest obiectiv, am finalizat următoarele sarcini: o analiză a metodelor existente pentru creșterea eficienței producției și aplicarea criteriilor de eficiență, precum și dezvoltarea unui model de simulare pentru un sistem de alimentare distribuită.A fost elaborată o metodologie pentru selectarea echipamentelor și calcularea indicatorilor de eficiență, inclusiv consumul specific de combustibil.Lucrarea demonstrează fezabilitatea soluțiilor tehnice pentru creșterea flexibilității sistemului prin integrarea diverselor echipamente, cum ar fi pompele de căldură și sistemele de stocare a energiei termice. A fost dezvoltată o metodă pentru selectarea unei combinații de surse de energie termică.Această metodă ne permite să calculăm și să comparăm indicatorii de performanță pentru diverse sisteme de alimentare cu energie.Pentru a verifica soluțiile propuse, le-am aplicat unui studiu de caz al unui sistem energetic regional dintr-un oraș din regiunea Novosibirsk.Rezultatele au confirmat viabilitatea abordării noastre.Aceste constatări sunt relevante pentru managementul sistemelor energetice regionale, deoarece oferă o modalitate de a îmbunătăți eficiența energetică.Acest lucru ajută la asigurarea viabilității economice a energiei și a alimentării neîntrerupte.; Надежность и экономическая доступность энергоснабжения являются фундаментальными факторами социально-экономического развития и инвестиционной привлекательности территорий. На территориях, характеризующихся высоким спросом на тепловую энергию, наиболее перспективным решением для повышения эффективности энергопроизводства является переход к когенерации посредством мини-ТЭЦ на основе газопоршневых установок.Однако ключевым ограничением, препятствующим реализации потенциала таких систем, является несовпадение профилей электрической и тепловой нагрузки. Это приводит к снижению эксплуатационной эффективности когенерационного оборудования. Целью исследования является обоснование способа и выбор технических средств для снижения установленной мощности котельного оборудования на мини-ТЭЦ и повышения коэффициента использования установленных мощностей источников выработки тепловой и электрической энергии в распределенных системах энергоснабжения. Для достижения поставленной цели былирешены следующие задачи: произведен анализсуществующихспособовповышения эффективности производстваи применяемыхкритериевэффективности;разработанаимитационнаямодель распределенной системы теплоснабжения; созданаметодикавыбора структуры оборудования и расчёта показателей эффективности, включая удельный расход топлива. В работе показанацелесообразностьтехническихрешенийповышения гибкости системыза счет интеграции различного оборудования, включаятепловые насосыи системынакопления тепловой энергии. Наиболее важным результатом является методика выбора составаисточников тепловой энергии.Применение данной методики обеспечивает возможность рассчитывать и сопоставлять показатели эффективности различных системах энергоснабжения. Верификация предложенных решений на примерераспределеннойсистемы энергоснабжения населенного пунктав Новосибирской областиподтвердила ее состоятельность. Было продемонстрировано повышение коэффициента использования установленных мощностей газопоршневого оборудования при одновременномснижениитребуемой мощности котельного оборудования. Полученные результаты имеют практическое значение для управления развитием распределенныхостровных энергосистем. Они предоставляют инструментарий для повышения эффективности производства энергии и одновременного увеличения энергосбережения при ее транспортировке, что в совокупностиспособствует обеспечению экономической доступности энергии и бесперебойностиэнергоснабжения для конечных потребителей. 2025-01-01T00:00:00Z