Power and Energy Commons^™

A Method For Evaluating Aircraft Electric Power System Sizing And Failure Resiliency, Cory Kenneth Kross

Master's Theses

With the More Electric Aircraft paradigm, commercial commuter aircraft are increasing the size and complexity of electrical power systems by increasing the number of electrical loads. With this increase in complexity comes a need to analyze electrical power systems using new tools. The Hybrid Power System Optimizer (HyPSO) developed by Airbus SAS is a simulator designed to analyze new aircraft power systems. This thesis project will first provide a method to assess the reliability of complex aircraft electrical power systems before and after failure and reconfiguration events. Next, an add-on to HyPSO is developed to integrate the previously developed reliability …

Minimum Time Control Of Paralleled Boost Converters, Shishir Patel

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Demand for electrification is booming in both, traditional and upcoming generations of technological advancements. One of the constituent blocks of these electrified systems is Power conversion. Power conversion systems are often constructed by paralleling multiple power converter blocks for high performance and reliability of overall system. An advanced control technique is developed with an aim to optimize system states of heterogeneous power converters within minimum time while maintaining feasible stress level on individual power converter blocks. Practical implementation of real-time controller and performance improvement strategies are addressed. Experimental results validating high performance control scheme, and sensitivity analysis of system states …

Energy Management System Considering Battery Lifetime, Prajina Tandukar

Electronic Theses and Dissertations

The contribution of renewable energy resources in the global energy generation has been increasing at a fast pace. Variability and uncertainty are the two main issues related to renewable energy integration. Thus, energy storage systems (ESSs) are used in such systems to smooth the power generated by the renewable energy sources. In order to ensure reliable and economic operation of the system, energy management system (EMS) is implemented to control the dispatch of the available resources. ESS such as a battery requires significant capital investment and frequent replacement. A battery has a maximum lifetime called float life, regardless of energy …

Fault Location In Transmission Systems Using Synchronized Measurements, Xiangqing Jiao

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Compared with conventional measurements from supervisory control and data acquisition (SCADA) system, phasor measurement units (PMUs) provide time-synchronized and direct measurements of phasors. The availability of synchronized phasor measurements can significantly improve power system protection and analysis. This dissertation is specifically committed to using synchronized measurements for estimation of fault locations in transmission systems.

Transmission lines are prone to various short-circuit faults. Accurate fault location is critical for rapid power recovery. Chapter 2 proposes a new fault location method based on sparse wide area measurements. One distinguishing feature of this method is its applicability to both transposed and untransposed transmission …

Mathematical Modeling And Capacity Fading Study In Porous Current Collector Based Lithium Ion Battery, Surendra Bajagain

Electronic Theses and Dissertations

Lithium ion (Li-ion) batteries are primary energy storage devices especially in electronic gadgets, electric vehicles and for stationary storage of intermittent renewable energy. These applications demand durable Li-ion batteries with higher energy density. Energy density can be increased either by finding novel electrode materials or by modifying the existing design of the battery. The electrode materials or modified design should not only increase energy density, but also should control the capacity fading of the battery. In this work, existing mathematical model of Li-ion battery was adjusted in the case of the porous current collector. The discharge performance and capacity fading …

Decision Process In Mcdm With Large Number Of Criteria And Heterogeneous Risk Preferences, Jian Liu, Hong Kuan Zhao, Zhao Bin Li, Si Feng Liu

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

A new decision process is proposed to address the challenge that a large number of criteria in the multi-criteria decision making (MCDM) problem and the decision makers with heterogeneous risk preferences. First, from the perspective of objective data, the effective criteria are extracted based on the similarity relations between criterion values and the criteria are weighted, respectively. Second, the corresponding types of theoretic model of risk preferences expectations will be built, based on the possibility and similarity between criterion values to solve the problem for different interval numbers with the same expectation. Then, the risk preferences (Risk-seeking, risk-neutral and risk-aversion) …

Underwater Robot, Joseph E. Beck, Matthew Crislip, Cody Bobek, Peyton Lucas

Williams Honors College, Honors Research Projects

Remotely Operated Vehicles (ROVs) are remote controlled drones operated by a non-local user. The ROV we plan to build is connected by a tethering wire to a floating buoy that contains an antenna which will send signals between the base station and the ROV. The ROV is equipped with a video camera, ballast system, propulsion system, lights, and a depth sensor. The ROV will transmit a live video feed to the user, while receiving input signals to control its movement from the base station.

Ab Initio Study Of The Effects Of Humidity On Perovskite Based Hybrid Solar Cell Interfaces, Shantanu Rajendra Rachalwar

Browse all Theses and Dissertations

Despite the impressive success of perovskite-based hybrid solar cells, their widespread usage has been limited partially owing to stability issues under working environmental conditions. Among these, the effects of humidity are some of the most significant. Water intercalation generally degrades the material, shortens its useful life, and reduces the efficiency of photovoltaic energy conversion. Understanding the reasons for these effects can be achieved through detailed and accurate atomic-scale analysis. Here, we study water intercalation at the interfaces of perovskite-based hybrid solar cell material and TiO2 electrode. Accurate ab initio computer simulations are used to obtain structural and electronic properties. We …

Structure Stability And Optical Response Of Lead Halide Hybrid Perovskite Photovoltaic Materials: A First-Principles Simulation Study, Siddharth Narendrakumar Rathod

Browse all Theses and Dissertations

A third-generation of solar cell is based on organic-inorganic hybrid perovskite materials. These have reached up to 22.1% conversion efficiency through exponential growth just within the last decade, compared to much longer improvement times for other photovoltaic technologies. Lead halide perovskites are among the most commonly used materials in this context. Despite the relatively large number of available works on some of these materials, in particular CH3NH3PbI3, others are less investigated. Here, we focused on CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbBr3 and CH3NH3PbI3 for assessing structure stability and optical response. Using quantum-mechanics-based first principles approaches, we calculated the optimized structures of these three materials …

Mathematical Modeling Of A P-N Junction Solar Cell Using The Transport Equations, Surjeet Singh

Browse all Theses and Dissertations

While analytical models are limited in the situations that they can simulate, they are generally easier to implement than numerical models and provide a rapid view of the variables which affect a certain quantity. Analytical models are also very useful in educational situations; such as a graduate class on photovoltaics. The modeling of the interior workings of a solar cell can be complex and involved; and some of the equations can become quite lengthy. A focus of this thesis work is the derivation of the minority carrier density and minority current density equations for a p-n junction solar cell. The …

Configuration And Electronic Properties Of The Interface Between Lead Iodide Hybrid Perovskite And Self-Assembled Monolayers In Solar Cells, Parin Divya Amlani

Browse all Theses and Dissertations

Hybrid perovskite photovoltaic materials are currently the most promising functional materials for solar cell applications with efficiency reaching to those of more conventional materials such as silicon. Using self-assembled monolayers between photovoltaic materials and electrodes is a method for improving the stability and functionality. Recent experiments have shown that using 4-mercaptobenzoic acid and pentafluorobenzenethiol monolayers bridging lead iodide hybrid perovskite photovoltaic materials and electrodes result in improved stability and efficiency. The details of monolayer assembly, molecular adsorption configuration, and resulting modification of electronic properties are important characteristics related to solar cell performance. These characteristics can be obtained through accurate computer …

Analysis And Simulation Of Photovoltaic Systems Incorporating Battery Energy Storage, Oluwaseun M. Akeyo

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Solar energy is an abundant renewable source, which is expected to play an increasing role in the grid's future infrastructure for distributed generation. The research described in the thesis focuses on the analysis of integrating multi-megawatt photovoltaics (PV) systems with battery energy storage into the existing grid and on the theory supporting the electrical operation of components and systems. The PV system is divided into several sections, each having its own DC-DC converter for maximum power point tracking and a two-level grid connected inverter with different control strategies. The functions of the battery are explored by connecting it to the …

Improvements In Inverter Modeling And Control, Xiao Liu

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

In this dissertation, the generalized averaging method models for inverters, reactive power control methods for photovoltaic inverters, and a noise immunity improvement for hybrid position observers for brushless dc motor drives are studied.

Models of inverters and other converters based on averaging have been widely used in numerous simulation applications. Generalized averaging can be applied to model both average and switching behavior of converters while retaining the faster run times associated with average-value models. Herein, generalized average models for single- and three-phase pulse width modulation inverters are proposed. The modulation signal for the proposed model could be either a sinusoidal …

การศึกษาความคุ้มค่าของการผลิตเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากทะลายปาล์มเปล่า, กษิเดช สาลีพัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ทะลายปาล์มเปล่าเป็นของเสียอุตสาหกรรมที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ และมีศักยภาพที่จะใช้ผลิตเชื้อเพลิงอัดเม็ด แต่ปัจจุบันยังไม่แพร่หลาย เนื่องจากทะลายปาล์มเปล่ามีโพแทสเซียมปริมาณสูง ก่อให้เกิดตะกรันหลังเผาไหม้ (การเกาะตัวของเถ้าบนท่อไอน้ำร้อนยิ่งยวด) ซึ่งโดยทั่วไปสามารถลดปัญหาการเกิดตะกรันดังกล่าว 2 แนวทาง คือ การเจือจางหรือลดสัดส่วนโพแทสเซียมในเชื้อเพลิงอัดเม็ดโดยผสมทะลายปาล์มเปล่ากับชีวมวลที่มีโพแทสเซียมปริมาณต่ำ และการใช้ดินขาวเป็นสารเติมแต่ง งานวิจัยนี้จึงทำการผลิตเชื้อเพลิงอัดเม็ด 2 ชุด โดยชุดแรกผสมทะลายปาล์มเปล่ากับขี้เลื่อยไม้ยางพารา อัตราส่วน 1:6 และชุดที่สองผสมดินขาวร้อยละ 7.8 ทำการทดสอบคุณสมบัติเชื้อเพลิงอัดเม็ดเทียบมาตรฐานการซื้อขาย พร้อมกับศึกษาเปรียบเทียบความคุ้มค่าของการลงทุนผลิตเชื้อเพลิงอัดเม็ดทั้งสองชุด ผลการทดสอบคุณสมบัติของเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากทะลายปาล์มเปล่า ทะลายปาล์มผสมขี้เลื่อยยางพารา และทะลายปาล์มผสมดินขาว พบค่าความร้อน 18.30, 18.13, และ 17.06 MJ/kg ตามลำดับ ซึ่งผ่านมาตรฐานการซื้อขาย (Enplus Grade B 16.5 MJ/kg และ Korean 4th Grade 16.9 MJ/kg) ขณะที่ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี พบปริมาณไนโตรเจนอยู่ในช่วง 0.36-0.62 %โดยน้ำหนัก (Enplus Grade B ไม่เกิน 1.0 %โดยน้ำหนัก และKorean 4th Grade ไม่เกิน 0.3%โดยน้ำหนัก) พบปริมาณซัลเฟอร์อยู่ในช่วง 0.53-0.68 %โดยน้ำหนัก (Enplus Grade B ไม่เกิน 0.3%โดยน้ำหนัก และKorean 4th Grade ไม่เกิน 0.05 %โดยน้ำหนัก) ดังนั้นเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากทะลายปาล์มจำเป็นต้องใช้ในอุตสาหกรรมที่มีระบบบำบัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เพื่อป้องกันผลกระทบสิ่งแวดล้อม ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าการลงทุนผลิตเชื้อเพลิงอัดเม็ด กรณีโรงงานผลิตน้ำมันปาล์มเป็นผู้ลงทุนเอง (ไม่มีค่าใช้จ่ายวัตถุดิบทะลายปาล์มเปล่า) พบว่าเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากทะลายปาล์มเปล่าผสมดินขาว ราคาขาย 1,960 บาทต่อตัน มีมูลค่าปัจจุบันสุทธิ 13,139,329 บาท อัตราผลตอบแทนภายในร้อยละ 20 ระยะเวลาคืนทุน 5 ปี 2 เดือน มีความเป็นไปได้ในการผลิตมากที่สุด โดยนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงร่วมสำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง

การจัดการพลังงานในอาคารเรียน กรณีศึกษา อาคารเรียนรวมสังคมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต, ปนิดา ตะสิทธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการจัดการพลังงานในอาคารเรียนโดยใช้ อาคารเรียนรวมสังคมศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิตเป็นกรณีศึกษา อาคาร มีพื้นที่ใช้งานทั้งหมด 22,222 ตารางเมตร มีคนใช้งาน 13,000 คนต่อวัน และทำงานในวันจันทร์ - วันศุกร์ ตั้งแต่เวลา 8.00-16.00 น. การศึกษานี้มุ่งเน้นที่ระบบปรับอากาศและระบบไฟฟ้าแสงสว่าง โดยเก็บข้อมูลการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและตรวจวัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก่อนการปรับปรุง เพื่อหามาตรการอนุรักษ์พลังงานที่จะทำให้อาคารมีการจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพ จากนั้นวิเคราะห์ผลการประหยัดพลังงานจากมาตรการที่กำหนดเพื่อหาความคุ้มค่าในการลงทุน จากผลงานวิจัยในปี 2559 อาคาร มีการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารเรียนรวมสังคมศาสตร์ทั้งหมด 7,152,840 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี คิดเป็นเงินทั้งสิ้น 31,336,591 บาทต่อปี และมีดัชนีการใช้พลังงานตลอดปี 322 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตร สัดส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมด ประกอบด้วย ระบบปรับอากาศ 68 เปอร์เซ็นต์ ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 30 เปอร์เซ็นต์ และระบบอื่นๆ 2 เปอร์เซ็นต์ ผลการวิเคราะห์ได้มาตรการอนุรักษ์พลังงาน 3 มาตรการ ได้แก่ (1) เปลี่ยนหลอดไฟฟ้าจากหลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอด LED มีระยะเวลาคืนทุน 2.3 ปี (2) เปลี่ยนเครื่องทำน้ำเย็นใหม่ 1 เครื่อง มีระยะเวลาคืนทุน 15.1 ปี และ (3) ติดตั้งอินเวอร์เตอร์เพื่อปรับความเร็วรอบที่เครื่องสูบน้ำเย็นมีระยะเวลาคืนทุน 0.7 ปี สรุปรวมผลการจัดการการใช้พลังงานในอาคารเรียนรวมสังคมศาสตร์ทุกมาตรการ สามารถประหยัดการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารได้ 476,524 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี เป็นเงินที่ประหยัดได้ 2,087,174 บาทต่อปี

Property Analysis Of Silylamine Type Reversible Ionic Liquids For Use As A Thermal Safety Switch In Batteries, Showmik Podder

Dissertations and Theses

The increased capacity of the modern battery system has also brought about safety apprehensions. Uncontrollable runaway reactions are a big concern in these systems; these reactions are the result of in situ heat generation and very much increase the risk of explosions and device failures. The concept of this work is to provide a preliminary understanding into the use of a type of switchable solvent known as reversible ionic liquids (RevILs) and their feasibility in being used in electrolytes as a thermally-controlled reversible safety switch. In their pure forms these switchable solvents experience a dramatic change in their properties upon …

A Hybrid State/Event Driven Communication-Based Control For Dc Microgrids, Yusef Esa

Dissertations and Theses

The U.S. electric power industry is undergoing unprecedented changes triggered by the growing electricity demand, and the national efforts to reduce greenhouse gas emissions. Moreover, there is a call for increased power grid resiliency, survivability and self-healing capabilities. As a result of these challenges, the smart grid concept emerged. One of the main pillars of the smart grid is microgrids. In this thesis, the technical merits of clustering multiple microgrids during blackouts on the overall stability and supply availability have been investigated.

We propose to use the existing underground distribution grid infrastructure, if applicable, during blackouts to form microgrid clusters. …

Design And Performance Analysis Of Small Scale Horizontal Axis Wind Turbine For Nano Grid Application, Md Mehedi Hasan

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Wind energy, being easily accessible, environmentally friendly, and being cost effective, has become one of the world’s popular growing renewable energy sources of electricity generation. To spread this technology to mankind it is necessary to develop turbines in this way that people can use it individually and comfortably. This kind of thinking accelerates the advancement of integration of wind turbine with Nano grid concept. Although significant progress has been achieved in the wind technology, there is still scope to reduce the cost and improve the performance of small-scale wind turbines. Moreover, low wind velocity should also need to be utilized …

Solar Irradiance Forecasting And Implications For Domestic Electric Water Heating, Christopher Nutter

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

As the effects of burning fossil fuels continues to present its prevalence, the interests in alternative forms of energy is expanding. Within the home, the domestic electrical water heater accounts for approximately 17% of its energy consumption. Reducing the amount of energy required to produce hot water from this thermal system alone can have a significant effect on reducing its carbon footprint. In this presented work, a modeled domestic electrical water heater was supplied photovoltaic and on-grid electrical power to increase its energy efficiency. As photovoltaic (PV) energy is directly related to solar irradiation, it is important to receive accurate …

Energy Storage Management And Simulation For Nano-Grids, Shantu Ghose

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Energy storage has been utilized in many forms and applications from a flashlight to the Space Shuttle. There is a worldwide effort to develop battery model with high energy level and power densities for a variety range of applications, including hybrid electric vehicles (HEV) and photovoltaic system (PV). To improve battery technology, understanding the battery modeling is very important. So, modeling the thermal behavior of a battery is a vital consideration before designing an effective thermal management system which will operate safely and prolong the lifespan of an energy storage system. The first part of this work focused on the …