CPS: Synergy: Collaborative Research: Boolean Microgrid

CPS:协同:协作研究:布尔微电网

基本信息

  • 批准号:
    1239118
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-10-01 至 2017-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Boolean Microgrid (BM) emulates the Internet by supplying discrete power and discrete data over a network link that follows Boolean logic and is not continuous as in a conventional 60-Hz-ac or dc microgrid. BM is thus a highly integrated cyber-physical system (CPS) that features the convergence of control, communication and the physical plant. BM?s realization poses the following research challenges that we plan to address: a) what is the most efficient, economic, power-dense, and reliable way of integrating the distributed energy sources and loads to the BM, and the BM to the utility grid, using power-electronic interfaces for seamless and on-demand distributed power delivery? b) what is the control-communication mechanism that optimizes BM nodal and network control performances under conditions of varying power generation and load demand and communication-network throughput and reliability? Our unique approaches to address these research challenges will encompass novel mechanisms based on high-frequency-link power conversion, dynamic-pricing based optimal network capacity and resource utilization, event-triggered sampling and communication, and optimal switching-sequence control.BM has the potential to influence next-generation systems including smart grid, vehicular microgrid, electric ships, military microgrid, electric aircraft, telecommunication systems, and residential, commercial, and critical-infrastructure (e.g., hospital) power systems. On the educational front, the proposed project will provide graduate- and post-graduate-level education to four researchers. Further, multiple undergraduate (including minority) students and middle-school students will be provided research/educational opportunities. The results of the research will be integrated into undergraduate and graduate courses at the collaborating universities including a dedicated course on CPS.
布尔微电网 (BM) 通过在网络链路上提供离散电力和离散数据来模拟互联网,该网络链路遵循布尔逻辑,并且不像传统的 60 Hz 交流或直流微电网那样连续。因此,BM 是一个高度集成的信息物理系统 (CPS),其特点是控制、通信和物理工厂的融合。 BM 的实现提出了我们计划解决的以下研究挑战:a)将分布式能源和负载集成到 BM 以及将 BM 集成到公用事业的最有效、经济、功率密集和可靠的方式是什么电网,使用电力电子接口实现无缝和按需分布式电力输送? b) 在不同的发电和负载需求以及通信网络吞吐量和可靠性的条件下优化BM节点和网络控制性能的控制通信机制是什么?我们应对这些研究挑战的独特方法将包括基于高频链路功率转换、基于动态定价的最佳网络容量和资源利用率、事件触发采样和通信以及最佳切换序列控制的新颖机制。潜在影响下一代系统,包括智能电网、车辆微电网、电动船舶、军用微电网、电动飞机、电信系统以及住宅、商业和关键基础设施(例如医院)电力系统。在教育方面,拟议项目将为四名研究人员提供研究生和研究生水平的教育。此外,还将为多名本科生(包括少数民族)学生和中学生提供研究/教育机会。研究结果将被纳入合作大学的本科生和研究生课程,包括 CPS 专门课程。

项目成果

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