EE Seminar: System Architecture, Software Design and Implementation of a Synchronverter

12 בפברואר 2020, 15:00 
Room 011, Kitot Building  

Speaker: Lior Marcus

M.Sc. student under the supervision of Prof. Weiss George

 

Wednesday, February 12th, 2020 at 15:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

System Architecture, Software Design and Implementation of a Synchronverter
 

Abstract

This thesis demonstrates a specific design and software implementation of a synchronverter, an inverter which behaves like a synchronous generator. The paper focuses on the architecture of the overall software in charge of actuating the different tasks the synchronverter’s CPU does.

   A synchronous generator (SG) once synchronized, stay synchronized unless strong disturbances destroy the synchronism. This is one of the features that have enabled the development of the AC electricity grid at the end of the XIX century. Unfortunately, due to the proliferation of power sources that are not SGs, the stability of the whole power grid is threatened. These power sources mostly use inverters to deliver power to the grid, and are designed to deliver maximum power from the source with no consideration of the grid stability. As such, they introduce disturbances due to the intermittent nature of the power source and they increase the sensitivity of the grid to other disturbances such as changes in loads and faults in generation or transmission.

   As a result, the stability of networks of SGs that are coupled with various types of loads and other types of power sources (such as renewables) that are operated with the help of multiple control loops, is an area of high interest and intense research, see for instance (J. Alipoor, 2013), (F. Blaabjerg, 2006), (J. M. Guerrero, 2009), (P. Kundur, 1994), (A. Ulbig, 2014). An inverter which behaves like a synchronous generator can simplify the overall system behavior during sudden disturbances and increase its stability. Such inverters, sometimes called synchronverters, have been proposed in (R. Hesse, 2007), (K. Visscher, 2008), (K. Visscher and S. W. H. de Haan, 2008), (Q. -C. Zhong P. -L. Z., 2014). Actually, the control algorithms proposed in these papers are different and the term synchronverter refers to inverters controlled as in (Q. Zhong and G. Weiss, 2011).

   The design shown in this thesis includes two main parts, the power unit and the DSP program. The power unit, which in charge of the switching process and power flow from and to the AC grid, will only be shortly described. The DSP program, which is the software running on the CPU of the synchronverter, is in charge of running the algorithm presented in (V. Natarajan and G. Weiss, 2017). This thesis describes the overall software system architecture, which has been designed, implemented and tested in large part by the author, in order to achieve that goal. It will include a detailed account of the program’s six blocks, each designed to allow the DSP program to interact with different parts of the synchronverter or execute different tasks that improve the overall performance of our synchronverter design.

מדעים דיגיטליים להיי-טק

חוקרים סקרנות של אנשים ושל רובוטים בעזרת מודלים מתמטיים
ד״ר רביב מפתח אלגוריתמי אופטימיזציה ובינה מלאכותית שמאפשרים לשליחויות וסחורות לנוע ביעילות במרחב
ד״ר ארז שמואלי מראה שכמחצית מקשרי החברות ברשתות החברתיות הם חד כיווניים
ד״ר ימין מפתח מערכת שיודעת לזהות מראש את הפוטנציאל הויראלי של ציוץ בטווירט, ולנטרל אותו

Array

נבחרת אוניברסיטת תל אביב זכתה בפרס התוכנה הטובה ביותר בתחרות IGEM העולמית. הפרס ניתן על פיתוח אלגוריתמים לבחירת גן חיוני, כדי לקשור אותו לגן חדש

02 פברואר 2020
IGEM נבחרת

לאחר התמודדות מאתגרת מול מאות קבוצות מאוניברסיטאות מובילות בעולם, זכתה נבחרת אוניברסיטת תל אביב בפרס התוכנה הטובה ביותר בתחרות עולמית בתחום הביולוגיה הסינתטית.

 

אייג'ם (IGEM) זו תחרות עולמית בתחום הביולוגיה הסינתטית או במילים אחרות הנדסה תוך תאית. מתחרות בה מאות קבוצות מרחבי העולם כולל האוניברסיטאות המובילות בעולם. כל צוות הוגה רעיון ומממש אותו בדומה להקמת חברת הזנק. 

 

הנבחרת שלנו

הנבחרת כוללת 12 סטודנטים תחת הנחייתו של פרופ' תמיר טולר הלומדים בפקולטות שונות באוניברסיטה (הנדסה, ביולוגיה, רפואה ומדעים מדויקים) מתוכם 5 סטודנטים מהפקולטה להנדסה. 

  • קרין סיונוב, תואר ראשון בהנדסה ביו-רפואית (סיימה שנה ד') - קפטנית הנבחרת
  • ניב עמיתי, סטודנט לתואר שני בהנדסת חשמל (שנה שניה).
  • הדר בן שושן, סטודנטית במסלול הישיר לתואר שני בהנדסה ביו-רפואית (שנה ד')  
  • נועה קרייצר, סטודנטית במסלול הישיר לתואר שני בהנדסה ביו-רפואית (שנה ד')  
  • בר גליקשטיין, סטודנטית במסלול הישיר לתואר שני בהנדסה ביו-רפואית (שנה ד')
  • איתמר מנוחין, סטודנט לתואר שני במתמטיקה שימושית, שנה ראשונה. 
  • מתן ארבל, סטודנט לתואר שני בגנטיקה
  • דורון נאקי, סטודנט במסלול הישיר לדוקטורט במיקרוביולוגיה (שנה רביעית).
  • עומר אדגר, סטודנט לרפואה (שנה שלישית).
  • איתי קציר, סטודנט לתואר שני בביולוגיה מולקולרית (שנה ראשונה). 
  • דויד קניגסברגר, סטודנט לתואר שני בביולוגיה (שנה ראשונה). 
  • עינב סעדיה, סטודנטית לתואר ראשון בביולוגיה (שנה ג').

בתמונה מימין לשמאל: נועה קרייצר, בר גליקשטיין, ניב עמיתי, קרין סיונוב (קפטנית הנבחרת), ובן שושן

 

מציאת היציבות בהעברת גנים מיצור ליצור

ההנדסה הגנטית מבוססת על היכולת להכניס גנים מיצור אחד ליצור אחר. האתגר בתהליך הזה הוא חוסר היציבות של גנים כאלה, שבדרך כלל "נמחקים" די מהר. מטרת צוות IGEM שלנו השנה הייתה למצוא פתרון לבעיה האקוטית הזו. בגדול הרעיון היה לקשור את הגן החדש שאנחנו רוצים להוסיף לאורגניזם כלשהו (המאכסן) לגן אחר שחיוני לשרידות של האורגניזם, כך שבעצם האורגניזם הופך להיות "מכור" ותלוי בגן שהוספנו ולא יכול "להיפטר" ממנו.

 

מבעיה לפתרון מהפכני

הצוות פיתח פתרון שכלל בין השאר:

  • פיתוח שיטה ניסיונית חדשה לבחירה של הגן החיוני שאליו כדאי לקשור את הגן החדש.
  • אלגוריתמים לתכנון של שני הגנים האלה כך שהם "יעבדו" במאכסן בצורה יעילה.
  • תוכנה ידידותית שמאפשר תכנון ואיפטום (שיפור וייעול תהליכים וביצועים) של שני הגנים האלה.

 

פרופ' טולר והנבחרת השיגו בקשת פטנט על השיטה וגם חברת התרופות לונזה השוויצרית, שאחד ממרכזי המו"פ שלה נמצא בחיפה, מעוניינת לתמוך בפרויקט וכבר תרמה תקציב.  

 

חבר השופטים וקריטריונים לזכייה

חבר השופטים מורכב בדרך כלל ממדענים, פרופסורים וחוקרים עם הרבה ניסיון בתחום. חלק גדול השתתף בעבר בתחרות או שהוא מנחה של קבוצה בתחרות. רשימת הקריטריונים לזכייה בתחרות מתועד באתר של התחרות https://2020.igem.org/Main_Page.

השופטים יחליטו על הזוכים על סמך הקריטריונים הבאים:

  • אתר: תיעוד כל קבוצה באתר שלה. לכל קבוצה קיים אתר המכיל את כל פרטי הפרויקט שלו.
  • סרטון המסביר על הפרויקט.
  • פוסטר
  • ראיון: שופטים מהתחרות יראיינו את הנבחרת וישאלו אותם שאלות במשך לפחות 20 דקות. גם הקהל יוכל להצטרף ולשאול שאלות.

עמודים

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>