فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال ششم شماره 3 (پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مزدک عبادی *، محمود جورابیان، جواد شکرالهی مغانی صفحات 1-16
    در این مقاله یک توپولوژی جدید برای مدار اینورتر چند سطحی با اتصال متوالی معرفی می شود که برای اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه بدون نیاز به ترانسفورماتور به کار می رود. بطور معمول طراحی چنین مدارهایی بر اساس قابلیت تزریق جریان و توان به شبکه، حداقل سازی هارمونیک های جریان خروجی، و برخی قیود فیزیکی نظیر ایزوله سازی منابع تولید پراکنده از شبکه طراحی می شوند. مدار پیشنهاد شده در این مقاله می تواند علاوه بر تزریق ماکزیمم توان اکتیو ممکن، برخی هارمونیک های شاخص جریان بار را نیز (همچون فیلتر فعال) جبران کند. از آنجا که مقدار موثر جریان خروجی اینورتر محدود است، جبران سازی هارمونیکی باعث کاهش ظرفیت توان اکتیو تولیدی می شود. به این ترتیب یک کنترلر مناسب برای تعیین نقطه کار بهینه سیستم مورد نیاز است که در اینجا یک کنترلر فازی برای این کار پیشنهاد می شود. مدار طراحی شده ابتدا توسط نرم افزار Matlab/Simulink شبیه سازی و مورد ارزیابی قرار می گیرد. سپس یک نمونه عملی آزمایشگاهی و ظرفیت پایین این مدار مورد آزمایش عملی قرار می گیرد. تمامی نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی حاکی از عملکرد قابل قبول این سیستم در هر دو حالت خطی و غیر خطی بودن بار است.
    کلیدواژگان: اینورترهای چندسطحی متوالی، اینورترهای بدون ترانسفورماتور، جبران سازی هارمونیکی، کنترلر منطق فازی
  • مهدی هنرمند، علی قیاسیان *، حسین سعیدی صفحات 17-36
    خوشه بندی یکی از تکنیک های موثر برای مدیریت مناسب انرژی و افزایش طول عمر در شبکه های حسگر بی سیم می باشد. یکی از پارامترهای حائز اهمیت در ساخت خوشه های بهینه، انتخاب سرخوشه مناسب است که علاوه بر افزایش طول عمر شبکه و داده دریافتی در چاهک، کاهش انرژی اتلافی را به دنبال خواهد داشت. در این مقاله ابتدا به بررسی چند الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر روش های هوش محاسباتی پرداخته شده و سپس نسبت به ارائه دو الگوریتم خوشه بندی انرژی آگاه در شبکه های ناهمگن مبتنی بر الگوریتم ژنتیک تحت عناوین EAGCA و *EAGCA اقدام شده است. الگوریتم های پیشنهادی با استفاده از اطلاعاتی از گره ها مانند ترافیک گره، انرژی باقی مانده گره، انرژی گره های همسایه و فاصله محلی به انتخاب سرخوشه بهینه ودر نهایت ایجاد خوشه بهینه اقدام می کنند. نتایج شبیه سازی ها، توانایی این الگوریتم ها را در ایجاد خوشه مناسب و یافتن سرخوشه بهینه، به خوبی نشان می دهد. هم چنین روش های پیشنهادی با دیگر روش های خوشه بندی از جمله LEACH و EAERP در پارامترهایی نظیر تعداد گره های زنده، داده دریافتی در چاهک و طول عمر شبکه مقایسه شده است. نتایج مقایسه ها، ناظر بر عملکرد بهتر الگوریتم های EAGCA و *EAGCA نسبت به سایر الگوریتم ها در افزایش طول عمر شبکه و افزایش داده دریافتی در چاهک می باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم تکاملی، الگوریتم ژنتیک، خوشه بندی انرژی آگاه، خوشه بندی شبکه حسگر بی سیم، شبکه حسگر بی سیم ناهمگن
  • حبیب الله اعلمی*، حمیدرضا اراسته صفحات 37-54
    در این مقاله مسئله برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت واحدهای تولیدی در حضور منابع پاسخ گویی بار ارائه می شود که طی آن برنامه های پاسخ گویی بار به عنوان کالایی تجاری در کنار سایر منابع تولیدی شبکه مدل سازی می شوند. در واقع، هدف اصلی این مقاله ارائه چارچوبی به منظور برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت و تولید واحدها است که در بر دارنده پتانسیل بارهای پاسخ گو به عنوان منابعی در دسترس و ضروری در شبکه است. بنابراین، طی مدل ارائه شده، با ترکیب منابع سمت تولید و منابع سمت تقاضا، مسئله برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت واحدها و بارهای پاسخ گو طرح می شود. حل این مسئله، برنامه ریزی همزمان تولید واحدها و عرضه DR را به صورت بهینه و با هدف کمینه سازی هزینه بهره برداری از شبکه با در نظر داشتن قیود امنیت نتیجه خواهد داد. شبکه استاندارد 24-شینه IEEE برای انجام شبیه سازی های مورد نیاز استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی که با استفاده از نرم افزار GAMS صورت پذیرفته است، نشان دهنده کارایی و مزیت بالای روش پیشنهادی می باشد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی امنیت، مقید، منابع پاسخ گویی بار، مشارکت واحدهای تولیدی
  • سید عباس طاهر *، محمدرضا شیبانی، غلامرضا لاله زار صفحات 55-66
    امروزه موتورهای جریان مستقیم مغناطیس دائم بدون جاروبک (BLDC) به دلیل دارا بودن مزایای زیادی نسبت به سایر موتورهای مورد استفاده در صنعت، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. از این رو طی سالیان اخیر، طراحی این موتورها موضوع بسیاری از مطالعات می باشد. در این مقاله به طراحی بهینه یک موتور BLDC با استفاده از روش پارتوی مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی SOA پرداخته شده است. در این روش افزایش همزمان بازده و نسبت گشتاور تولیدی به حجم موتور، مبنا قرار گرفته است. یکی از مهم ترین مزیت های روش پیشنهادی، انعطاف پذیری پاسخ به دست آمده از الگوریتم طراحی می باشد، به این معنی که با تعیین درجه اهمیت هر کدام از اهداف می توان بهترین پاسخ را انتخاب نمود. در پایان، الگوریتم پیشنهادی برروی نوعی موتور BLDC با ولتاژ 220 ولت و توان خروجی 3 کیلووات پیاده سازی شده و کارآیی آن مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: موتور BLDC، بازده، گشتاور تولیدی، روش پارتو، الگوریتم بهینهسازی جستجوگر (SOA)
  • منصور شیخان *، آماج چمن کار صفحات 67-84
    از آنجا که به دلیل محدودیت های عکس برداری نمی توان با گرفتن تنها یک عکس از یک صحنه به تصویری با کیفیت و وضوح مطلوب دست یافت، ترکیب تصاویر با استفاده از روش های گوناگون روز به روز در حال گسترش و بهبود است. از طرفی امروزه از الگوریتم های جمعیتی مبتنی بر تصادف جهت بهینه یابی استفاده گسترده ای می شود که اغلب با الهام از فرایندهای فیزیکی یا رفتارهای موجودات به وجود آمده اند. الگوریتم بهینه یابی جستجوی گرانشی (GSA) از مجموعه الگوریتم های بهینه یابی است که با الهام از قانون جاذبه و مفهوم جرم شکل یافته است و عامل های جستجوگر مجموعه ای از اجرام می باشند. این پژوهش قصد دارد به ترکیب تصاویر با میزان تمرکز های مختلف با استفاده از الگوریتم بهینه یابی جستجوی گرانشی بپردازد. برای این کار ابتدا ترکیب تصاویر با استفاده از اطلاعات فرکانس مکانی مورد مطالعه قرار گرفته و سپس با بررسی مفهومGSA و تلفیق آن با فرکانس مکانی، روشی جدید برای ترکیب تصاویر ارائه شده است. عملکرد روش پیشنهادی با روش ترکیب مبتنی بر اطلاعات پیکسل ها بر اساس منطق فازی و روش بهینه سازی فرایند ترکیب تصاویر با بکارگیری الگوریتم بهینه یابی اجتماع ذرات (PSO) مورد مقایسه قرار گرفته که نتایج تجربی حاکی از میزان خطای کمتر روش پیشنهادی است. درضمن، کارآمدی این روش برای ترکیب تصاویر رنگی نیز بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ترکیب تصاویر، فرکانس مکانی، بهینه یابی، الگوریتم جستجوی گرانشی
  • محمد علی شمسی نژاد *، علی اسماییلی صفحات 85-98
    در این تحقیق روش کنترل مستقیم گشتاور موتور القایی با مدولاسیون بردار فضایی(DTC-SVM) ارایه شده است. به دلیل مشخصه غیر خطی سیستم ، کنترل کننده های کلاسیک، عملکرد خوبی در شرایط مختلف کاری ندارند. در این مقاله از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO) برای تنظیم بهینه ضرایب کنترل کنندهای کلاسیک تناسبی-انتگرال گیر PI شار و گشتاور استفاده شده است. هم چنین در ادامه با ثابت در نظر گرفتن ضرایب کنترل کننده شار به دست آمده از الگوریتم PSO، از یک کنترل کننده فازی جهت تنظیم دینامیک ضرایب کنترل کننده PD گشتاور استفاده شده است. عملکرد درایو پیشنهادی، در شرایط مختلف بهره برداری تست شده و نشان داده شده است که استفاده از کنترل کننده PD فازی خود تنظیم(STFPD) گشتاور، شرایط مطلوب تری را در مقایسه با کنترل کننده کلاسیک گشتاور فراهم آورده و پاسخ دینامیکی و ماندگار درایو را بهبود می بخشد. نتایج شبیه سازی به دست آمده، صحت روش ارایه شده را تایید می کند.
    کلیدواژگان: کنترل کننده PD فازی خود تنظیم، کنترل کننده کلاسیک PI، الگوریتم تجمع ذرات، کنترل مستقیم گشتاور، مدولاسیون بردار فضایی
  • مستعان خاکپور، میثم جعفری نوکندی *، علی اکبر عبدوس صفحات 99-114
    در این مقاله یک چارچوب جدید چند معیاره برای برنامه ریزی دینامیکی و همزمان توسعه تولید و انتقال در بازار برق ارائه شده است. هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری به عنوان معیارهای بلندمدت و کوتاه مدت اقتصادی، هزینه تراکم خطوط به عنوان معیاری از بازار و متوسط هزینه قطع بار در پیشامدهای احتمالی به عنوان معیاری از قابلیت اطمینان به عنوان اهداف برنامه ریزی انتخاب شده اند. از الگوریتم ژنتیک چندهدفه برای حل مسئله بهینه سازی فوق استفاده میشود. سپس به دلیل ماهیت متفاوت معیارهای فوق و درجات اهمیت مختلف آن ها از دیدگاه طراح، از روش ارضای فازی برای تعیین بهترین طرح استفاده می شود. برای نشان دادن قابلیت و کارآمدی، روش پیشنهادی بر روی سیستم RTS -IEEE و سیستم واقعی خراسان شبیه سازی شده است. همچنین نتایج به دست آمده با برنامه ریزی های مستقل توسعه تولید و توسعه انتقال مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک چندهدفه، برنامه ریزی دینامیکی، توسعه همزمان تولید و انتقال، چارچوب چند معیاره، روش ارضای فازی
  • ساسان صدیفی، حسین کاظمی کارگر* صفحات 115-132
    در این مقاله روشی جدید برای تشخیص جزیره شدگی واحد های تولیدات پراکنده، معرفی می شود. در این روش با بهره گیری از مفهوم پرش بردار ولتاژ و الگوریتم شیفت برداری، تغییرات زاویه فاز مولفه مثبت ولتاژ به عنوان پارامتر شاخص جزیره شدگی، انتخاب شده است. این روش، ترکیبی از روش های تشخیص جزیره شدگی مخابراتی و پسیو بوده و از داده های فازوری اندازه گیری شده توسط PMU در باس های مختلف شبکه برای تصمیم گیری استفاده می کند. برای اثبات کارائی الگوریتم پیشنهادی، شرایط مختلف مانند: بروز انواع خطاها در شبکه با مقاومت های مختلف، سوئیچینگ در بانک های خازنی و ورود/خروج بار های بزرگ به شبکه، مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، نتایج حاصله با روش شیفت برداری مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی دارای قابلیت تمییز بالایی بوده و در شرایط بروز خطا در شبکه با مقاومت های بالا به درستی شرایط جزیرهای را تشخیص می دهد. روش پیشنهادی، روی یک شبکه شامل توربین بادی مجهز به ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC اعمال شده است.
    کلیدواژگان: توربین بادی، جزیره شدگی، حفاظت گسترده، سیستم اندازه گیری گسترده (WAMS)، واحد اندازه گیری فازور (PMU)
|
  • Mazdak Ebadi*, Mahmoud Joorabian, Javad Shokrollahi Moghani Pages 1-16
    A new cascaded multilevel transformerless inverter topology is introduced in this paper for connecting DG sources to power utility. Usual transformerless circuits are designed based on current injection capability, current harmonic minimization, and some physical constraints like isolation between DG and the network. The proposed circuit of this paper can compensate the current harmonic of the nonlinear load (as in APFs) and inject maximum possible active power as a DG source interface, simultaneously. A fuzzy controller is proposed to adjust the optimal set point of inverter between compensating mode and maximum active power injection mode. Proposed scheme is simulated in MATLAB/SIMULINK to evaluate the circuit performance both in the maximum active power injection mode, and harmonic compensation mode. Then a 1 kw single phase prototype of the circuit is used for experimental evaluation of the paper. Both simulative and experimental results prove that such a circuit can inject a well-controlled current with desired harmonics and THD, while having a smaller switching frequency and better efficiency, related to previous 3-phase inverter schemes in the literature.
    Keywords: Multilevel Cascaded Inverter, Transformerless inverters, Fuzzy Logic Controller, Harmonic Compensation
  • Mehdi Honarmand, Ali Ghiasian*, Hossein Saidi Pages 17-36
    One of the most effective techniques for energy management in wireless sensor networks is clustering. How to establish clusters and the method used to choose cluster heads are the most important factors in creating optimal clusters. In fact, appropriate cluster head selection results in longer network lifetime and more data delivery to the sink. In this paper, after exploring clustering algorithms based on computational intelligence techniques and evaluating the strengths and weaknesses of each, we provide two novel clustering schemes termed as Energy Aware Genetic Clustering Algorithm (EAGCA) and EAGCA*. In these centralized algorithms, we try to achieve an optimal clustering by using global information such as number of neighbor nodes, the energy of neighbor nodes, local distance and local traffic load on each node. Compared to some well-known clustering algorithms such as LEACH and EAERP, simulation results demonstrate that EAGCA and EAGCA* are able to create more appropriate clusters in terms of energy consumption, life time and total number of received data to the sink.
    Keywords: Clustering, Energy Aware Clustering, Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithm Heterogeneous Wireless Sensor Networks
  • Habibollah Aalami*, Hamidreza Arasteh Pages 37-54
    In this paper, a security-constraint demand response and unit commitment problem (SCDRUC) is proposed in which demand response programs (DRPs) are modeled as commercial resources beside the generation units. Indeed, the main aim of this paper is to introduce the security-constraint unit commitment problem in which the presence of DRPs is modeled as the available and necessary resources. Therefore, by integrating the generation units with demand side resources, the SCDRUC problem is proposed. The optimization results of the proposed problem will determine the generation of units as well as the demand response participation plan in order to minimize the operational cost while security constraints are satisfied. The IEEE 24-bus test system is utilized to investigate the simulation results. All the numerical analysis approves the performance and efficiency of the proposed model.
    Keywords: Demand response, Security, constraint scheduling, Unit commitment
  • Seyed Abbas Taher*, Mohammad Reza Shibani, Gholamreza Lalehzar Pages 55-66
    Brushless direct current (BLDC) motors have found wide application in the industrial in the past few decades, thanks to such advantages compared with the other motors. So, design of this motor has been the subject of many research projects. In this paper, the design of a BLDC motor using the Pareto method based on the seeker optimization algorithm (SOA) is provided. Increasing the motor efficiency and the ratio of torque delivered to the size of the motor are the base of designing. Flexibility of solutions earned by the algorithm is one of the proposed method advantages. The simulation studies were performed on a 220 V, 3 kW motor. The simulation results indicate the proposed algorithm is effective in BLDC motor optimization.
    Keywords: BLDC Motor, Efficiency, Developed Torque, Pareto Method, Seeker Optimization Algorithm (SOA)
  • Mansour Sheikhan*, Amaj Chamankar Pages 67-84
    Because of photography limitations, it is sometimes impossible to achieve an image of high quality and sufficient clarity by taking just one picture from a scene. Therefore, various methods of image fusion have been proposed. On the other hand, random population-based algorithms have been used extensively for optimization. These algorithms are often inspired by the physical processes or the behavior of the living beings. Gravitation search algorithm (GSA) is an optimization algorithm that is based on the gravitation and mass concept and the search agents in this algorithm are masses. In this study, GSA is used to optimize the image fusion process when using images with different focuses. In this way, spatial frequency measure is used. The performance of proposed method is compared with two other
    Methods
    a peer approach when the particle swarm optimization (PSO) algorithm is used instead of GSA, and a pixel-based fuzzy approach. Experimental results show that the proposed method has a superior performance and this method can be applied to colored images, as well.
    Keywords: Image fusion, spatial frequency, optimization, gravitation search algorithm
  • Mohammad Ali Shamsi, Nejad*, Ali Esmaeili Pages 85-98
    In this paper, direct torque control of induction motor with space vector modulation (DTC-SVM) is presented, which is comprised of two PI controllers, the first one is for torque controlling and another one is for flux controlling. Due to the characteristics of nonlinear control systems, classic controllers do not work well in different conditions. In this paper the flux controller is classic PI controller (CPI). A fuzzy controller is used for regulation of PI coefficients. It is used of a particle swarm optimization (PSO) algorithm to get optimized parameters for classic controllers of torque and flux. In this paper, the performance of the proposed drive is tested in various operating conditions And has been shown that the use of fuzzy self-tuning PI controller (STFPI) provide better condition than the classic form and Improves the dynamic response of drive. Obtained Simulation results in Matlab/Simulink confirms the correction of proposed algorithm.
    Keywords: Direct torque Control, Induction motor, Particle Swarm Optimization, Space Vector Modulation, Self, Tuning Fuzzy PI Controller
  • Mostaan Khakpoor, Meysam Jafari Nokandi*, Ali Akbar Abdoos Pages 99-114
    Nowadays, due to the growth of energy consumption, power systems planning is one of the most important affair which simultaneously effects on the operation and maintenances of power systems in the future. Hence, in this paper a new multi-objective framework is proposed for dynamic Generation and Transmission Expansion Planning (GTEP) in deregulated power systems. The investment cost and operation cost are considered as long term and short term economical criteria. Also, congestion cost and average loss of load cost are considered as market and reliability criteria, respectively. Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) is adopted to cope with mentioned optimization problem. Moreover, fuzzy satisfying method has been applied to obtain the final optimal plan according to different satisfaction levels of objectives. To show the effectiveness and applicability of the proposed algorithm in electricity market environment, the planning methodology has been tested on the IEEE-RTS and a part of Iranian power system in Khorasan province (a real life case study). Obtained results also are separately compared with Generation Expansion Planning (GEP) and Transmission Expansion Planning (TEP).
    Keywords: Generation, Transmission Expansion Planning (GTEP), Dynamic Planning, Multi, objective Framework, Non, dominated Sorting Genetic Algorithm, II (NSGA, II), Fuzzy Satisfying Method
  • Sasan Sodeifi, Hossein Kazemi Karegar* Pages 115-132
    In this paper, a new method for islanding detection of distributed generation is introduced. The method uses voltage jump vector and phase voltage variations for islanding detection. Phase voltage variations are obtained from PMUs which is placed over the grid on some buses. To prove the efficiency of the proposed algorithm, different islanding conditions and non-islanding conditions are simulated and compared with a traditional relay. The obtained results show that the new method is reliable and has a very small non detection zone. Proposed method is applied on a distributed network included wind turbine equipped with permanent magnet synchronous generator. To perform the simulations, the software PSCAD/EMTDC is used.
    Keywords: Islanding, Phasor Measurement Unit (PMU), Wide Area Measurement system (WAMS), Wide Area Protection, Wind Turbine