فهرست مطالب

روشهای هوشمند در صنعت برق - پیاپی 39 (پاییز 1398)

فصلنامه روشهای هوشمند در صنعت برق
پیاپی 39 (پاییز 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/08/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید محمد مهدی میرطلایی*، رسول امانی نافچی صفحات 3-12
    در سال‏های اخیر، کاهش منابع سوخت های فسیلی و مسائل زیست محیطی ناشی از آن‏ها موجب انجام پژوهش های بسیاری در زمینه استفاده از انرژی های تجدید پذیر شده است. در میان منابع انرژی تجدیدپذیر، سلول های خورشیدی، پیل های سوختی و انرژی بادی توجه بیشتری به خود جلب کرده اند. درنتیجه نیاز به مبدل های DC-DC  بسیار افزاینده بیشتر از قبل احساس می شود. در این مقاله تمرکز بر روی مبدل DC-DC با توان 200 وات و با بهره ولتاژ بالا می‏باشد. چنین مبدلی ولتاژ خروجی یک تا چند سلول خورشیدی که سطح ولتاژ DC پایینی را دارا می باشند، به ولتاژ DC با سطح بالاتر و مناسب برای استفاده به عنوان ورودی یک مبدل DC/AC تبدیل می نماید. در این مقاله یک مبدل بوست غیر ایزوله با سلف کوپل شده ‏ارائه و تلاش می‏گردد با کاهش تلفات سوئیچینگ و تلفات هدایتی بازده مبدل بهبود یابد. در نهایت علاوه بر تشریح عملکرد مدار و ارائه‏ی تحلیل‏ها، صحت عملکرد مدار از طریق شبیه سازی نرم افزاری نشان داده شده و یک نمونه‏ی عملی از مبدل پیشنهادی در توان 200 وات و فرکانس 50 کیلوهرتز پیاده سازی گردیده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی و نمونه عملی نشان دهنده صحت عملکرد مبدل پیشنهادی می‏باشد
    کلیدواژگان: مبدل بوست، سلف‏های کوپل شده، مبدل DC-DC بهره بالا، دیود-خازن
  • سید محمدرضا موسوی، علیرضا نقش* صفحات 13-22
    به منظور نهان نگاری اطلاعات در تصاویر دیجیتال و همچنین مقاوم سازی آنها روش های متعددی تاکنون معرفی شده است. در این روش از تبدیل گراف محور استفاده شده است و به کمک الگوریتم ژنتیک بهترین ساختار گراف استخراج می شود به طوری که نهان نگاری با بیشترین مقاومت در برابر حملات انجام شود. یکی از روش های مرسوم در مقاوم سازی نهان نگاری استفاده از تبدیل کسینوسی گسسته است. در این تحقیق نشان داده ایم که روش پیشنهادی بسیار قدرتمندتر از تبدیل کسینوسی گسسته است برای آزمایش روش پیشنهادی از تصاویر معروف لنا، باربارا، بابون، قایق و فلفل استفاده شده است و نتایج حاصل از شبیه سازی هر دو تبدیل به خوبی نشان می دهند که روش پیشنهادی مقاومت بیشتری نسبت به روش های مشابه مانند روش های مبتنی بر تبدیل کسینوسی گسسته دارد. در این شبیه سازی تصویر نهان نگار یک لوگوی تصادفی با ابعاد 8×8 و 16×16 است. نهان نگاری به کمک معیارهای نرخ خطای بیت، معیار اندازه گیری شباهت ساختاری و نسبت دامنه سیگنال به نویز و حملات نویز گاوسی با شدت های مختلف، فشرده سازی، فیلترمیانه، تاری، تغییر اندازه، چرخش و برش مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: نهان نگاری، تصاویر دیجیتال، تبدیل گراف محور، الگوریتم ژنتیک، مقاومت در برابر نویز، حفظ مالکیت تصاویر
  • اسماعیل کریمی* صفحات 23-28

    در این مقاله، طراحی تقویت کننده کم نویز (LNA) با القاگر در سورس در فرکانس 2.4GHz ارائه شده است. فناوری استفاده شده در طراحی این مقاله TSMC 0.18um CMOS است. ساختار کسکود باعث کاهش توان مصرفی در مدار می شود[1]؛ از طرفی مزیت استفاده از ساختار کسکود، افزایش امپدانس خروجی در مدار است که این افزایش امپدانس، افزایش بهره مدار را به دنبال دارد. مدار ارائه شده یک تقویت کننده کم نویز کسکود شده با القاگر در سورس به همراه یک شبکه ی تطبیق امپدانس افزوده شده در ورودی و خروجی است؛ که باعث شده تا عدد نویز و توان مصرفی به ترتیب برابر با 1.6dB و 2.1mW به دست آیند. افزودن شبکه تطبیق منجر به یک درجه آزادی بیشتر برای بهبود عدد نویز و توان مصرفی در مدار و از طرفی کاهش مساحت داخلی تراشه شده است. در المان های دیگری که به مدار اضافه شده است علاوه بر اینکه ملاحظات کاهش توان و عدد نویز در نظر گرفته شده است؛ باعث شده بهره مدار و ضریب انعکاس در ورودی در فرکانس موردنظر به ترتیب برابر با 20dB و -12dB به دست آیند.

    کلیدواژگان: تقویت کننده کم نویز، تطبیق امپدانس، بهره، نویز
  • مهرداد موحدپور، سیروس محمدی*، محمد جواد کیانی، طاهر نیکنام، محمود زاده باقری صفحات 29-44
    یکی از مباحث قابل توجه شبکه قدرت در سال های اخیر پیدایش ریزشبکه ها می باشد. طراحی بهینه یک ریزشبکه شامل انتخاب بهترین ترکیب از گزینه های موجود (واحدهای تولید پراکنده، سیستم های ذخیره ساز انرژی و برنامه های پاسخ گویی بار) برای تامین بار مصرفی به منظور حذاقل سازی هزینه های ریزشبکه می باشد. در این مقاله مدلسازی جامعی برای مسئله طراحی بهینه ریزشبکه های مسکونی با لحاظ کردن واحدهای تولید پراکنده تجدیدپذیر، سیستم های ذخیره ساز انرژی و بارهای قابل کنترل انجام شده است. این مدل رفتار تصادفی ذاتی منابع انرژی تجدیدپذیر و عدم قطعیت در پیش بینی بار الکتریکی را در نظر گرفته و مدل های تصادفی مناسبی برای آنها انتخاب شده است. همچنین وقوع خطا و احتمال وقوع خاموشی در طراحی بهینه ریزشبکه های مسکونی جهت افزایش قابلیت اطمینان و کارایی آنها و توسعه مدل های پیشین در نظر گرفته شده و به تابع هدف مساله اضافه شده است. برای یافتن پاسخ بهینه، مسئله طراحی ریزشبکه ها به صورت یک مسئله بهینه سازی با هدف حداقل سازی مجموع هزینه های طرح توسعه ریزشبکه مدلسازی و پاسخ بهینه با الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان تعیین می شود.
    کلیدواژگان: ذخیره ساز انرژی، ریزشبکه های مسکونی، واحدهای تولید پراکنده، پاسخ گویی بار، کلونی مورچگان
  • محمد رسول مومنی*، فاطمه حقیقت، محسن حقیقت صفحات 45-52
    رشد چشمگیر مشترکین، افزایش روزافزون تقاضای انرژی و همچنین نیاز به بالا بردن بهره وری و حفظ پایداری شبکه برق، شبکه هوشمند برق را تنها گزینه پیش روی متخصصان این حوزه قرار داده است. در واقع شبکه هوشمند برق یک سامانه فیزیکی- سایبری است که کارکردهای ارتباطی، پردازشی و کنترلی را به صورت یکپارچه و منسجم ارائه می دهد. شبکه هوشمند برق کنترل و مدیریت میلیون ها دستگاه در صنعت برق را به شیوه ای مطمئن، مقیاس پذیر و مقرون به صرفه به صورت بلادرنگ و دوطرفه فراهم می نماید. با توجه به رشد فزاینده تهدیدات سایبری در دهه اخیر، لزوم حفاظت از صنعت برق و سامانه های حیاتی آن بسیار ضروری به نظر می رسد. کوچک ترین اختلال در سامانه های صنعت برق منجر به بروز وقفه در عملکرد سایر صنایع، کاهش بهره وری و بروز نارضایتی می گردد. از این رو در این مقاله یک معماری کارای مبتنی بر فناوری رایانش ابری برای بهبود عملکرد در شبکه هوشمند برق ارائه شده است. معماری پیشنهادی قادر به تامین امنیت و حریم خصوصی داده ها در برابر انواع مختلف حملات سایبری نظیر حمله تکرار، تغییر و غیره می باشد.
    کلیدواژگان: شبکه هوشمند برق، رایانش ابری، امنیت، حریم خصوصی، تهدیدات سایبری
  • مهناز هاشمی*، امیر پویان صفحات 53-60
    در این مقاله، یک کنترل کننده تطبیقی برای کنترل سیستم های غیرخطی جرک در معرض پارامترهای نامعین و محدودیت های کنترلی عیب عملگر و اشباع ورودی ارائه شده است. عیب عملگر در نظر گرفته شده عیوب کاهش کارایی و قفل شونده را پوشش می دهد. مقدار، زمان و الگوی عیوب در نظر گرفته شده کاملا نامعین است یعنی مشخص نیست در چه زمانی، کدام عملگرها و با چه وضعیتی دچار عیب می شوند.کنترل کننده تطبیقی مقاوم پیشنهادی بر اساس روش کنترلی گام به عقب طراحی شده است. در این مقاله، با معرفی توابع لیاپانوف- کراسوسکی جدید، کرانداری سیگنالهای سیستم حلقه بسته و همگرایی خطای تعقیب به یک همسایگی نزدیک مبدا تضمین شده است. روش تطبیقی پیشنهادی، عیوب عملگر را بدون نیاز به واحد تشخیص عیب جبران می کند. نتایج شبیه سازی، کارایی و صحت روش کنترلی ارائه شده را در همزمان سازی سیستم آشوب در حضور عیب عملگر، اشباع ورودی و نامعینی پارامتری نشان می دهد.
    کلیدواژگان: اشباع ورودی، سیستم های آشوب، عیب عملگر، کنترل تطبیق، روش کنترلی گام به عقب
|
  • Mohammadmehdi Mirtalaee *, Rasoul Amani Nafchi Pages 3-12
    In recent years, the limitations of fossil fuel resources and the environmental issues, lead to a broad research in the field of renewable energies. Among renewable energy resources, solar cells, fuel cells, and wind turbines are more dominant. Therefore, the existence of a high step-up DC-DC convertor is necessary. In this paper, we focus on DC-DC converter with high voltage gain and output power of 200 watts. The proposed converter can convert the output voltage of one or more solar cells with low voltage to higher DC voltage and suitable for the input of a DC-AC converter. In this paper, the boost converter is combined with the coupled inductors and the capacitor-diode technique. This design aims to reduce the switching loss and conductive loss to improve the performance of the converter. The performance of proposed converter evaluated by simulation results and a prototype of the proposed converter with 200 W and 50 kHz. The results from simulation and the prototype depict the performance and accuracy of the proposed converter
    Keywords: Boost converter, Coupled inductors, high step-up DC, DC converter, Diode-capacitor
  • Sayed Mohammad Raza Mousavi, Alireza Naghsh * Pages 13-22
    Numerous methods have been introduced for digital images watermarking as well as rubosting them. In this method, with using Graph-based transform and extracts the best graph structure with genetic algorithm so that watermarking can be performed with maximum robustness. One of the common methods in watermarking robustness is the use of discrete cosine transform (DCT). In this study, we have shown that the proposed method is much more powerful than DCT. The proposed method is tested on five different color images such as Lena, Barbara, Boat, Baboon, Peppers. Watermark image (logo) is a random binary image with size 16 x 16 and 8 x 8 pixels. This simulation results show that the proposed method is more robust to similar methods such as discrete cosine transforms. Proposing Watermarking has been evaluated using Bit Error Rate (BER), Structural Similarity Index Measuring (SSIM) and Peak signal-to-noise ratio (PSNR) criteria and different strength Gaussian noise attacks, JPEG compression, median filter, bluring, rescaling, rotate and cropping attacks
    Keywords: Watermarking, digital image watermarking, robust watermark, graph-based transform (GBT), Genetic Algorithm, ownership protection
  • Esmail Karimi * Pages 23-28

     In this paper presented discussed to design a low noise amplifier (LNA) with inductor at source in TSMC 0.18um CMOS technology to 2.4 GHz. Cascode structure cause reduces the power consumption of the circuit[1]; the advantage of using cascade structure, increase the output impedance of the circuit impedance increases, increasing the circuit to follow. The circuit presented in this article a low noise amplifier cascoded with inductor in the source along with impedance matching network added in the input and output; and led to 1.6db noise figure and power consumption of 2.1mw achieved, respectively. Add matching networks to a greater degree of freedom in circuit for improved noise figure and power consumption and chip internal area is also reduced. Add the rest of the circuit in addition to reducing power and noise figure considerations in mind we have been able in the desired frequency and reflection coefficient in the input circuit respectively 20db and -12db achieved.

    Keywords: low noise amplifier, matching network, gain, noise
  • Mehrdad Movahedpour, Sirus Mohammadi *, Mohammadjavad Kiani, Taher Niknam, Mahmoud Zadehbagheri Pages 29-44
    One of the issues which has attracted a lot of attention in the power grid in recent years is the emergence of microgrids. An optimized microgrid design includes choosing the best combination of the available options (distributed generation units, energy storage systems, and load response programs) to supply the microgrid so that the total costs of the microgrid development plan is minimized. In this article, a comprehensive modeling has been conducted for the problem of optimal design of residential microgrids considering the renewable distributed generation units, energy storage systems and controllable loads. This model takes into account the intrinsic stochastic behavior of renewable energy and the uncertainty involving electric load prediction, and thus proper stochastic models for them has been chosen. In order to find the optimal solution, the problem of microgrid design is modeled as an optimization problem with the goal of minimizing the total costs of the microgrid development plan and the optimal response is determined via ant colony optimization algorithm.
    Keywords: Energy storage, residential grids, generation units, load response programs, colony optimization algorithm
  • Mohammad Rasoul Momeni *, Fatemeh Haghighat, Mohsen Haghighat Pages 45-52
    Due to explosive growth of users, increasing energy demand and also the need to improve efficiency and maintain the stability of the electricity grid, smart grid is the only option available to electrical industry engineers. In fact, the smart grid is a physical-cyber system that provides coherent and integrated communication, processing and control functions. The smart grid provides control and management of millions of devices in the electricity industry in a reliable, scalable, cost-effective, real time and two-sided manner. Given the increasing growth of cyber threats in the last decade, the need to protect the electricity industry and its critical systems seems essential. The slightest disruption to the power industry's systems results in disruption to other industries, reduced productivity, and discontent. Hence we proposed an efficient cloud based architecture to improve smart grid performance. Proposed architecture provides data security and privacy against different types of cyber-attacks such as replay attack, modification attack and so on.
    Keywords: smart grid, cloud computing, Security, privacy, cyber threats
  • Mahnaz Hashemi *, Amir Pooyan Pages 53-60
    In this paper, the control problem is investigated for Jerk chaotic systems against unknown parameters, actuator faults and input saturation. The considered actuator fault covers both of the stuck faults and loss of effectiveness faults in actuators. The values, times and patterns of the considered faults are completely unknown. That is, during the system operation it is unknown when, by how much and which actuators fail. A robust adaptive controller is presented based on the backstepping design method to achieve complete synchronization of the identical Jerk chaotic systems. By introducing the new Lyapunov functions, it is proved that all the closed loop signals are bounded and the tracking error converges to a small neighborhood of the origin. The proposed adaptive method compensates the actuator faults without any need for explicit fault detection. Simulation results represent that the designed controller can synchronize the identical chaotic systems in the presence of actuator fault, input saturation and unknown parameters.
    Keywords: Input Saturation, Chaotic systems, Actuator fault, Adaptive control, Backstepping control method