فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1395)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1395)

  • الف - مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1395/05/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمدرضا متولی کسمایی، کلاوس سولباخ صفحه 81
    این مقاله یک مدار اصلاح شده برای بهبود خطی سازی تقویت کننده های توان بالا بر اساس مدل مدار تقویت کننده فیدفوروارد ارائه می دهد. به کمک مدل ریاضی المان های مورد استفاده، مدار اصلاح شده شبیه سازی، ساخته و اندازه گیری شده است. مدل تقویت کننده توان بالا، به وسیله تقریب دامنه تابع تبدیل و فاز بهره تقویت کننده (که به دامنه ورودی وابسته است) با استفاده از سری تیلور مختلط که فرم ساده شده سری ولترا است، انجام گرفت. در اثبات کارکرد عملی طرح، متوجه شده ایم که تنظیمات مدار به شرایط هدایت تقویت کننده ها بستگی دارد و خطی شدن سیگنال ها فقط برای یک محدوده باریکی از توان ورودی (یا دامنه ورودی) قابل دسترسی است. قسمت اعظم شبیه سازی کل مدار به وسیله مدل ناشی از مشخصه های تابع تبدیل دو تقویت کننده توان بالا تعیین شده است. مدار جدید در مقایسه با تقویت کننده فیدفوروارد متداول، ضمن افزایش قابل ملاحظه بازدهی، توان سیگنال های مزاحم نوع IMD3 را نیز در دامنه های ورودی بزرگ (سیگنال های بزرگ) کمینه می کند.
  • ابوالقاسم قابل، اصغر اکبری فرود صفحه 91
    به منظور بهبود کیفیت توان، تشخیص و شناسایی عوامل دخیل در کاهش کیفیت توان از اولویت برخوردار هستند. از جمله عوامل اصلی در ایجاد فلیکر و هارمونیک در سیستم های متصل به توربین های بادی، اغتشاشات آیرودینامیکی باد و خطاهای مکانیکی توربین های بادی می باشد. در این مقاله معادلات ریاضی اغتشاشات باد شامل سایه دکل و انحراف باد و همچنین معادلات مکانیکی مربوط به شکسته شدن چرخ دنده های گیربکس به طور دقیق بررسی و با استفاده از نرم افزار Matlab شبیه سازی شده است. در ادامه تاثیر این اغتشاشات بر روی پارامترهای خروجی شبکه نمونه مشاهده شده است. در پایان نشان داده می شود که با استفاده از تابع موجک مناسب، می توان این اغتشاشات را شناسایی و دسته بندی کرد.
  • علی اکبر نصیری، علی محمد رنجبر، فرامرز فقیهی، سودابه سلیمانی صفحه 101
    نیروهای الکترومکانیکی گذرا، تنش های مکانیکی شدیدی بر روی سیم پیچی ها و عایق های ترانسفورماتور در دو جهت شعاعی و محوری القا می کنند. در این مقاله، تاثیر این نیروها در لحظه جریان هجومی بر روی یک ترانسفورماتور سه فاز فشار متوسط ضمن پیاده سازی ساختار جدیدی از سیم پیچی به روش ثانویه- اولیه- ثانویه (SPS) بررسی می شود. به منظور تحلیل نیروهای الکترومکانیکی، مدل سه بعدی ترانسفورماتور سه فاز توسط نرم افزار 0/15Ansoft Maxwell V شبیه سازی و مورد مطالعه قرار می گیرد. پتانسیل برداری مغناطیسی، چگالی شار مغناطیسی و نیروهای الکترومکانیکی، توسط یک روش آنالیز اجزای محدود الکترومکانیکی سه بعدی برای حالت های مختلف سیم پیچی متداول و SPS به دست می آید. از مقایسه و تحلیل نتایج، یک ساختار بهینه برای سیم پیچی ترانسفورماتور سه فاز در راستای کمینه سازی نیروهای الکترومکانیکی در لحظه جریان هجومی پیشنهاد شده است.
  • سهیل درفشی بیگوند، حمدی عبدی صفحه 110
    شبکه هوشمند حاصل فعال شدن مصرف کنندگان در سیستم قدرت و ایفای نقش آنها در زمینه برنامه ریزی و بهره برداری سیستم قدرت است. زیرساخت های ارتباطی، کنترلی و اندازه گیری به عنوان پل ارتباطی هوشمند، ارتباط دوسویه ای را بین مصرف کنندگان و شبکه قدرت برقرار نموده و زمینه را برای اجرای موثر برنامه های پاسخ گویی بار همانند کنترل مستقیم بار فراهم می کنند. در این مقاله پخش بار بهینه به عنوان یک مبحث مطالعاتی مهم در سیستم های قدرت مبتنی بر کنترل مستقیم بار و یک شاخص پایداری ولتاژ جدید ارائه شده است. سادگی انجام محاسبات، وابستگی به ولتاژ، عدم وابستگی مستقیم به بار و همبندی شبکه و نیز عدم نیاز به کاهش شبکه به فرم دو شین معادل، شاخص پایداری ولتاژ پیشنهادی را برای محاسبات بی درنگ با وجود تغییر الگوی بار مناسب ساخته است. در روش ارائه شده، قطع بهینه بار در تعدادی از بارهای انتخابی شبکه با هدف بهبود شاخص پایداری ولتاژ ضعیف ترین شین سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. روش پیشنهادی روی یک شبکه توزیع شعاعی 69شینه به عنوان یک شبکه هوشمند جهت تشخیص موثربودن آن اعمال شده است.
  • محمدرضا علی زاده پهلوانی، وحید زمانی فرادنبه صفحه 119
    در این مقاله یک روش تحلیلی برای موتورهای آهن ربای سطحی شیاردار ارائه شده و از این مدل برای بررسی و بهینه سازی روش های کاهش گشتاور دندانه مبتنی بر تغییرات در هندسه استاتور استفاده شده است. مدل ارائه شده توانایی در نظر گرفتن اثر شیارهای استاتور در اعوجاج مولفه های چگالی شار فاصله هوایی را دارد. روش های ایجاد شیار مجازی، زوج کردن دندانه ها و مورب کردن شیار استاتور به منظور بهینه سازی هندسه استاتور مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. برای به دست آوردن پارامترهای بهینه استاتور در هر یک از روش ها از الگوریتم جستجوی مستقیم استفاده شده است. برای محاسبه گشتاور دندانه از رابطه تنسور ماکسول استفاده گردیده، در هر روش نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با روش المان محدود تائید شده و در نهایت مقایسه ای بین روش های ارائه شده انجام شده است.
  • وحید زمانی فرادنبه، صمد تقی پور بروجنی صفحه 128
    در این مقاله یک مدل تحلیلی برای مطالعه اثر جابه جایی قطب ها در ماشین های با آهن ربای سطحی در شرایط بی باری ارائه شده است. از مهم ترین نمایه های رفتاری ماشین آهن ربایی در حالت بی باری گشتاور دندانه و محتوای هارمونیکی چگالی شار فاصله هوایی می باشند. اگرچه روش جابه جایی آهن رباهای روتور، گشتاور دندانه را کاهش می دهد ولی تقارن نیم موج فرد در قطب های روتور را از بین برده و سبب ایجاد هارمونیک های مکانی زوج در توزیع چگالی شار ماشین می شود. از آنجایی که وجود هارمونیک های غیر از هارمونیک اصلی، به ویژه هارمونیک های مرتبه پایین، سبب تولید ضربان گشتاور می شود، حذف آنها بسیار ضروری و مهم می باشد. با استفاده از مدل تحلیلی فراهم شده به بهینه سازی هم زمان گشتاور دندانه و نسبت هارمونیک مکانی اصلی به هارمونیک های مکانی مرتبه بالاتر چگالی شار فاصله هوایی اقدام شده است. روش بهینه سازی استفاده شده الگوریتم جستجوی مستقیم می باشد. از آن جهت که دو متغیر ذکرشده در تابع هدف از یک جنس نمی باشند، از مقادیر نرمالیزه شده متغیرها در تابع هدف استفاده شده است. همچنین نتایج بهینه شده برای ضرایب وزنی مختلف به دست آورده و در نهایت نتایج بهینه شده با روش المان محدود تایید شده اند.
  • سعید کیارستمی، مجتبی خدرزاده صفحه 135
    در این مقاله یک سیستم حفاظت ناحیه گسترده برای مقابله با خاموشی های گسترده ناشی از ناپایداری های زاویه ای پیشنهاد می شود. در ابتدا خاموشی وسیع، مدل سازی شده و سپس سناریوهای منجر به خاموشی گسترده استخراج خواهند شد. با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، حوادثی که منجر به وقوع ناپایداری زاویه ای در سیستم می شوند تعیین می گردند. سپس با استفاده از الگوریتمی که از اطلاعات به دست آمده از واحدهای اندازه گیری فازور (PMUها) استفاده می کند، ژنراتورهای همنوای سیستم شناسایی شده و با قطع خطوط ضعیف و حذف بار مناسب، سیستم به جزایر پایدار تجزیه می شود. صحت روش پیشنهادی بر روی شبکه استاندارد 39باسه IEEE نشان داده شده است.
  • زهرا مختاری، مریم صباغیان صفحه 143
    در این مقاله توان تداخل بین زیرحامل ها (ICI) در سیستم مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد بر اساس تبدیل فوریه کسری (FrFT-OFDM) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به ارائه کران های بالا و پایین دقیق برای توان ICI در سیستم FrFT-OFDM در کانال فرکانس گزین متغیر با زمان پرداخته شده است. کران های به دست آمده دارای عبارات بسیار ساده تری نسبت به مقدار دقیق توان ICI هستند و بنابراین دید بهتری نسبت به تاثیر پارامترهایی همچون فرکانس داپلر، زمان سمبل، تاخیر کانال و زاویه تبدیل FrFT بر ICI می دهند. بررسی ها در این مقاله تایید می کنند که در کانال های تخت عملکرد دو سیستم مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد بر اساس تبدیل فوریه (FT-OFDM) و FrFT-OFDM یکسان است و در حضور کانال های فرکانس گزین متغیر با زمان، با انتخاب زاویه تبدیل مناسب، عملکرد سیستم FrFT-OFDM از سیستم تک حامل و FT-OFDM بسیار بهتر است.
  • محمود محصل فقهی، علی اعظم عباسفر صفحه 149
    جذب انرژی یک راه حل نوین برای محدودیت همیشگی شبکه های بی سیم که همان محدودیت انرژی است، می باشد. گره های جاذب انرژی با دسترسی به منابع نامحدود انرژی، برای افزایش طول عمر شبکه های مخابراتی بی سیم به کار گرفته می شوند. در این قالب، اخیرا جذب انرژی به عنوان یک روش نوید دهنده برای مخابرات سبز ظهور کرده است. در این مقاله، تخصیص برخط منابع که به طور مجانبی بهینه می باشد برای دسته وسیعی از توابع فایده در شبکه های مخابراتی EH ارائه شده است. نشان داده شده که جواب با در نظر گرفتن الگوی متوسط تولید EH و مستقل از دینامیک تصادفی آن حاصل می شود. جواب به دست آمده نه دارای پیچیدگی راه حل های برخط همچون برنامه ریزی پویا است و نه از دانش غیر علی در مورد الگوی EH بهره می برد. علاوه بر این چندین مثال عملی برای توابع فایده و هزینه به کار رفته در سامانه های مخابراتی در نظر گرفته شده و نتیجه کلی به دست آمده برای آنها ارائه خواهد شد. همچنین با شبیه سازی های عددی به بررسی و راستی آزمایی نتایج تحلیلی خواهیم پرداخت. نتایج شبیه سازی دستاوردهای تحلیلی ارائه شده در این مقاله را تایید کرده و میزان دقت منحنی های تحلیلی مجانبی را برای بازه های ارسال به کار رفته در عمل نشان می دهند.
  • سعید علیایی، محمود صیفوری، علی نیکوصحبت صفحه 156
    از فیبرهای بلور فوتونی به عنوان موجبر با پاشندگی و تلفات ساختار کم همراه با ضریب غیر خطی اندک، در سامانه های مخابرات نوری می توان استفاده کرد. در این مقاله، یک فیبر بلور فوتونی با ساختار دایروی- هشت ضلعی پیشنهاد شده است. در طرح اولیه، فیبر بلور فوتونی دارای ساختار هشت ضلعی است که پاشندگی آن در طول موج 55/1 میکرومتر در حدود ps/nm.km 70 است. تلفات ساختار و ضریب غیر خطی آن به ترتیب برابر dB/cm 12-10 × 6/0 و 1-km1-w 988/8 است. با اصلاح ساختار به صورت ترکیبی، مقدار پاشندگی به مرز صفر رسیده است و نتایج شبیه سازی، مقدار تلفات ساختار را معادل dB/cm 11-10 × 8 و ضریب غیر خطی را برابر 1-km1-w 956/7 نشان می دهد.
|
  • M. R. Motavalli Kasmaie, K. Solbach Page 81
    This paper offers a modified circuit for improving linearization of power amplifier with based on the model of the Feed Forward circuit amplifier. With the help of mathematical model for the single power amplifier, the circuit is simulated und a demonstrator is built and measured. it is used a complex Taylor series for modeling the power amplifier by the approximation of the amplitude transfer function and the level-dependence of the transmission-phase of the power amplifier and can be understood as a simplified form of Volterra series. In our proof of concept experiment, we verified the concept but also found that the adjustment of the circuit is critically dependent on the drive conditions and linearization is achieved only for a narrow range of drive power. The simulation of the total circuit is largely determined by the models for the transmission characteristics of the two power amplifiers. The new circuit in compare with the conventional Feed Forward amplifier, in addition a significant increase in efficiency to minimize the power of the distortion signal 3IMD for large driving amplitude (large signals).
  • A. Ghabel, A. Akbari Forod Page 91
    In order to improve power quality, the detection and identification of factors involved in reducing power quality are paramount. One of the main factors in creating flicker and harmonics in the system connected to the wind turbines are wind aerodynamic turbulences and wind turbines mechanical errors. In this paper the mathematical equations of turbulence wind shadow and wind shear and mechanical equations of Gear Tooth Breaks in Wind Turbine Gearboxes have been evaluated accurately using the MATLAB simulation. The continued impact of the disturbances on the output parameters of the network is observed. Also, it is shown that these disturbances can be identified and classified properly by wavelet function.
  • A. Nasiri, A. Ranjbar, F. Faghihi, S. Soleymani Page 101
    Transient mechanical force in transformer induced critical mechanical stress on windings and transformers in radial and axial directions. In this paper, impact of force’s within transient inrush current duration on MV three phase transformer with propose novelty winding configuration (S-P-S) to considered. In order to forces analysis, a 3-D model of three phase transformer developed by use Ansoft Maxwell V15.0. Magnetic vector potential, Magnetic flux density and electro-mechanical force’s of SPS-type and conventional-type of configuration windings and transformer calculated from a 3D finite element model. Based on the comparison and result analysis, proposed an optimal configuration for transformer winding in order to trade-off and minimization of electromechanical force’s in the transient inrush current state.
  • S. Derafshi Beigvand, H. Abdi Page 110
    Smart grid is the result of enabling consumers in the power system in order to play an effective role in the power system planning and operation processes. The communication, control, and measurement infrastructures create a two-way intelligent communication between users and the network which facilitates the effective implementation of demand response programs (DRPs) such as the direct load control (DLC). In this paper, optimal power flow as an important research topic in the power systems is presented based on DLC and a new voltage stability index. Simple calculations, voltage dependence, indirect dependence to the load and network topology, and also not reducing the network into a two-bus equivalent model, have made the proposed voltage stability index more applicable to real-time calculations considering the load pattern changes. In the proposed method, the optimal load curtailment in some selected loads of the network, with the aim of improving the voltage stability index of the weakest bus is evaluated. Finally, in order to show the effectiveness of the suggested method, it is applied to a 69-bus radial distribution network as an intelligent system
  • M. R. Alizadeh Pahlavani, V. Zamani Faradonbe Page 119
    We present an analytical method for the calculation of cogging torque in surface permanent-magnet (PM) motors. The cogging torque is calculated by integrating the Maxwell stress tensor inside the air gap. The stator design techniques are applied to reduce the cogging torque in SPM motors. The used techniques are stator dummy slots, teeth pairing and stator slot skewing. The direct search method is used to find the optimum geometry in the mentioned methods. Finally, the validity of the proposed model and the obtained results are verified with Finite Element Analysis.
  • V. Zamani Faradonbe, S. Taghipour Boroujeni Page 128
    In the presented work an analytical model is developed for the pole-shifting method in the surface-mounted PM machine at no-load condition. The machine cogging torque and the harmonic spectrum of the air gap flux density are most no-load indexes of the machine performance. It is shown that, although, the pole-shifting reduces the machine cogging torque; it destroyed the half-odd symmetry in the PMs and produces even harmonics in the air gap flux density. The even harmonics of the air gap flux density, results in undesired torque pulsations. Using the developed analytical model and the direct search method a multi-objective optimization is carried out for the machine cogging torque and the total harmonic distortion of the air gap flux density. Since, the considered variables are not in a same unite; a normalized technique is applied. Finally, the developed model and the obtained results are verified by finite element analysis.
  • S. Kiarostami, M. Khederzadeh Page 135
    In this paper, a Wide-Area protection system to deal with rotor angle instabilities is proposed. Firstly, a system blackout model is developed and secondly the extreme contingencies that lead to large blackouts are extracted. Initiating events that ultimately lead to rotor angle instabilities are determined by artificial neural network (ANN). Coherent generators are detected by an algorithm using the data presented by phasor measurement units (PMUs). Based on identification of coherent generators, the power system is split into stable islands by disconnecting the weak interconnecting lines and load shedding. The performance of the proposed strategy is verified by simulations on the IEEE 39-bus sample power system.
  • Z. Mokhtari*, M. Sabbaghian Page 143
    In this paper, we study the inter carrier interference (ICI) in fractional Fourier transform based orthogonal frequency division multiplexing (FrFT-OFDM) systems. In this analysis, we derive tight upper and lower bounds for ICI power of FrFT-OFDM systems in doubly dispersive channels. These bounds have considerably simpler expressions than the exact ICI formula. Thus, they provide deep and useful insight into the effect of Doppler frequency, symbol duration, channel delay spread, and angle of transform on the ICI power. This analysis confirms that in the special case of flat fast fading channels the FrFT-OFDM and Fourier transform based OFDM (FT-OFDM) systems exhibit analogous performance while in doubly dispersive channels FrFT-OFDM can achieve better performance than single carrier (SC) and FT-OFDM, if the angle of transform is selected accurately.
  • M. Mohassel Feghhi, A. Abbasf Page 149
    Energy harvesting (EH) has emerged as a promising technique for green communications and it is a novel technique to prolong the lifetime of the wireless networks with replenishable nodes. In this paper, we investigate the online resource allocation for a large class of objective functions in the EH communication systems, which are asymptotically optimal. It is shown that the solution is obtained by only considering the average EH pattern, irrespective of its stochastic dynamics. This optimal solution neither has the complexity of dynamic programming solutions, nor uses the non-causal knowledge about EH pattern. Also, some practical numerical examples for objective functions, which are utilized in communication systems, are considered and general results are derived for them. Moreover, simulation results validate our theoretical findings and show the accuracy of asymptotic theoretical curves for the transmission periods, which are used in practice.
  • S. Olyaee, M. Seifouri, A. Nikoosohbat Page 156
    Photonic crystal fibers (PCFs) as waveguides with low dispersion, low confinement loss, and low nonlinearity can be used in optical telecommunication systems. In this paper, a hexagonal-circular photonic crystal fiber is proposed. In the first design, we present a hexagonal PCF with 70 ps/nm.km dispersion at 1550 nm wavelength. The confinement loss and nonlinearity of this structure are respectively obtained as 0.6×10-12dB/cm and 8.988 W-1km-1. In the second design, by improving th e primary structure as hexagonal-circular PCF, the nearly zero dispersion is obtained. The simulation results show that the confinement loss and nonlinearity of the improved structure are 8×10-11 dB/cm and 7.956 W-1km-1, respectively.