فهرست مطالب

The Modares Journal of Electrical Engineering - Volume:14 Issue:1, 2014
  • Volume:14 Issue:1, 2014
  • تاریخ انتشار: 1393/03/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جواد علمایی، معصومه کریمی، سحر خلیل نسب صفحات 1-8
    حذف هارمونیک های انتخابی به عنوان روش کلیدزنی قدرتمندی شناخته شده است که با یافتن زوایای کلیدزنی مناسب قادر است تعدادی از هارمونیک های نامطلوب را حذف کند. فرمول بندی ریاضی این روش شامل چندین معادله غیرخطی بوده که دارای نقاط کمینه محلی متعدد می باشد، که حل این مسئله را پیچیده ساخته است. به منظور حذف تعداد زیادتری از هارمونیک های نامطلوب و در نتیجه کاهش موثرتر اعوجاج هارمونیکی کل، تعداد درجه زیادی باید افزایش یابد. این بدان معنی است که تعداد زوایای کلیدزنی افزایش خواهد یافت و در نتیجه آن، مسئله فوق پیچیده تر خواهد شد. در این صورت روش های مرسوم تکراری یا تئوری برآیند کارامد نیستند. بنابراین، در این مقاله، حذف هارمونیک های انتخابی به صورت یک مسئله بهینه سازی مدلسازی شده که برای حل آن از الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر آموزش-یادگیری به عنوان یک ابراز کارا استفاده شده است. نتایج شبیه سازی و عملی بدست آمده از یک اینورتر 7 سطحی موید انجام پذیری و کارایی روش اجرایی دارد.
  • محمدحسن همت پور، محسن محمدیان، علی اکبر قره ویسی صفحات 9-21
    سیستم های توزیع از سیستم های سنتی به سمت سیستم های مدرن در حال رشد و تکامل اند. این سیستم ها دارای ساختاری متشکل از ریز شبکه (که از اجزای اصلی تشکیل دهنده سیستم های هوشمند هستند) می باشند. ویژگی های منحصربه فرد این سیستم ها، سبب شده که به توسعه و معرفی شاخص جدید در حوزه مطالعاتی پایداری ولتاژ نیاز باشد. در مقاله حاضر ابتدا، یک شاخص توسعه یافته مبتنی بر دوشاخگی زینی و دوشاخگی ناشی از محدودیت ها بر روی یک سیستم دو شینه جزیره ای بر پایه معادلات حاکم بر آن، با در نظر گرفتن مدل های مختلف بار تحت عنوان cat_VSIIMG ارائه می شود. سپس برای تعمیم شاخص ارائه شده به یک سیستم جزیره ای دارای n شین، به معرفی مفهوم جدیدی تحت عنوان ریز شبکه های جزیره ای کاهش یافته (RIN) می پردازد. اگرچه تمرکز مقاله حاضر بر روی ریز شبکه های جزیره ای است، اما این شاخص می تواند در ارزیابی پایداری ولتاژ در حالت های عملکردی جزیره ای و متصل به شبکه مورداستفاده قرار بگیرد. این شاخص به وسیله روش بهبودیافته پخش بار متوالی برای ریز شبکه های جزیره ای صحه گذاری و عملکرد آن بر روی شبکه 33 شینه با در نظر گرفتن مدل های مختلف بارگذاری مورد ارزیابی قرار می گیرد.
  • فریده محمدحسنی، امین رمضانی، محسن رزازان صفحات 22-27
    دیگ های بخار یکی از تجهیزات مهم نیروگاه های حرارتی در بسیاری از کشورها می باشند و به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. واحد توربین و دیگ بخار به طور معمول یک سیستم کنترل صنعتی چندمتغیره در نیروگاه است. ساختار دیگ بخار به گونه ای است که سطح درام و فشار بویلر همواره باید در یک محدوده مشخص قرار داشته باشد. به منظور داشتن عملکرد کارآمد و ایمن، محدودیت های خروجی یکی از چالش های مهم در سیستم دیگ بخار هستند. در این مقاله، مسئله کنترل پیش بین مبتنی بر مدل فضای حالت برای یک سیستم بویلر درام غیرخطی مقید مورد بررسی قرار گرفته است. درکنترل فرایندهای چند متغیره با محدودیت های ورودی و خروجی، کنترل پیش بین مبتنی بر مدل عملکرد مناسب تری را در مقایسه با روش های دیگر ارائه می دهد. از اینرو این روش در کنترل پارامترهای نیروگاه به عنوان یک فرآیند چند متغیره، پیچیده و مهم بسیار کارآمد است. نتایج شبیه سازی کارایی و عملکرد مطلوب کنترل کننده طراحی شده و سازگاری آن با پیاده سازی عملی در سیستم بویلر را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: دیگ بخار، کنترل پیش بین مبتنی بر مدل چند ورودی چند خروجی، فشار درام، سطح آب درام
  • رحمت اعظمی، صباح دانیار، ولی طلایی زاده صفحات 28-47
    در دنیای امروزی یک عزم راسخ در زمینه ایجاد شبکه های هوشمند وجود دارد. معرفی تکنولوژیهای جدید که شبکه را منعطف و قابل کنترل می سازد، قسمتی از مفهوم شبکه های هوشمند و ضرورتی برای موفقیت آن است. شبکه انتقال نیز به عنوان قسمتی از این شبکه تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. کلیدزنی انتقال به عنوان یکی از خدمات شبکه انتقال می تواند باعث آزادسازی اضافه بار در شبکه و رفع تخطی های آن شود. کلیدزنی شبکه انتقال علاوه بر رفع تراکم خطوط و کاهش هزینه های تولید توان می تواند به دلیل حالات گذرایی که برای واحدهای تولیدی به هنگام تغییر ساختار شبکه ایجاد می کند، آسیب هایی به واحدهای تولیدی وارد نماید، بنابراین در هنگام تعیین کلیدزنی بهینه بایستی به مسائل امنیتی، قیود عملی و آسیب های احتمالی این اقدام توجه داشت. لذا در این مقاله به مدل سازی کلیدزنی شبکه انتقال در مسئله برنامه ریزی بازار انرژی و رزرو چرخان روز- پیش در قالب یک مسئله احتمالاتی جهت تضمین استانداردهای امنیت شبکه پرداخته شده است. نتایج نشان داد که کلیدزنی شبکه انتقال علاوه بر کاهش قابل توجه در هزینه های بازار، شاخص های دیگر شبکه مانند قابلیت اطمینان را نیز می تواند بهبود ببخشد و هزینه های مرتبط با آن نیز کاهش یابد.
    کلیدواژگان: شبکه انتقال، کلیدزنی انتقال، بازار انرژی، بازار رزرو
  • شاهین گودرزی، رضا بیرانوند، مصطفی محمدیان صفحات 48-59
    در سالهای اخیر روش های فعال مبتنی بر مبدلهای کلید-خازنی (SCC)، به خاطر عدم حضور عناصر حجیم مغناطیسی، جهت بالانس باتری ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند. بعلاوه، این مبدلها جهت کاهش حجم به راحتی به صورت مجتمع قابل پیاده سازی هستند. با وجود مزایای فوق، مبدلهای SCC از معایبی نظیر: تعداد زیاد کلیدهای فعال، جهشهای زیاد جریان، سرعت پائین ایجاد توازن بین ولتاژ سلولها، و تلفات بالای کلیدزنی رنج می برند. در این مقاله، یک زنجیره از مبدلهای SCC تشدیدی تحلیل می شود که می توانند شرایط کلیدزنی نرم به روش ZCS را فراهم نمایند تا بتوان جهشهای جریان را حذف و بر معایب فوق فائق آمد. همچنین، مبدل مذکور جهت افزایش سرعت بالانس باتریهای لیتیوم-یون اصلاح شده است. جهت تائید عملکرد آرایش مذکور، ابتدا با استفاده از مطلب/سیمولینک یک مبدل تشدیدی SCC برای بالانس نمودن ولتاژ ترکیب سری سه باتری با ظرفیتهای mAh 2150 و ولتاژهای نامی V 6/3 در فرکانس kHz 50 شبیه سازی شده و سپس مبدل مذکور طراحی و ساخته شده است. نتایج شبیه سازی و تجربی با هم همخوانی خوبی داشته و با تحلیلهای ریاضی ارائه شده مطابقت دارند. بررسی این نتایج نشان می دهد که مبدل مذکور در مقایسه با ساختار مرسوم بیش از سه برابر سرعت بالانس را بهبود می دهد.
    کلیدواژگان: تبدیل dc، dc توان، باتریهای لیتیوم، یون، تبدیل تشدیدی توان، مدار کلید، خازنی تشدیدی
  • نادر الفتی نژاد، محمد احمدیان، وحید وحیدی نسب صفحات 60-69
    برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال مسئله ای چالش برانگیز برای تعیین نوع، مکان و زمان نصب تجهیزات است که برای تامین تقاضای بار جدید به صورت مطلوب، به شبکه انتقال موجود اضافه خواهند شد. از طرفی منابع توان راکتیو از اجزای مهم سیستم قدرت هستند که برای بهبود پروفیل ولتاژ و حفظ پایداری سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله مدلی جامع برای برنامه ریزی
    هم زمان توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو مبتنی بر پخش بار AC ارائه شده است. با وجود
    پیشرفت های عمده در روش های بهینه سازی، پیدا کردن یک راه حل بهینه برای مسئله ای با این ماهیت بسیار چالش برانگیز است. این مقاله با استفاده از روش های خطی سازی، به ارائه یک مدل خطی آمیخته با عدد صحیح برای مسئله برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو می پردازد. به منظور نمایش تاثیر برنامه ریزی هم زمان توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو در کاهش هزینه های توسعه، شبیه سازی و تحلیل نتایج عددی بر روی شبکه 6 شینه گارور و شبکه 24 شینه استاندارد IEEE انجام شده است.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال، برنامه ریزی منابع توان راکتیو، خطی سازی، معیار، 1N برای ارزیابی اتفاقی پیشامدها
|
  • Javad Olamaei, Masoumeh Karimi, Sahar Khalilnasab Pages 1-8
    Selective harmonic elimination (SHE) is a powerful modulation scheme aims to find the required switching angles in order to eliminate the number of undesired harmonics. SHE is a complicated problem which consists of several nonlinear equations which have multiple local minima. In order to eliminate the higher number of undesired harmonics and as a result reducing the total harmonic distortion (THD) much more efficiently, the degrees of freedom must be increased. This means that the number of switching angles gets more and as a result, the problem gets more intricate. As the number of switching angles increases, using either traditional iterative techniques or resultant theory method gets useless. So, in this paper, SHE is treated as an optimization problem where Teaching–Learning-Based Optimization algorithm (TLBO) is found as an efficient tool to solve it. The provided experimental and simulation results of a 7-level multi-level inverter validate the efficiency and practicability of the implemented scheme.
    Keywords: Selective Harmonic Elimination, Teaching–Learning, Based Optimization, Multilevel Inverter
  • Mohammad Hasan Hemmatpou, Mohsen Mohammadian, Ali Akbar Gharaveisi Pages 9-21
    Microgrids as the "building blocks of smart grids"are predicted to play a major role in the future, as they are capable of improving the technical, environmental and economic fields in large power systems. This paper proposes a new formulation for the islanded Microgrid reconfiguration in order to improve voltage stability index. The formulated problem is solved using harmony search algorithm. The increasing loadability index of microgrids in the islanding mode is more important than the index of the grid-connected mode due to its operational limitations such as reactive power generation. In addition, this paper presented an improved indicator to estimate the voltage stability margin of islanded microgrid system based on the system's operational constraints both saddle node and limited induced bifurcations, called as cat_VSIIMG. The cat_VSIIMG which is validated by verified CPF method for IMGs is called the maximum load ability margin of IMG, . Performance and effectiveness of the proposed method are demonstrated on 33-bus test system. The results show that the implementation of appropriate IMG reconfiguration problem formulations will facilitate a successful integration of the microgrid concept in power systems.
    Keywords: islanded microgrid, islanded microgrid reconfiguration, reduced islanded microgrid network, voltage stability, ZIP model
  • Farideh Mohammadhassani, Amin Ramezani, Mohsen Razzazan Pages 22-27
    Drum boilers consume is one of the most important equipment of the thermal power plants in many countries and are widely used in industrial process applications. A boiler-turbine unit is a typical multivariable industrial control system in power plant. The boiler is so manufactured that the drum level must be in the specified range. Output constraints are an important challenge in boiler drum systems to have safety and efficient operation. In this paper, the problem of state space model predictive control for a constrained nonlinear boiler drum systems is investigated. Predictive control is a highly efficient and strong methodsince its control performance has been reported to be best among other conventional techniques to control the multivariable dynamical plants with various inputs and outputs constraints. Simulation results demonstrate the satisfactory performance and effectiveness of this method and compatibility with practical implementation in boiler.
    Keywords: drum boiler, constrained MIMO MPC, drum pressure, drum water level
  • Rahmat Aazami, Sabah Daniar, Vali Talaeizadeh Pages 28-47
    There is a great resolution calling for smart grids in recent years. Introduction of new technologies, that make the network flexible and controllable, is a main part of smart grid concept and a key factor to its success. Transmission network as a part of system network has drawn less attention. Transmission switching as a transmission service can release us from load shedding and remove the constraints’ violations.
    In addition to removing the congestion and decreasing the system cost, transmission switching may damage generating units due to transient states in instance of reconfiguration. Therefore, in optimal transmission switching, the system security, practical limitations and possible damages should be considered.
    Considering dynamic constraints in proposed model avoid the occurrence of transient instability when opening the line in transmission switching action.
    A network reduction method based on modified Jacobean AC Newton-Raphson technique power flow considering switchable line in technique is used for speeding up the calculation, efficiency and simplicity.
    An approach for selecting the best lines in switching operation in the network is proposed. Based upon this approach, the lines with the highest effect on cost reduction are considered as the candidate switchable line.
    To investigate the efficiency of the proposed strategy IEEE 57 bus test system is studied.
    Keywords: smart grids, transmission switching, security, day, ahead market
  • Shahin Goodarzi, Reza Beiranvand, Mustafa Mohamadian Pages 48-59
    Active techniques based on the switched-capacitor converters (SCCs) are used in recent years widely for battery cell balancing applications, due to lack of bulky magnetic components. In addition, these converters are easily be integrated to reduce the volume. Despite of all these benefits, SCCs have some disadvantages such as number of active switches, currents spikes, low balancing speed, and high switching losses. In this paper, a chain resonant SCC is analyzed which can realize soft switching under the ZCS conditions to eliminate currents spikes to overcome the aforementioned SCCs drawbacks. Also, it has been modified to increase balancing speed of the Lithium-Ion battery cells. Then, a chain resonant SCC for balancing a combination of three battery cells with capacity of 2150 mAh and nominal voltage of 3.6 V has been simulated by MATLAB/SIMULINK and it has been implemented at 50 kHz to confirm operation of the converter. The simulation and experimental results are in good agreement with the given mathematical analyses and illustrate that the balancing speed has been improved more than three-fold, as compared with the conventional converter.
    Keywords: Index Terms, Dc, dc power conversion, Lithium, ion battery cell, resonant power conversion, resonant switched capacitor circuit
  • Nader Olfatinezhad, Mohammad Ahmadian, Vahid Vahidinasab Pages 60-69
    Transmission network expansion planning is a challenging problem with the aim to determine the type, location, and time of the equipment to be added to the existing transmission network in order to desirably meet the increasing load demand. On the other hand, reactive power sources are the other important components of the power system, which are used improve voltage profile and maintain the system stability. This paper, presents a comprehensive AC load flow based framework for concurrent expansion planning of transmission networks and reactive power resources. Although major advances have been made in optimization techniques, finding an optimal solution to a problem of this nature is still challenging. Using some linearization techniques, a mixed-integer linear programming (MILP) model for transmission expansion and reactive power planning is proposed. In order to show the influence of the concurrent transmission network expansion and reactive power resources planning in reducing investment costs, simulation studies and analysis of the numerical results are carried out on the Garver 6-Bus and the standard IEEE 24-bus test system.
    Keywords: Transmission network expansion planning, reactive power resource, linearization, N, 1 contingency criteria