فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 51، تابستان 1398)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 51، تابستان 1398)

  • الف-مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1398/05/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مختار شاصادقی، محمدرضا سلطان پور، محمد ویسی* صفحات 81-96
    در معادلات دینامیکی غیر خطی خودروی برقی، پارامترهایی از قبیل ضریب اصطکاک بین لاستیک و جاده، ضریب کشش، مقاومت آرمیچر و مقاومت سیم پیچ میدان، دارای عدم قطعیت هستند. طراحی یک کنترل کننده که در حضور این عدم قطعیت های پارامتری و همچنین در حضور اغتشاشات خارجی عملکردی مقاوم داشته باشد و از طرفی به طور توامان معیار بهینگی را نیز ارضا نماید، مساله ای چالش برانگیز است. در کاربردهای عملی، علاوه بر مشکل فوق باید حجم محاسبات ورودی کنترل را نیز مد نظر قرار داده و یک تعامل منطقی بین عملکرد مطلوب کنترل کننده و حجم محاسبات برقرار نمود. در مقاله پیش روی، بر اساس مدل فازی تاکاگی- سوگنو خودروی برقی، یک کنترل کننده پایدار مقاوم بهینه فازی مبتنی بر جبران ساز موازی توزیع یافته طراحی می گردد. بهره های پسخور پایدارساز مدل فازی، کران بالای عدم قطعیت ها، کران بالای اثر اغتشاشات و کران بالای تابع هزینه، از طریق حل یک مساله کمینه سازی و بر اساس نامساوی های ماتریسی خطی به صورت کاملا برون خط به دست می آیند و لذا حجم محاسبات ورودی کنترل، فوق العاده کم است. این امر، امکان پیاده سازی عملی کنترل کننده پیشنهادی را میسر می سازد. عملکرد مطلوب کنترل کننده پیشنهادی در شبیه سازی های پنج مرحله ای نمایش داده شده است.
    کلیدواژگان: کنترل کننده پایدار مقاوم بهینه فازی، جبران ساز موازی توزیع یافته، خودروی برقی، نامساوی ماتریسی خطی، پایدارسازی
  • بهادر فانی، عماد فرهودی، مجید معظمی* صفحات 97-107
    تکنولوژی ریزشبکه ها استفاده هماهنگ و سودمند منابع انرژی گوناگون را برای تامین بارهای موجود میسر می سازد. جهت داشتن یک عملکرد هماهنگ بین منابع اینورتری هنگام مواجهه با پدیده جزیره ای شدن، استفاده از ساختار کنترل کننده افتی بسیار سودمند خواهد بود. در این مقاله، کنترل کننده افتی معمول به گونه ای اصلاح می شود که توان به طور متناسب بین منابع تقسیم و باعث تنظیم ولتاژ دقیقی در خروجی منابع شود. به واسطه ارائه مدلی برای اینورتر متصل به بار غیر خطی، کنترل کننده افتی هارمونیکی طراحی می شود. از طریق کنترل کننده افتی مربوط به هر هارمونیک، ولتاژهای هارمونیکی محاسبه و به ولتاژ مرجع اضافه می شود که در نتیجه کیفیت ولتاژ خروجی بهبود می یابد. سپس حلقه کنترل ولتاژ اینورتر با امپدانس مقاومتی در حضور بارهای غیر خطی به گونه ای اصلاح می شود که به هنگام ترکیب با کنترل کننده افتی هارمونیکی، THD ولتاژ خروجی به طور قابل ملاحظه ای کاهش یابد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده توانایی روش پیشنهادی در کاهش هارمونیک های ولتاژ در عملکرد موازی اینورترها می باشد.
    کلیدواژگان: ریزشبکه، کنترل کننده افتی، عملکرد جزیره ای، هارمونیک ولتاژ
  • محمد ابراهیم موذن، سیداصغر غلامیان*، میثم جعفری صفحات 108-116
    در این مقاله طراحی بهینه ژنراتور سنکرون آهنربای دایم شش فاز جهت استفاده در توربین های بادی بدون جعبه دنده ارائه شده است. ابعاد و هزینه ساخت زیاد و راندمان کم از معایب ژنراتورهای متصل به توربین های بادی بدون جعبه دنده به دلیل سرعت نامی پایین می باشد. بنابراین هدف اصلی این مقاله طراحی بهینه ژنراتور سنکرون آهنربای دایم بر اساس کاهش تلفات و هزینه ساخت ژنراتور است. به همین منظور ابتدا روابط حاکم بر طراحی ژنراتور سنکرون آهنربای دایم شار شعاعی مورد بررسی قرار گرفته و یک الگوریتم طراحی دقیق برای آن استخراج شده است. سپس با تعریف یک مساله بهینه سازی چندهدفه، متغیرهای طراحی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات در یک محدوده مناسب بهینه یابی شده و حداقل تلفات و هزینه ساخت ژنراتور به دست آمده است. در پایان مقایسه ای بین ژنراتور بهینه شده و یک نمونه ژنراتور آهنربای دائم رتور خارجی واقعی انجام شده است که نشان دهنده قابلیت های بسیار خوب روش طراحی بهینه ارائه شده می باشد. همچنین صحت طراحی بهینه انجام شده به واسطه تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ژنراتور آهنربای دایم، توربین بادی، طراحی بهینه، هزینه ساخت، تلفات، الگوریتم ازدحام ذرات، تحلیل اجزای محدود
  • بهروز مظاهری، مهدی خرم دشتی، بهمن رئیسی، احسان ادیب* صفحات 117-124
    یکی از چالش های موجود در استفاده از انرژی های تجدیدپذیر عدم توانایی این منابع در تامین پایدار انرژی مورد نیاز برای کاربردهای گوناگون می باشد تا بتوان از آن در نیازهای روزمره نیز استفاده کرد. با توجه به مشکل بیان شده، در بسیاری از کاربردها نیاز به منابع متعدد مانند باد، خورشید، باتری و پیل سوختی به طور هم زمان می باشد تا بتوان در مواقع لزوم از آن استفاده کرد، اما استفاده از مبدل های جداگانه برای هر منبع با توجه به هزینه بالا مقرون به صرفه نیست. مبدل های چندورودی امکان استفاده از چند منبع در کنار یکدیگر را توسط یک مبدل فراهم می کند تا با کاهش تعداد المان های موجود در مدار هزینه ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش یابد. در این مقاله مبدل چندورودی با کلیدزنی نرم ارائه می شود. در این مبدل تنها با استفاده از یک مدار کمکی برای هر دو کلید مبدل شرایط کلیدزنی نرم فراهم شده است. مبدل چندورودی کلید زنی نرم پیشنهادی تحلیل و صحت راهکارهای پیشنهادی در قالب تحلیل های نظری و نتایج شبیه سازی اثبات می گردد.
    کلیدواژگان: مبدل های چندورودی، کلیدزنی نرم، انرژی تجدیدپذیر
  • میترا راه علی اصل، مهدی سرادارزاده*، علیرضا نمدمالان صفحات 125-131
    مبدل پل H متوالی یکی از پرکاربردترین مبدل های چندسطحی در مبدل های توان بالا است. اما نامتعادلی ولتاژ DC خازن ها در این مبدل از مشکلات به کارگیری آنها به خصوص در کاربردهایی است که خازن ها از طریق شبکه شارژ می شوند. علت عمده بروز این نامتعادلی در ولتاژ خازن ها، تفاوت در تلفات هر سلول مبدل است. در این مقاله روش جدیدی برای متعادل سازی ولتاژ خازن باس DC مبدل چندسلولی پل H متوالی ارائه می شود که نیاز به اندازه گیری جریان عبوری از سلول ها ندارد. روش پیشنهادی که انتقال فاز حامل تطبیقی (ACPS) نامیده می شود بر پایه استفاده از روش مدولاسیون عرض پالس مبتنی بر انتقال فاز بنا شده که با اندازه گیری ولتاژهای باس DC و تغییر مقدار انتقال فاز سلول ها به متعادل سازی ولتاژ خازن ها می پردازد. روش پیشنهادی به صورت ریاضی تحلیل شده و جهت متعادل سازی ولتاژ خازن ها بر روی یک مبدل پل H متوالی هفت سطحی در کاربرد مبدل به عنوان جبران ساز سنکرون استاتیکی (STATCOM) استفاده شده است. شبیه سازی های متعددی در نرم افزار MATLAB/Simulink انجام شده که به خوبی کارایی روش متعادل سازی پیشنهادی در حفظ تعادل ولتاژ باس DC سلول ها را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مبدل پل H سری، جبران ساز سنکرون استاتیکی، متعادل سازی ولتاژ خازن ها، انتقال فاز حامل تطبیقی
  • مرتضی صمدی، محمودرضا حقی فام، حسین سیفی* صفحات 132-138
    تعمیر و نگهداری قابلیت اطمینان محور، ابزاری برای مدیریت تعمیر و نگهداری دارایی های استهلاک پذیر است. اساس این روش شناسایی مودهای خرابی دارایی ها، فرایند استهلاک آنها و برنامه ریزی تعمیرات به منظور کاهش ریسک خرابی و هزینه های مرتبط با تعمیر و نگهداری است. یکی از روش های تعمیراتی مورد استفاده در تعمیر و نگهداری قابلیت اطمینان محور، تعمیر و نگهداری مبتنی بر بازرسی است. در تعمیر و نگهداری مبتنی بر بازرسی، پس از بازرسی و تعیین وضعیت استهلاک یک تجهیز در مورد نوع تعمیر تصمیم گیری می شود. در این مقاله، مدلی برای برنامه ریزی سالانه تعمیر و نگهداری مبتنی بر بازرسی تجهیزات شبکه ارائه می شود. مسئله برنامه ریزی به صورت یک مدل احتمالی با متغیرهای باینری به عنوان زمان های بازرسی فرمول بندی می شود و استراتژی بهینه تعمیراتی تعیین می شود. این مدل روی یک ترانسفورماتور، پیاده سازی و آنالیز حساسیت به منظور بررسی اثر هزینه بازرسی و هزینه خاموشی انجام می شود.
    کلیدواژگان: مدیریت دارایی، تعمیر و نگهداری قابلیت اطمینان محور، بازرسی، استراتژی تعمیراتی
  • علی اعظم عباس فر*، سید حسن تفرشیان صفحات 139-144
    در این مقاله روش جدیدی با نام مدولاسیون فضایی پیشرفته (ASM) را برای به کارگیری در سیستم های MIMO پیشنهاد می کنیم. مدولاسیون فضایی پیشرفته با استفاده از تقسیم کننده توان و تعیین فاز آنتن های فعال، بازدهی طیفی را نسبت به مدولاسیون فضایی معمولی افزایش می دهد. استفاده از تقسیم کننده توان به ما اجازه می دهد در آن واحد تعداد بیشتری آنتن فعال داشته باشیم، در حالی که همچنان یک زنجیره RF بیشتر نداریم. با تخصیص دادن بیت هایی از اطلاعات به فاز آنتن های فعال نیز دوباره می توانیم بیت های فضایی بیشتری ارسال کنیم. در ادامه با استفاده از روش های مونت کارلو عملکرد سیستم پیشنهادی را شبیه سازی کرده و آن را با مدولاسیون فضایی معمولی و دیگر تکنیک های MIMO از قبیل کدهای بلوکی فضا- زمان متعامد و V-BLAST مقایسه نموده ایم.
    کلیدواژگان: مدولاسیون فضایی، ASM، MIMO، بازدهی طیفی بالا، پیچیدگی گیرنده
  • عباس کریمی، سیداسماعیل حسینی* صفحات 145-149
    در این مقاله، یک مقسم/ ترکیب کننده توان مایکروویو 1:8 در باند Ku (محدوده فرکانسی GHz 18- 15) با استفاده از فناوری موج بر فاصله هوایی (Ridge Gap Waveguide) طراحی و شبیه سازی شده که قابل تعمیم به مقسم/ ترکیب کننده توان N:1 دلخواه است. در این طرح از ساختار فلزی یکپارچه و اتصال با شکل T و همچنین تطبیق امپدانس چندقسمتی استفاده شده است. مقسم توان شبیه سازی شده دارای تلف بازگشتی بهتر از dB 10- در پهنای باند مورد نظر است. همچنین اندازه ضریب انتقال از دهانه ورودی به هر کدام از دهانه های خروجی حدود dB 9- است که مورد انتظار است. همچنین تفاوت بین فاز ضریب انتقال از دهانه ورودی به هر کدام از دهانه های خروجی کمتر از 9/0 درجه است.
    کلیدواژگان: مقسم توان مایکروویو، اتصال T، موج بر فاصله هوایی، تلف بازگشتی، افت عبوری
|
  • Mohammad Veysi Pages 81-96
    In electric vehicle’s nonlinear dynamic equations, some parameters has uncertainty such as the coefficient of rolling resistance, drag coefficient, armature resistance and field winding resistance. Design of a controller that is robust in the presence of these parametric uncertainties and also in presence of external disturbances, and on the other hand simultaneously satisfies the optimality criteria, is a challenging issue. In practical applications, in addition to the above problem, the computational load of the control input should also be considered and provide a rational interaction between the controller's desirable performance and the calculations volume. In the present paper, a robust optimal stable fuzzy controller based on the parallel distributed compensation is designed, using Takagi-Sugeno fuzzy model of electric vehicle. The stabilizer feedback gains of fuzzy model, the upper bound of the uncertainties, the upper bound of the disturbances effect, and the upper bound of the cost function are obtained completely offline, through the solving of a minimization problem based on the linear matrix inequality. Therefore, the calculation volume of the control input is extremely low. This allows the practical implementation of the proposed controller. The favorable performance of the proposed controller is demonstrated in five-step simulations.
    Keywords: Optimal stable fuzzy controller, parallel distributed compensation, electric vehicle, linear matrix inequality, stabilization
  • Majid Moazzami Pages 97-107
    Microgrid technology makes possible coordination and effective use of different energy resources for supplying loads. In order to have synchronous operation between inverter resources during the occurrence of islanding condition, the use of droop controller structure would be beneficial. In this paper, the conventional droop controller is modified to divide proportional power between resources and cause accurate voltage setting in output resources. By providing a model for connected inverter to the nonlinear load, a harmonic droop controller has been designed. By droop controller related to each harmonic, the harmonic voltages are calculated and add to the reference voltage. Therefore the quality of the output voltage is improved. Then the inverter voltage control loop would be modified with resistance impedance in the presence of non-linear loads, so that, in combination with harmonic droop controller, THD of output voltage considerably reduced. Simulation results show the ability of suggested method in reduction of harmonic voltages in inverters parallel operation.
    Keywords: Microgrid, droop controller, islanding operation, voltage harmonic
  • Seyed Asghar Gholamian Pages 108-116
    This paper presents optimal design of a six-phase permanent magnet synchronous generator (PMSG) for use in direct drive wind turbines. High Dimensions and manufacturing cost and low efficiency are the disadvantages of generators connected to wind turbines without gearbox because of their low nominal speed. Therefore, the main purpose of this paper is to optimize the design of the PMSG based on the reduction of losses and the construction cost of the generator. For this purpose, the relations governing the design of the radial flux PMSG have been introduced and then a design algorithm has been extracted. Subsequently, by defining a multi-objective optimization problem and using the particle swarm optimization (PSO) algorithm, the optimum design variables are determined in a suitable range and the minimum losses and construction cost of the generator are obtained. The optimal design has been verified by using finite element analysis.
    Keywords: Permanent magnet generator, wind turbine, optimal design, manufacturing cost, losses, particle swarm optimization, finite element analysis
  • Ehsan Adib Pages 117-124
    Renewable energy sources cannot provide load power continuously which is an important challenge in applying these sources. Therefore, usually several renewable sources; such as, solar cells and fuel cells are applied simultaneously. A converter can be applied for each source which results in high implementation cost. Therefore, multi input converters are used to reduce cost and volume of the system. In this paper, a new soft switching multi input converter is proposed. In this converter by applying one additional switch, soft switching is achieved for all main switches. The proposed converter is analyzed and design considerations are discussed.
    Keywords: Multi input converters, soft switching, renewable energy
  • Mahdi Sardarzadeh Pages 125-131
    The cascaded H-bridge converter is one of the useful multilevel converters for high power applications. The unbalancing of cells DC bus voltages is a major issue in this topology especially when the capacitors are charged from the grid, which mainly is caused by the different losses of cells. In this paper a new method is proposed for balancing the cells DC bus voltages without need to measure the cells current. This method is named as “adaptive carrier phase shift”, which is based on the phase shift pulse width modulation. The balancing between the cells DC bus voltages is achieved by measuring the voltages and changing the carrier phase shift. This method is analyzed mathematically and is used to balance a 7-level cascaded H-bridge STATCOM. The feasibility and appropriate function of balancing method is investigated by the simulation studies in the MATLAB/Simulink software.
    Keywords: Cascaded H-bridge converter, static synchronous compensator, capacitor voltage balancing, adaptive carrier phase shift
  • Hosein Seyfi Pages 132-138
    Reliability centered maintenance is a tool for managing the maintenance of deteriorating assets. The basis of this method is the identification of failure mode of equipment, deterioration process, and maintenance scheduling to reduce the risk of failure and maintenance costs. One of the maintenance methods used in reliability-based maintenance is inspection-based maintenance. In inspection-based maintenance, a decision about the type of maintenance is made after an inspection and determination of the deterioration status of equipment. In this paper, a model for annual maintenance scheduling of network equipment is provided. The scheduling problem is formulated as a probabilistic model with binary variables as inspection times and the optimal maintenance strategy is determined. This model is implemented on a transformer and sensitivity analysis is performed to analyze the effect of inspection and outage cost.
    Keywords: Asset management, reliability centered maintenance, inspection, maintenance strategy
  • Ali Azam Abbasfar Pages 139-144
    In this paper, we present a new scheme named advanced spatial modulation for multiple input multiple output (MIMO) systems. Advanced spatial modulation achieves more spectral efficiency than ordinary spatial modulation with using power divider and set the phase of active transmit antennas. Using Power divider enable us to have more than one active antenna in a time slot with only one RF-chain in transmitter. Additionally, we can allocate more spatial bits with map information bits into the phase of the transmit antenna. Then, the performance of the proposed system is simulated and is compared with ordinary spatial modulation and some MIMO techniques such as orthogonal space time block code and V-BLAST.
    Keywords: Spatial modulation, ASM, MIMO, high spectral efficiency, receiver complexity
  • Seyed Esmael Hoseini Pages 145-149
    In this paper, a 1:8 Ku-band(15-18 GHz) power divider/combiner based on Ridge Gap Waveguide(RGW) technology is designed and simulated which can be extended to arbitrary 1:N power divider/combiners. In the proposed structure a piece of metal and T-junctions with multisection impedance matching are used. Return loss of the simulated power divider is better than -10 dB at 15-18 GHz frequency band. Also the insertion loss from input to each output is almost -9dB which was expected. Also difference between phases of the insertion loss from input port to each output port is less than 0.9 degree..
    Keywords: Microwave power divider, T-junction, ridge gap waveguide (RGW), return loss, insertion loss