فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال دهم شماره 3 (پاییز 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/07/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مسعود غزلی، احسان ادیب* صفحات 1-10
    در این مقاله یک مبدل اصلاح ضریب توان تک مرحله ای جدید ارائه می شود. در طبقه ورودی این ساختار، از مبدل باک برای اصلاح ضریب توان استفاده می شود؛ درنتیجه، مشکل استرس ولتاژ خازن ذخیره ساز انرژی، یکی از مشکلات مبدل های اصلاح ضریب توان تک مرحله ای، در این مبدل برطرف شده است. این مدار، علاوه بر داشتن مزیت استرس ولتاژ پایین روی خازن ذخیره ساز انرژی، مشکل اعوجاج گذر از صفر نیز ندارد و اعوجاج هارمونیکی جریان ورودی بسیار پایین است. اعوجاج هارمونیکی بالا دراثر زاویه مرده گذر از صفر در ساختارهای مبتنی بر مبدل اصلاح ضریب توان باک ایجاد می شود که در این ساختار پیشنهادی با سیم پیچ کمکی فوروارد حذف شده است. همچنین، قسمتی از توان ورودی به صورت مستقیم به خروجی ارسال شده است که بهبود راندمان را سبب می شود. مبدل پیشنهادی تحلیل شده و درستی راهکار پیشنهادی در قالب تحلیل های نظری و نتایج شبیه سازی و عملی اثبات شده است.
    کلیدواژگان: اصلاح ضریب توان، مبدل های اصلاح ضریب توان تک مرحله، مبدل باک
  • فرناز قره داغی، سعید مشگینی* صفحات 11-24

    سیگنال های الکتروانسفالوگرام (EEG)[i]، فعالیت های الکتریکی سلول های عصبی مغز را نشان می دهند. استخراج سیگنال EEG روشی غیرتهاجمی است که برای تشخیص فعالیت های غیرعادی مغز مفید است. تشنج یکی از انواع فعالیت های غیرعادی مغز و مهم ترین تظاهر بیماری صرع است. دشارژهای صرعی شکل (امواج سوزنی)[ii] مهم ترین مشخصه سیگنال های فرد درحال تشنج است. با آشکارسازی امواج سوزنی، امکان تشخیص بیماری صرع از سیگنال EEG وجود دارد. سیگنال های EEG از نوع سیگنال های غیرایستان هستند؛ پس تبدیل موجک[iii] که قدرت تفکیک مناسب زمانی و فرکانسی دارد، گزینه مناسبی برای استخراج ویژگی های سیگنال های EEG است. در این مقاله، پس از مرحله استخراج ویژگی، با استفاده از تبدیل موجک، شبکه های عصبی مصنوعی (ANN)[iv] برای طبقه بندی سیگنال های سالم و سیگنال های دارای بیماری صرع استفاده می شوند. همچنین، الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات (PSO)[v] روشی جدید برای انتخاب وزن ها و بایاس های شبکه است تا عملکرد شبکه بهبود یابد. نتایج پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی، صحت 2/96% را داشته اند که نسبت به روش های موجود، طبقه بندی سیگنال های EEG عملکرد بهتری را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: الکتروانسفالوگرام، الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات، بیماری صرع، تبدیل موجک، تشنج
  • علی سفیدگر دزفولی، محمود جورابیان*، الهه مشهور صفحات 25-40

    ریزشبکه در دو مد متصل به شبکه و جزیره ای بهره برداری می شود. جزیره ای شدن به صورت برنامه ریزی شده یا ناخواسته است. در صورت جزیره ای شدن ناخواسته، ریزشبکه باید بتواند پایداری خود را حفظ کند؛ بنابراین، تعیین و تامین مقدار ذخیره چرخان لازم ریزشبکه برای جزیره ای شدن پایدار ضروری است. در این مقاله برای تامین ذخیره لازم ریزشبکه با در نظر گرفتن جزیره ای شدن ناخواسته، عدم قطعیت بار و منابع تجدیدپذیر، یک استراتژی برنامه ریزی دو مرحله ای پیشنهاد شده است. در مرحله نخست، برنامه ریزی توان و ذخیره با حضور منابع تولید پراکنده و باتری ها انجام می شود. در مرحله دوم، برای جبران کمبود منابع تولید پراکنده و باتری ها در تامین ذخیره لازم، از بار به عنوان ذخیره استفاده می شود. برای تعیین مقدار بهینه ذخیره بار، یک تابع هدف جدید پیشنهاد شده است؛ به طوری که مجموع هزینه های آمادگی رزرو، هزینه مورد انتظار فراخوانی رزرو بار و هزینه مورد انتظار قطع اضطراری بار کمینه شود. یکی از ویژگی های بارز مدل پیشنهادی، قابلیت سازگاری آن است؛ یعنی به راحتی می تواند به هر مدل برنامه ریزی دیگری اضافه شود که بار را ذخیره چرخان در نظر نگرفته است. تحلیل های ریاضی و شبیه سازی های عددی بیان کننده صحت و کارآمدبودن روش پیشنهادی اند.

    کلیدواژگان: ریز شبکه، ذخیره چرخان، جزیره شدن، بار
  • مهدی تدین، رحمت الله هوشمند*، آرش کیومرثی، مهدی ترابیان صفحات 41-56

    امروزه برای بهبود کیفیت ولتاژ شبکه، تعیین سهم هریک از منابع ایجادکننده هارمونیک از آلودگی هارمونیکی شبکه ضروری است. با توجه به اینکه خطوط، ترانسفورماتورها، بارها و ژنراتورها در طول زمان تغییر وضعیت می دهند، شرایط عملکردی شبکه و امپدانس بخش های مختلف به طور مکرر تغییر می یابند که به تغییر سهم هریک از منابع هارمونیکی منجر می شوند. در این مقاله روشی سه مرحله ای مبتنی بر روش های هوشمند، برای تعیین سهم پیوسته منابع هارمونیک از هارمونیک ولتاژ باس های مختلف شبکه بدون نیاز به اطلاعات فاز ولتاژ باس های مختلف طراحی شده است. در این الگوریتم به منظور کاهش اثر مخرب هارمونیک پس زمینه در مرحله پیش پردازش اطلاعات اندازه گیری از روش خوشه بندی k- میانگین[i] استفاده شده است. بعد از محاسبه سهم هارمونیک، از روش دسته بندی k- نزدیک ترین همسایه[ii] برای تعمیم نتایج و ایجاد ماتریس پیوست سهم استفاده شده است. در پایان روش پیشنهادی بر یک مثال محاسباتی مبتنی بر شبکه استاندارد اعمال شده است. نتایج نشان می دهد الگوریتم پیشنهادی توان آنالیز تاثیر منابع مختلف هارمونیک بر شبکه را دارد.

    کلیدواژگان: دسته بندی هوشمند اطلاعات، سهم هارمونیکی، منابع هارمونیکی، هارمونیک پس زمینه
  • جعفر طاووسی*، رحمت اعظمی صفحات 57-68
    در این مقاله از کنترل کننده عصبی فازی برای کنترل سرعت موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی با وجود نامعینی در پارامترها و گشتاور بار استفاده شده است. در این روش ابتدا از انواع کنترل کننده های محلی (مانند PID، LQR و...) برای نقاط کار مختلف موتور و برای حالات مختلف نامعینی و گشتاور بار برای کنترل دقیق موتور استفاده می شود. سپس کنترل کننده عصبی فازی تطبیقی به گونه ای آموزش می بیند که تمامی کنترل کننده های محلی را شامل شود و درنتیجه، باوجود نامعینی در پارامترها و گشتاور بار در موتور، سرعت مرجع با پاسخ سریع و کمترین خطای حالت ماندگار دنبال می شود. الگوریتم آموزش شبکه عصبی فازی، روش مختلط است که ترکیبی از دو روش حداقل مربعات و گرادیان نزولی با روش پس انتشار خطا است. از روش حداقل مربعات برای تنظیم پارامترهای خطی لایه خروجی و از الگوریتم گرادیان نزولی با روش پس انتشار خطا برای تنظیم و به روزرسانی پارامترهای غیرخطی لایه فازی ساز استفاده می شود. در پایان به کمک شبیه سازی، این کنترل کننده با کنترل کننده های ، Fuzzy و PID مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در مقاله است.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، سیستم فازی، موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی
  • وحید امیر*، مهدی عظیمیان، شاپور حدادیپور صفحات 69-86
    شبکه برق آینده، با نفوذ بی سابقه منابع انرژی تجدیدپذیر، با عدم قطعیت های شدیدی روبه رو خواهد شد که ممکن است مشکلاتی را در بهره برداری از شبکه سبب شوند. ارزیابی عدم قطعیت عملکرد سیستم در این شبکه امری ضروری است؛ بنابراین، روش های بهره برداری سنتی با در نظر گرفتن قیود شبکه برق و گاز، ممکن است برای شبکه توزیع مانند ریزشبکه های چندحامل مناسب نباشند. این مقاله روش موثری برای بهینه سازی بهره برداری هم زمان زیرساخت های انرژی مختلف در یک محیط با عدم قطعیت های گوناگون را با در نظر گرفتن قیود شبکه ارائه کرده است. هدف این مقاله، مطالعه اثرات عدم قطعیت بر مدیریت بهینه این شبکه از ریزشبکه های چندحامل است. رفتار ناپایدار بارها، منابع تجدیدپذیر و قیمت برق در مدل پیش رو، براساس روش پخش بار احتمالاتی هم زمان چندحامل بررسی شده است. نتایج سیستم به صورت متغیرهای تصادفی استخراج شده اند؛ این متغیرها به شکل تابع توزیع تجمعی و احتمالی نمایش داده شده اند. در این مقاله، ریزشبکه های چندحامل، با شبکه بالادست مبادله می کنند و همچنین، مبادله انرژی بین ریزشبکه ها میسر است. شبیه سازی روی یک شبکه متشکل از سه ریزشبکه چندحاملی متصل به هم اعمال شده و نتایج، اثرگذاری روش پیشنهادی را تایید کرده اند.
    کلیدواژگان: پخش بار احتمالاتی، تولید توربین بادی، تولید سلول خورشیدی، مدل سازی عدم قطعیت
|
  • Masoud Ghazali, Ehsan Adib * Pages 1-10
    In this paper, a new single-stage power factor correction (PFC) converter is presented. In the input stage of this structure, a buck converter is used to correct the power factor. So, the voltage stress of bulk capacitor reduced, and one of the main problems in the single stage PFC converters is solved. Moreover, by employing a compensator circuit, the input current dead angle which is the main drawback of the existing buck type PFCs is obviated, thus the total harmonic distortion is very low. In converters with buck PFC, input current dead angle results in high THD. In the proposed converter, using an inductor coupled with the main transformer, this problem is solved. A part of input power is transmitted directly to the output that helps to improve efficiency. The proposed converter is analyzed and the validity of the proposed solution is proven in the form of theoretical analysis, simulation and practical results.
    Keywords: Power Factor Correction, Single-stage PFCs, Buck Converter
  • Farnaz Garehdaghi, Saeed Meshgini * Pages 11-24

    Electroencephalogram signals (EEGs) show the electrical activity of brain neurons. EEG is a non-invasive method that can be used to detect abnormal brain activities. Seizure is one of these abnormal activities and is the most common manifestation of epilepsy. Spikes are the most important characteristic of the seizure prone EEG signals. By detecting spikes, it is possible to detect epileptic seizures from EEG signals. EEG signals are non-stationary signals, so the wavelet transform that has appropriate time and frequency resolution can be a good option for extracting features of EEG signals. In this paper, after the extraction process using wavelet transform, artificial neural networks (ANNs) are used to classify healthy and epileptic signals. Particle swarm optimization (PSO) is also used as a novel approach to select weights and biases of network to improve network performance. The results of the implementation of the proposed algorithm have a 96.2% accuracy, which shows acceptable performance compared to existing methods.

    Keywords: Electroencephalogram, Particle Swarm Optimization (PSO), epilepsy, wavelet transform, Seizure
  • Ali Sefidgar Dezfouli, Mahmood Jorabian *, Elahe Mashhour Pages 25-40

    Microgrid can operate in both grid-connected and islanded modes. Islanding can be scheduled or unscheduled. In the event of unscheduled islanding, the microgrid should be able to maintain its sustainability. Therefore, it is necessary to determine and supply the amount of required spinning reserve for stable islanding. In this paper, a two-stage strategy for optimal scheduling of the microgrid is proposed while uncertainties of renewable generations and demand are considered. In the first stage, co-optimization of power and reserve is carried out with the presence of distributed generations and batteries. Therefore, in the second stage, the demand is also used as reserve to provide required reserve for stable islanding. In order to determine the optimal amount of reserve of demand, a novel objective function is proposed. The objective function minimizes the sum of the standby reserve cost, expected cost of called reserve, and expected cost of emergency curtailment. One of the salient features of the proposed model is its modularity. That is, it can be added easily to any scheduling model in which the demand is not considered as reserve. Mathematical analysis and numerical simulations show the accuracy and efficiency of the proposed method.

    Keywords: Microgrid, Spinning Reserve, Islanding, Demand
  • Mehdi Tadayon, Rahmatallah Hooshmand *, Arash Kiyoumarsi, Mehdi Torabian Pages 41-56

    Nowadays, determining the contribution of the individual consumers to the harmonic contamination is required for improving power quality. Due to changes occurred in lines, transformers, loads and generators over time, network operating conditions and impedance of different sectors are frequently varied resulting in the change in the contribution of harmonic sources. In this paper, an intelligent-based three-step method is developed to continuously determine the contribution of each harmonic source to the harmonic voltage of different buses without any access to the voltage phase data at different buses in the network. In this algorithm, firstly, the K-means clustering method is used for pre-processing of the measured data in order to reduce the background harmonic destructive effect on accuracy of the harmonic contribution determination. After calculating the harmonic contribution, the K-nearest neighbor method is used to generalize the results, and subsequently to create a continuous harmonic contribution matrix (HCM). Finally, the method is applied to a standard power network-based calculation example. The results demonstrate the capability of the proposed algorithm to evaluate the effects of harmonic sources in power networks.

    Keywords: Intelligent Data Classification, Harmonic Contribution, Harmonic Sources, Background Harmonic
  • Jafar Tavoosi *, Rahmat Azami Pages 57-68
    In this paper, the fuzzy neural controller has been used to control the speed of the surface permanent magnet synchronous motor, despite its uncertainty in parameters and torque load. This method first uses a variety of local controllers (such as PIDs, LQRs, etc.) for different engine operating points and for different uncertainties and torque for precise engine control. Then the adaptive fuzzy controller learns that all of the local controllers are included and therefore, despite the indeterminacy in the parameters and torque of the motor, the reference speed with fast response and the least stable mode error are followed. Fuzzy neural network training algorithm is a mixed method, which is a combination of two methods of least squares and descending gradients with error propagation method. The least squares method is used to adjust the linear parameters of the output layer and the descending gradient algorithm uses an error propagation method for adjusting and updating the nonlinear parameters of the fuzzy layer. In the end, simulation of this controller is compared with H∞, Fuzzy and PID controller. Simulation results show the effectiveness of the proposed method in the paper.
    Keywords: Neural Network, Fuzzy System, Surface Permanent Magnet Synchronous Motor (SPMSM)
  • Vahid Amir *, Mahdi Azimian, Shapour Haddadipour Pages 69-86
    The future power system, with the unprecedented penetration of renewable energy resources, will be faced with many uncertainties which may lead to problems in grid operation. Consequently, the uncertainty assessment of system performance is essential. Hence, the conventional power flow methods, given the constraints of the electricity and gas networks, may not be suitable for distribution networks such as the multi-carrier microgrids. This paper presents an effective method for optimizing the simultaneous utilization of different energy infrastructures in an environment with different uncertainties considering the constraints of the network. The aim is to study the effect of uncertainties on the optimal operation management of an interconnected microgrids. The fluctuation behavior of loads, renewable resources, and electricity price has been investigated in the proposed model based on probabilistic power flow technique. The results of the system are extracted as random variables, which are depicted in probabilistic and cumulative distribution forms. In this study, the multi-carrier microgrids not only exchange energy with the main grid, but also, energy interchange among the microgrids is possible. Simulations are presented, applying the procedure to an illustrative system of three interconnected MCMGs, and the results justify the effectiveness of the proposed technique.
    Keywords: Probabilistic Optimal Power Flow, Wind Turbine Generator, Solar Cell Generator, Uncertainty Modelling