فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 55، تابستان 1399)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 55، تابستان 1399)

  • الف - مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1399/08/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • ایمان گروهی ساردو*، علی مبصری صفحات 77-87

    نیروگاه‏ های گازی به دلیل دارا بودن نرخ افزایش توان و کاهش توان بالا می‏ توانند در ساعات پیک بار، در بهره‏ برداری سیستم قدرت بسیار موثر واقع شوند. با گسترش نفوذ نیروگاه‏ های گازی در سیستم قدرت و همچنین پیدایش فناوری‏ های جدید مانند واحدهای تبدیل توان به گاز (ptg) برنامه ‏ریزی یکپارچه دو شبکه برق و گاز مورد توجه محققین قرار گرفته است. گاز‏های تولید شده توسط واحدهای ptg، در مخازنی ذخیره شده و به طور مستقیم به دست مصرف‏کنندگان می‏ رسند، یا در بازارهای گاز فروخته می ‏شوند. در صورت لزوم‏ گاز‏های ذخیره شده نیز دوباره به برق تبدیل می‏ شوند که این روش، جایگزین مناسبی به جای استفاده از باتری‏ ها و ذخیره ‏سازهای انرژی در شبکه برق و در طولانی مدت می‏ باشد. در این مقاله یک مدل برنامه ‏ریزی خطی ترکیبی عدد صحیح (MILP) برای حل مسیله‏ برنامه‏ ریزی‏ یکپارچه ‏ی شبکه‏ های برق و گاز در حضور واحدهای ptg ارایه شده است. یک شبکه ترکیبی از شبکه برق اصلاح شده استاندارد 24 باسه‏ IEEE و شبکه‏ ی گاز بلژیک، شامل نه نیروگاه که سه نیروگاه آن‏ها از نوع گازی هستند، سه ایستگاه خودرو برقی، دو چاه گاز، چهار مخزن گاز و سه واحد ptg، به عنوان شبکه ‏ی نمونه مورد مطالعه قرار گرفته است. در قالب حل مسئله برنامه ‏ریزی شبکه ترکیبی، مکان‏ یابی بهینه ptgها و ایستگاه‏ های v2g نیز انجام شده است. نتایج حاصل، کارایی بهره‏ برداری یکپارچه شبکه‏ های برق و گاز را نسبت به بهره‏ برداری مستقل شبکه ‏ها و همچنین تاثیر مثبت ptgها را در پوشش عدم قطعیت شارژ و دشارژ خودروهای برقی نشان می‏ دهد.

    کلیدواژگان: برنامه‏ ریزی یکپارچه شبکه ‏های برق و گاز، خودروهای برقی، واحدهای ptg، مکان‏یابی بهینه
  • علیرضا امیدخدا *، جعفر جعفری بهنام، عبدالله گرائیلی، سید محمدصادق میرغفوریان، حسین کاظمی کارگر، حمیدرضا صادق محمدی صفحات 88-96

    یکی از آزمون های اصلی کلید های قدرت ارزیابی قدرت قطع آنها در جریان های اتصال کوتاه می باشد. در این مقاله طراحی، توسعه و ساخت یک مجموعه ی آزمایشگاهی قطع اتصال کوتاه کلیدهای خلاء فشارمتوسط به روش سینتتیک با اتصال به شبکه توزیع ارایه گردیده است. توسعه و ساخت این مجموعه امکان انجام آزمون های قطع اتصال کوتاه بر روی کلیدهای خلاء را مطابق با استاندارد های بین المللی در داخل کشور فراهم ساخته است. اندازه گیری های آزمایشگاهی نشان می دهد مجموعه ساخته شده از تطابق مناسبی با طراحی برخوردار بوده و می توان جهت انجام آزمون استاندارد قدرت قطع اتصال کوتاه روی کلیدهای خلاء از این مجموعه استفاده نمود.

    کلیدواژگان: مدار سینتتیک، آزمون قطع اتصال کوتاه، کلیدهای قدرت خلاء، ولتاژ های گذرای بازگشتی
  • وحید خلیق*، اعظم قزلباش، حسن آبنیکی صفحات 97-104

    امروزه در صنعت برق طراحی و بهره برداری بهینه و موثر اقتصادی همواره موردنظر بوده و در توسعه و بهره برداری از صنعت برق، هماهنگی شبکه برق و گاز به منظورحداقل کردن هزینه بهره برداری از اهداف اصلی به شمار می آیند. در این تحقیق، بهره برداری غیرمتمرکز شبکه های برق و گاز بر روی یک مطالعه واقعی در استان خراسان مدلسازی شده است. این مدل سازی از دیدگاه دو بهره بردار مستقل است که با در نظر گرفتن قیود فنی به دنبال حداقل کردن هزینه بهره-برداری شبکه های برق و گاز می باشند. میزان مصرف گاز در شبکه های گاز و برق با استفاده از روش های مختلف ADMM، ATC و متمرکز مقایسه شده و در نهایت هزینه-های بهره برداری در حالتی که یک بهره بردار مرکزی وظیفه بهره برداری از شبکه های برق و گاز را بر عهده دارد، در هر سه حالت مختلف به ازای هزینه سوخت 3.5 دلار در هر میلیون BTU با یکدیگر مقایسه شده اند. سناریوهای افزایش بار و سوخت دوم نیز مورد بررسی قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: ارزیابی اقتصادی، بهره&#172، برداری یکپارچه، شبکه گاز، شبکه برق، استان خراسان
  • بابک الهوردی نژاد*، حسین ترکمن، آرش اللهیاری صفحات 105-110

    این مقاله به معرفی یک موتور سوییچ رلوکتانسی 5/6 با رتور قطعه ای و بهبود عملکرد آن از طریق ایجاد تغییرات در ساختار رتور آن می پردازد. با تغییر ساختار رتور، علاوه بر کاهش ریپل گشتاور، بازده موتور نیز افزایش می یابد. موتور ارایه شده دو نوع قطب برروی استاتور دارد: قطب های اصلی و قطب های کمکی. این شرایطی را فراهم می آورد تا مسیر شار عبوری از مواد فعال کوتاه تر شده و نواحی ای از سطح رتور که در آن ها مسیر شار معکوس می شود، در راستای ایجاد تلفات آهنی نقشی نداشته باشند. در این راستا در این مقاله توپولوژی ها مختلف انواع شیار برروی رتور بررسی شده و با ارزیابی کارایی موتور بهترین مدل انتخاب شده است. نتایج شبیه سازی و تحلیل با استفاده از روش المان محدود و مقایسه، کارایی تیوری مطرح شده را اثبات می نماید.

    کلیدواژگان: موتور سوئیچ رلوکتانسی، رتور چند بخشی، بهبود عملکرد، Torque Cogging، Notching
  • عبدالله امیرانی *، کیان جعفری، رامین رجایی صفحات 111-116

    با پیشرفت فناوری و کوچک شدن اندازه ی ترانزیستور به خصوص در فناوری های زیر 90 نانومتر مصرف توان ایستای بالا به علت افزایش نمایی جریان نشتی ترانزیستورها به یکی از بزرگترین مشکلات مدارهای مبتنی بر فناوری CMOS تبدیل شده است. افزاره های اسپینترونیک مانند پیوند تونل های مغناطیسی (MTJ) با توجه به ویژگی های منحصر به فردشان از جمله مصرف توان ایستای پایین، نافرار بودن، طول عمر زیاد، سازگاری با ترانزیستور های CMOS و امکان ساخت در چگالی های بالا یکی از گزینه های قابل توجه برای طراحی مدارهای ترکیبی MTJ/CMOS و غلبه بر معضل مصرف توان ایستای بالا در مدارهای مبتنی بر فناوری CMOS هستند. در این مقاله یک تمام جمع کننده ترکیبی MTJ/CMOS نافرار و توان پایین برای پیاده سازی محاسبات در حافظه ارایه شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که تمام جمع کننده ی نافرار پیشنهادی نسبت به تمام جمع کننده های نافرار موجود حداقل 50 درصد سریعتر بوده، 39 درصد حاصل ضرب توان در تاخیر کمتری را داشته و سربار سخت افزاری زیادی را به مدار نیز تحمیل نمی کند.

    کلیدواژگان: فناوری اسپینترونیک، طراحی توان پایین، پیوند تونل مغناطیسی، محاسبه در حافظه، مدارهای ترکیبی MTJ، CMOS، تمام جمع کننده ی نافرار
  • سعید عباسی، نوید غفارزاده* صفحات 117-123

    با گسترش بارهای حساس همانند مراکز داده، استفاده از ریزشبکه های DC گسترش یافته است. خطای خط به زمین رایج ترین نوع خطا در این نوع ریزشبکه هاست که سبب خسارت های مختلفی به ریزشبکه DC می گردد. یکی از مهم ترین چالش ها در بهره برداری از ریزشبکه DC ، نبود حفاظت موثر در برابر این نوع از خطا است. در این مقاله با استفاده از اندازه گیری های محلی همانند ولتاژ و جریان در ابتدای هر خط به بررسی تغییرات توان لحظه ای در آنها پرداخته و یک طرح حفاظتی نوین که مبتنی بر هیچ گونه خط ارتباطی نیست، ارایه می شود. طرح حفاظتی پیشنهادی از دقت و سرعت عملکرد خوبی برخوردار بوده و قادر است ریزشبکه جریان مستقیم را از خطای خط به زمین محافظت کند. صحت و دقت طرح حفاظتی در شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: ریزشبکه DC، حفاظت غیر-واحد، خطای خط به زمین، تغییرات توان لحظه ای، تشخیص خطا
  • کیازند فصیحی * صفحات 124-128

    در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک حسگر میکرو- جابه جایی جدید با بخش های متحرک و ثابت مبتنی بر بلورهای فوتونی ارایه شده است. نشان داده می شود که استفاده از بلور فوتونی با ضریب شکست منفی در بخش ثابت حسگر، با متمرکزکردن توان نوری عبوری در قسمت ورودی موج بر تعبیه شده در بخش متحرک، منجر به بهبود ویژگی های عملکردی حسگر می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با استفاده از روش FDTD موید آن است حسگر پیشنهادی با برخورداری از حساسیت (1- a) 1/1 (که در آن a ثابت شبکه ساختار بلور فوتونی است)، گستره جابه جایی مجاز a 35/0 و ضریب برازش 99848/0 از عملکردی مطلوب در مقایسه با سایر طرح های پیشنهادی برای حسگر میکرو- جابه جایی برخوردار است.

    کلیدواژگان: DNA حسگر میکرو- جابجایی، بلور فوتونی، شکست منفی، موج بر، حساسیت، ضریب برازش
  • فریبرز پرندین*، فرصاد حیدری صفحات 129-132

    در این مقاله یک حسگر زیستی برمبنای بلور فوتونی طراحی شده است. این حسگر دارای دو نانو حلقه دایره ای کنار هم هست که سبب می شود تزویج بین موج برها و نانو حلقه تشدیدگر صورت گیرد. برای طراحی حسگر از تعدادی میله دی الکتریک استفاده شده است، که در محیط آب قرار گرفته اند. بین موج برهای ورودی و خروجی نیز از حلقه های تشدیدگر دایره ای شکل استفاده شده است. همچنین برای بالا بردن محدودیت نوری و بهتر شدن عملکرد تزویج موج برها و نانو حلقه تشدیدگر، مسیرهای ورودی و خروجی به صورت انتها بسته به کار رفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که حسگر زیستی طراحی شده دارای توان انتقالی خروجی و نیز ضریب کیفیت بالا بوده و با اتصال مولکول زیستی به آن، جابه جایی طول موج تشدید به خوبی شکل می گیرد. ویژگی دیگر ساختار پیشنهادی این است که تمام میله های دی الکتریک دارای شعاع یکسان هستند که این موجب آسان تر شدن ساخت حسگر می شود.

    کلیدواژگان: بلورهای فوتونی، حسگر زیستی، تشدیدگر
|
  • Iman Goroohi Sardou*, Ali Mobasseri Pages 77-87

    Gas fueled power stations are considerably effective in power system operation during peak hours due to their high up and down ramping rates. By increasingly penetration of gas fueled power stations in power systems and development of new technologies such as power-to-gas (ptg) units, coordinated scheduling of both electricity and natural gas (NG) networks has attracted researchers’ attention of both systems. The NG volume generated by ptg units are stored in storages to directly supply the NG demands, or to sell in NG markets. If necessary, the stored NG volumes are converted into electricity, again; this method is a suitable replacement for batteries and storages in electricity network in long-term. In this paper, a mixed integer linear programming (MILP) model is proposed for coordinated scheduling of electricity and NG networks considering ptg units. A test network integrating modified 24-bus IEEE electricity network and Belgium gas network including nine power stations (three of them are gas fueled), three vehicle to grid (v2g) stations, and three ptg stations is studied to evaluate the effectiveness of the proposed model. Results of simulations demonstrate the effectiveness of ptg units in handling the uncertainties of v2g stations charging and discharging.

    Keywords: Coordinated scheduling of electricity, NG networks, vehicle to grid, power-to-gas units, optimal placement
  • Alireza Omidkhoda*, J. Jafari Behnam, Abdolah Geraiely, M. S. Mirghafourian, H. Kazemi Karegar, Hamidreza Sadeg mohamadi Pages 88-96

    One of the main tests of power circuit breaker is to evaluate their breaking capability. Direct test requires a very high power source but By using the synthetic method and supplying current and voltage from two separate sources, we will have a significant reduction in the required power.This paper presents the design, development, and fabrication of a synthetic circuit for testing vacuum circuit breaker by using distribution network as current circuit. The development and construction of this equipment has made it possible to perform short circuit breaking tests on VCB in accordance with international standards. Laboratory measurements show that the set is in good conformity with the design and can be used to perform the standard breaking test on the medium voltage VCB.

    Keywords: Synthetic circuit, Breaking test, Vacuum circuit breaker, Transient recovery voltage
  • Vahid khaligh*, Azam Ghezelbash, Hassan Abniki Pages 97-104

    Nowadays, in the electric power industry, optimal and effective design and operation of gas and electricity networks are tightly related together. In cooperative operation of the electricity and gas industry, one of the main goals is the coordination of the electricity and gas network to achieve minimum operation cost. In this research, the centralized operation of electricity and gas networks is modeled on a real case study in Khorasan province. This modeling is from the point of view of a central coordinator, seeks to minimize the total operation cost of electricity and gas networks while taking into account the technical constraints. Decomposition methods based on ATC and ADMM methods is accomplished to preserve the privacy of gas and electricity networks. Gas consumption in gas and electricity networks is compared using different methods including ADMM, ATC and centralized methods wherein fuel cost is supposed to be $ 3.5 per million BTUs. Different load and fuel scenarios have also been investigated.

    Keywords: Economic evaluation, integrated operation, gas network, electricity network, Khorasan province
  • babak allahverdinejad*, H. Torkaman, arash allahyari Pages 105-110

    This paper proposes a 5/6 switch reluctance motor with multipart rotor. Operation improvement of SRM by modification of rotor structure is the primary objective. Proposed rotor structure modification causes lower torque ripple and increase of motor efficiency. Proposed SRM consists of two stator poles, primary poles and auxiliary poles. Utilization of auxiliary poles causes a shorter flux path and eliminates some areas that reverse flux happened from main flux path. Therefore, iron loss decreases. In this regard, various topologies of rotor slot analyzed by evaluating motor performance and most optimized topology considered. Simulations results conducted using FEM confirms the robustness of proposed topology.

    Keywords: switch reluctance motor, multipart rotor, operation improvement, Torque Cogging, Notching
  • A . Amirany*, kian Jafari Pages 111-116

    As technology nodes shrink below 90 nm, high static power consumption has become one of the biggest problems of CMOS based circuits due to the exponential leakage current of transistors. Spintronic devices such as magnetic tunnel junction (MTJ) due to their fascinating features such as low static power consumption, non-volatility, high endurance, compatibility with CMOS transistors and high-density fabrication are one of the promising candidate for designing hybrid MTJ/CMOS circuits and overcoming high static power consumption of CMOS based circuits. In this paper, a fully nonvolatile and low power hybrid MTJ/CMOS full-adder circuit for Realization of Process in Memory is proposed. The simulation results show that all the proposed circuit is at least 50% faster than all previous counterparts, the power output delay is 39% lower than the previous design, and does not impose high hardware overhead.

    Keywords: Magnetic tunnel junction, low-power design, spintronic, process in memory, mybrid MTJ, CMOS circuits
  • Said Abbasi, M. S. Orfi Yegane* Pages 117-123

    Due to development of sensitive loads like data centers, the use of DC microgrids has expanded. Line-to-ground fault is the most common type of fault in this type of microgrids, causing various damage to the DC grid. One of the most important challenges in using DC microgrid is the lack of effective protection against this fault. In this paper, using local measurements such as the voltage and current at the beginning of each line and by evaluating the variation in their instantaneous power, a novel protective scheme that is not based on any communication line is proposed. The proposed protection scheme has a good accuracy and speed, and it is able to protect the DC miccrogrid from line-to-ground faults. The accuracy and precision of the proposed protective method in various situations have been tested.

    Keywords: DC Microgrid, Non-unit protection, Instantaneous power variation, Fault detection
  • Pages 124-128

    In this paper, design and simulation of a new micro-displacement sensor based on photonic crystal fixed and movable segments is presented. It has been shown that using negative refraction photonic crystal in the fixed segment, the transmitted power is concentrated on the entrance of the movable segment, and the sensor specifications are improved. Based on the FDTD simulation results, the sensitivity, the operational displacement range and the regression coefficient of the proposed sensor are 1.1 (a-1), 0.35a and 0.99848, respectively. The simulation results show that the proposed sensor has a good performance and could well be used in micro-displacement measuring systems.

    Keywords: Heuristic methods, battery energy storage, energy arbitrage, maximum profitability, peak shaving
  • Farsad Heidari Pages 129-132

    Photonic crystals are structures that can restrict light beams within the range of photonic band gap. In this paper, a design of a bio-sensor based on a photon crystal has been presented. This sensor consists of two adjacent circular nano-rings which consequently causes the waveguides and the resonating nano-ring to merge. Few dielectric bars have been embedded in sensor design. These bars are located in a watery medium. Also, circular resonating rings are used between the input and output waveguides. A closed-end condition is used for input and output paths, in order to enhance the optical restrictions and ameliorate the performance of coupling of waveguides and the resonating nano-ring. The simulation results show that the designed bio-sensor has high output transmission power and high quality factor, and also when a biological molecule is connected to it, a well formed resonant wavelength displacement will be obtained.

    Keywords: Design, simulation of a bio-sensor based on nano-ring resonators by using two dimensional photonic crystals