فهرست مطالب

فصلنامه روشهای هوشمند در صنعت برق
پیاپی 57 (بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/02
  • تعداد عناوین: 10
|
  • جلیل جلیلی، سید محمدمهدی میرطلائی، محمدرضا محمدی، بهروز مجیدی صفحات 1-14

    در این مقاله یک مبدل کلیدزنی نرم غیره ایزوله بسیار افزاینده ولتاژ ارایه شده است. مبدل پیشنهادی ترکیبی از یک مبدل بوست و دو سلول ضرب کننده ولتاژ است. در این مبدل برای تحقق افزایش بهره ولتاژ از یک سلف کوپل شده استفاده شده است. این مبدل در مقایسه با مبدل های مشابه دارای بهره ولتاژ بالاتری است. با استفاده از یک مدار کلمپ اکتیو شرایط کلیدزنی نرم در ولتاژ صفر برای کلید های مبدل به وجود آمده است. همچنین تنش ولتاژ بر روی کلید ها پایین است. کاهش تنش ولتاژ بر روی کلید های مبدل باعث کاهش مقاومت هدایتی کلیدها و بنابراین باعث کاهش تلفات هدایتی می شود. در این مقاله عملکرد اولیه مبدل به طور کامل تشریح شده و نتایج شبیه سازی و یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده برای ولتاژ ورودی 20 ولت و خروجی 400 ولت در توان 200 وات به طور کامل ارایه شده است.

    کلیدواژگان: افزاینده ولتاژ، کلیدزنی نرم، غیره ایزوله، مبدل
  • مه رو ستار، محمود سمیعی مقدم، آزیتا آذرفر، نسرین صالحی، مجتبی واحدی صفحات 15-30

    با توجه به نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و تاثیر مستقیم بر روی توان شبکه، مسیله مدیریت انرژی بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. سیستم تبدیل توان به گاز سبب می شود که برق مازاد تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر موجود در شبکه به گاز تبدیل و به شبکه گاز فروخته شود، در همین راستا نیز منابع تولیدپراکنده گازسوز و سیستم های توان به گاز سبب تعامل دو شبکه برق و گاز خواهد شد، بنابراین مدیریت انرژی و کسب سود با در نظر گرفتن این دو شبکه به عنوان بهینه سازی مشترک سیستم های انرژی یکپارچه، موضوعی است که از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) تصادفی مبتنی بر سناریو به منظور بهینه سازی سیستم یکپارچه برق و گاز طبیعی با در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده گازسوز، سیستم های توان به گاز، سیستم های ذخیره سازی انرژی و خودروهای برقی با هدف کاهش هزینه خرید انرژی و قطع توان منابع انرژی تجدیدپذیر ارایه شده است. شبکه توزیع برق 33 شینه و شبکه گاز طبیعی 7 گرهی برای تحلیل مدل پیشنهادی در نظر گرفته شده و مدل پیشنهادی با استفاده از حل کننده قدرتمند گروبی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف حل شده است. نتایج سناریوهای مختلف کارایی مدل پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: باتری، بهینه سازی، سیستم توان به گاز، سیستم های یکپارچه انرژی، مدل خطی باینری
  • محمد دوستی زاده، حسن جلیلی، عباس بابایی صفحات 31-50

    بروز حوادث شدیدی مانند رخداد سیل، زلزله و طوفان سبب ایجاد اختلال در عملکرد شبکه های توزیع شده و جزیره ای شدن آن ها را به دنبال دارد. در این شرایط، در صورتی که شبکه های توزیع دارای ریزشبکه ها باشند، این ریزشبکه‏ ها قادرند تا با کمک زیرساخت‏های فنی و ارتباطی خود از شبکه اصلی جدا شده و با اتصال به یکدیگر به تبادل انرژی پرداخته و هزینه ‏های بهره‏ برداری و خاموشی خود را کاهش دهند. بنابراین مدیریت انرژی در یک شبکه چند-ریزشبکه‏ای نیازمند یک چارچوب بهره برداری غیرمتمرکز است تا با ایجاد مشوق‏های لازم، ریزشبکه ها را تشویق به تراکنش‏های میان ریزشبکه‏ای کند. در این مقاله یک چارچوب کاملا غیرمتمرکز جهت بهبود تاب آوری ریزشبکه ‏ها بر اساس سازماندهی تبادل های رخ به رخ انرژی آنها با درنظرگرفتن انگیزه های مالی مناسب جهت مشارکت ریزشبکه ها پیشنهاد شده است. در مدل پیشنهادی داده ‏های خصوصی هر کدام از ریزشبکه‏ ها مانند اطلاعات بار و منابع تولید پراکنده، در هنگام تسویه بازار محفوظ باقی می‏ماند. با استفاده از مدل غیرمتمرکز پیشنهادی، ریزشبکه ‏ها می‏توانند در بستر تبادل های رخ به رخ انرژی، علاوه بر کاهش هزینه ‏های بهره ‏برداری خویش نسبت به حالت جزیره‏ای، تاب آوری شبکه را نیز افزایش دهند. رویکرد غیرمتمرکز پیشنهادی به کنترل کننده مرکزی نیاز نداشته و سرعت همگرایی بالایی دارد. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه ‏سازی‏ها برای یک سیستم دارای چهارده ریزشبکه انجام و نتایج به دست آمده با رویکرد جزیره‏ای مقایسه شده است. شبیه سازی ها در محیط متلب و با استفاده از جعبه ابزار Yalmip انجام شده است. برای حل مدل برنامه ریزی نیز از CPLEX 12.9 استفاده شده است. نتایج به دست آمده کارآیی روش پیشنهادی در افزایش تاب آوری و کاهش هزینه ‏های بهر‏ه ‏برداری را نشان داده است.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی غیرمتمرکز، تاب آوری، تبادل های رخ به رخ انرژی، ریزشبکه
  • مجید حسین پور، عرفان پناهلو، علی سیفی، عبدالمجید دژم خوی صفحات 51-74

    کاهش تعداد منابع ولتاژ DC مستقل و تعداد قطعات الکترونیک قدرت از موارد مهم مدنظر محققان در طراحی ساختارهای اینوترهای چندسطحی است. کاهش تعداد قطعات یک ساختار در کاهش هزینه کلی آن تاثیرگذار بوده و قابلیت و کارایی آن را افزایش می دهد. در این مقاله یک اینورتر چندسطحی خازن سوییچ شونده تک منبعی جدید مبتنی بر سلول های پایه پلH  ارایه شده است. ساختار پیشنهادی با دو واحد نوع K (KTU) قابلیت تولید نوزده سطح ولتاژ را داشته و دارای ضریب بوست ولتاژ 5/1 است. این مبدل از چهارده سوییچ، دو دیود، یک منبع ولتاژ و پنج خازن با تعادل خودکار ولتاژ تشکیل شده است. برای بررسی کارایی ساختار پیشنهادی، مطالعه مقایسه ای با سایر توپولوژی های ارایه شده اخیر انجام شده است. مزایای توپولوژی پیشنهادی شامل استفاده از یک منبع ولتاژ DC، تعادل خودکار ولتاژ خازن ها، قابلیت افزایش ولتاژ ورودی، کاهش تعداد قطعات الکترونیک قدرت نسبت به تعداد سطوح ولتاژ خروجی و در نتیجه کاهش هزینه کلی است. شبیه سازی ساختار پیشنهادی نوزده سطحی با مدولاسیون فرکانس پایه برای بررسی عملکرد صحیح آن در محیط سیمولینک متلب ارایه شده است. نمونه آزمایشگاهی ساختار پیشنهادی برای بررسی صحت نتایج شبیه سازی پیاده سازی شده و نتایج حاصل بیانگر عملکرد مناسب ساختار پیشنهادی است.

    کلیدواژگان: اینورتر چندسطحی، تعادل خودکار، ضریب بوست ولتاژ، کاهش تعداد قطعات
  • محمد جودی، محمدعلی عباسیان، مجید دلشاد صفحات 75-84

    طراحی و بهینه سازی ماشین های الکتریکی توان بالا برای کاربرد خودروهای الکتریکی یکی از موضوعات مهم امروزه برای توسعه فناوریهای سبز است. موتورهای مورد نیاز برای خودروهای برقی باید توانی بالاتر از 50 کیلووات داشته باشند و همچنین باید گشتاورهای بیشتر از 200 نیوتن-متر را تولید کنند. موتورهایی که در حال حاضر بیشتر در قوای محرکه خودروهای برقی استفاده میشوند از نوع ماشین سنکرون آهنربای دایم هستند. با توجه به مشکلات فراوان استفاده از آهنربای دایم در ماشینهای الکتریکی، استفاده از ماشینهای الکتریکی بدون آهنربا مانند ماشینهای سوییچ رلکتانس مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. ماشین سوییچ رلوکتانس دو استاتوره یکی از جدیدترین نوع این ماشینها است. اخیرا نوع جدید دیگری از ماشینهای الکتریکی با نام ماشین سوییچ رلوکتانس القایی برای کاربرد خودرو برقی معرفی شده است. در این ماشین، هادی های روتور با انحراف شار مغناطیسی مانند سپر مغناطیسی عمل می کنند و از عبور خطوط میدان مغناطیسی به داخل بدنه روتور جلوگیری می کنند. در این مقاله یک ماشین سوییچ رلوکتانس دو استاتوره و یک ماشین سوییچ رلوکتانس القایی در نظر گرفته شده و ویژگی های آنها به روش اجزای محدود استخراج می شود و نتایج شبیه سازی شامل شکل گشتاور، چگالی گشتاور و راندمان ارایه و مقایسه میگردد. در نهایت، بهترین توپولوژی برای پیشرانه های الکتریکی الکتریکی پیشنهاد میشود.

    کلیدواژگان: ماشین سوئیچ رلوکتانس، القایی، دو استاتوره، گشتاور، وسایل نقلیه الکتریکی
  • سینا سمسکنده، مهرداد حجت، محمد حسینی ابرده صفحات 85-98

    سیستم های فتوولتاییک شناور، رویکردی جدید برای استفاده از سیستم های فتوولتاییک در آب است. این سیستم، فرصت جدیدی را برای افزایش ظرفیت تولید سیستم های فتوولتاییک خورشیدی به ویژه در مناطق شمالی ایران که قیمت زمین زیاد است، ایجاد می کند. در این مقاله جهت افزایش بهره وری بیشتر از اینورترهای متصل به شبکه سیستم های خورشیدی شناور در مناطق شمالی کشور، ساختار اینورتر دو-مرحله ای با اینورتر چند-رشته ای ترکیب شده است. از طرفی دیگر، روش اغتشاش و مشاهده </sup>(P&O) یکی از متداول ترین روش های ردیابی حداکثر توان (MPPT) است که از معایب این روش می توان به نوسانات الگوریتم در طول تغییرات ناگهانی تابش اشاره کرد. از آنجایی که مناطق شمالی ایران به دلیل ابری بودن هوا دارای این تغییرات ناگهانی در طول تابش هستند، جهت غلبه بر این مانع، با اضافه کردن پارامتر تغییر جریان، الگوریتم اصلاح شده اعتشاش و مشاهده پیشنهاد گردیده است. در واقع در این ساختار دو-مرحله ای مبدل زتا و الگوریتم پیشنهادی اعتشاش و مشاهده جهت افزایش سطح ولتاژ مناسب پنل ها جهت روشن بودن اینورتر و ردیابی حداکثر توان استفاده می گردد و در مرحله دوم تبدیل توان DC به AC انجام می گیرد. جهت بررسی بهبود بهره وری، اینورتر پیشنهادی با اینورتر متمرکز تک-مرحله ای مورد مقایسه قرار می گیرد. همچنین در این مطالعه اثر باد و دمای آب در میزان تولید سیستم فتوولتاییک شناور در نظر گرفته شده است. شبیه سازی سیستم با استفاده از نرم افزار متلب انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اینورتر پیشنهادی دو-مرحله ای چند-رشته ای، 88/18 کیلووات ساعت به طور متوسط توان تولید می کند که این میزان در مقایسه با اینورتر تک-مرحله ای متمرکز افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: اینورتر، تابش، روش اغتشاش و مشاهده، شناور، فتوولتائیک
  • سحر دولابی، مهدی تقی زاده، محمدحسین فاتحی، جاسم جمالی صفحات 99-120

    در این مقاله یک ساختار عمومی جدید برای مدولاتور سیگما-دلتای تک حلقه با ترکیب دو روش اعوجاج-پایین و نویز تزویج شده برای کاربردهای کم-توان با دقت بالا ارایه شده است. روش اعوجاج-پایین در ساختار ارایه شده، باعث می شود تا تابع تبدیل سیگنال آن برابر یک شود. از طرفی روش نویز تزویج شده باعث افزایش مرتبه شکل دهی نویز کوانتیزاسیون در خروجی مدولاتور می شود. هدف از به کارگیری این روش ها در طراحی ساختار، افزایش مرتبه مدولاتور در ازای عدم نیاز به تقویت کننده های عملیاتی اضافه در زمان پیاده سازی مداری آن است تا در نهایت یک مدولاتور کم توان و کم حجم نسبت به ساختارهای مشابه، حاصل گردد. برای کاهش تقویت کننده های مورد نیاز، از فیلتر با پاسخ ضربه نامحدود (IIR) مرتبه دوم به جای انتگرال گیر در حلقه مدولاتور، استفاده گردید. برای بررسی عملکرد ساختار پیشنهادی، پیاده سازی و شبیه سازی آن برای کاربردهای بازشناسی گفتار (به طور نمونه برای سمعک های دیجیتال) در فناوری ساخت 180 نانومتر CMOS (نیم رسانای اکلسید فلز مکمل) انجام گردید. برای یک ساختار مرتبه 3 با نرخ بیش نمونه برداری 64 و سیگنال سینوسی ورودی 6- دسی بل تمام-مقیاس و فرکانس نمونه برداری 56/2 مگاهرتز، مقدار سیگنال به نویز و اعوجاج (SNDR) برابر 9/81 دسی بل و محدوده پویایی (DR) برابر 88 دسی بل به دست آمده است. مقدار توان مصرفی مدولاتور برابر 9/126 میکرووات و پهنای باند آن 20 کیلوهرتز است. نتایج شبیه سازی مداری و سیستمی مدولاتور، درستی عملکرد آن را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: روش اعوجاج-پایین، فیلتر با پاسخ ضربه نامحدود، مدولاتور سیگما دلتا، نویز تزویج شده
  • مجید روحی، جلیل مظلوم، محمدعلی پورمینا، بهبد قلمکاری صفحات 121-132

    یکی از عوامل رایج مرگ ومیر در دنیا که بیشتر افراد مسن در معرض آن هستند، سکته مغزی است. حدود 85 درصد از تمام سکته های مغزی، از نوع سکته مغزی ایسکمیک بوده و ناشی از خون ریزی داخلی بخشی از مغز است. با توجه به آمار بالای مرگ ومیر ناشی از سکته مغزی، تشخیص و درمان سریع سکته مغزی ایسکمیکی و سکته مغزی هموروژیک بسیار مهم است. در این مقاله یک سیستم تصویربرداری مایکروویو مغز، برای تشخیص خون ریزی داخل جمجمه کروی شکل با شعاع یک سانتی متر در نرم افزار  CSTشبیه سازی و برای تصویربرداری از یک سری آرایه آنتن پروانه ای اصلاح شده در اطراف فانتوم سر چند لایه، استفاده شده است. برای داشتن ویژگی های تشعشی مورد نظر در محدوده باند فرکانسی 5/0 الی 5/5 گیگاهرتز، یک محیط تطبیق مناسب طراحی شده است. ابتدا در بخش پردازش از روش های بازسازی تصویر مانند الگوریتم های بیمفرمر تاخیر و جمع و همچنین تاخیر ضرب و جمع استفاده می شود. تصاویر بازسازی شده مفید بودن روش متداول پیشنهادی را در تشخیص هدف کروی در محدوده یک سانتی متر نشان می دهد. هدف اصلی این مقاله طبقه بندی سکته مغزی ایسکمیکی و هموروژیک با استفاده از رویکردهای یادگیری عمیق است. برای این منظور یک الگوریتم طبقه بندی تصویر برای تخمین نوع سکته از تصاویر بازسازی شده ایجاد می شود که در این راستا با استفاده از روش پیشنهادی یادگیری عمیق تصاویر بازسازی شده توسط یک ماشین بردار پشتیبان خطی چند کلاسه با ویژگی استخراج شده توسط یک شبکه عصبی کانولوشن آموزش می بینند. نتایج شبیه سازی شده عملکرد مناسب روش پیشنهادی را در تعیین محل دقیق اهداف خون ریزی با دقت 89 درصد و در مدت زمان 9 ثانیه نشان می دهد. علاوه بر این، روش پیشنهادی یادگیری عمیق به دلیل سردرگم نبودن سیستم در بین طبقات مختلف از نظر طبقه بندی عملکرد خوبی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تشخیص خون ریزی داخل جمجمه، سیستم تصویربرداری مایکروویو سر، شبکه عصبی کانولوشن، طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان، الگوریتم بازسازی تصویر کانفوکال
  • خالق بهروز دهکردی، هما موحدنژاد، مهدی شریفی صفحات 133-162

    امروزه شبکه برق به طور چشم گیری در حال تبدیل شدن به شبکه هوشمند (SG)، به عنوان یک چشم انداز امیدوارکننده برای برخورداری از قابلیت اطمینان بالا و مدیریت کارآمد انرژی است. این انتقال به طور پیوسته در حال تغییر است و نیازمند روش های پیشرفته برای پردازش کلان داده های تولید شده از بخش های مختلف است. روش های هوش مصنوعی می توانند از طریق استخراج اطلاعات ارزشمند که توسط دستگاه های اندازه گیری و سنسور های موجود در شبکه تولید می شوند خدمات مبتنی بر داده را ارایه نمایند. به این منظور روش های یادگیری ماشین، یادگیری عمیق، یادگیری تقویتی و یادگیری عمیق تقویتی می توانند به کار گرفته شوند. این روش ها می توانند حجم زیادی از داده های جمع آوری شده را پردازش نموده و راه حل مناسبی برای مشکلات پیچیده صنعت برق ارایه نمایند. از این رو در این مقاله آخرین رویکرد های مبتنی بر هوش مصنوعی مورد استفاده در شبکه هوشمند برق برای کاربرد ها و منابع داده به طور جامع بررسی شده است. همچنین نقش کلان داده در شبکه هوشمند برق و ویژگی های آن از جمله چرخه حیات کلان داده و رویکردهای موثر آن مانند پیشگویی، تعمیرات قابل پیش بینی و تشخیص خطا در صنعت برق بیان می شود.

    کلیدواژگان: روش های داده محور، شبکه هوشمند برق، یادگیری عمیق، کلان داده، یادگیری ماشین
  • فرنوش شفیعی، ندا بهزادفر صفحات 163-180

    فشار خون بالا از عوامل خطرساز بیماری های عروق کرونر قلب است که به بدن آسیب جدی می رساند. تشخیص به موقع بیماری فشار خون می تواند فرد را از عوارض این بیماری مصون دارد. از روش های غیرتهاجمی اندازه گیری فشار خون، روش نوسان سنجی است. این روش با اندازه گیری نوسانات ایجاد شده از تقابل فشار شریان و فشار کاف پیچیده شده به دور بازو، اقدام به تخمین مقادیر فشار خون می نماید.در این پژوهش هدف ایجاد یک بستر نرم افزاری برای شبیه سازی رفتار رگ و کاف است که بتوان از آن برای بررسی عملکرد الگوریتم های مختلف اندازه گیری فشار خون به روش اسیلومتریک استفاده کرد. در این راستا، تمام اجزاء اعم از کاف، شریان بازویی، چگونگی استخراج نوسانات از منحنی فشار خون و تخمین فشارهای سیستول و دیاستول مدل سازی خواهند شد. با پیاد ه سازی مدل سازی در نرم افزار متلب می توان بدون نیاز به محیط کلینیکی، اندازه گیری فشار خون را مورد ارزیابی قرار داد. با وارد نمودن مشخصات اصلی فشار شریان به عنوان ورودی، می توان در خروجی پارامترهای فشار خون را به دست آورد.خروجی مدل سازی با نمونه های واقعی 50 مورد اندازه گیری شده مورد مقایسه و دقت تخمین فشارهای سیستول و دیاستول به ازای دو الگوریتم حداکثر نوسان و حداکثر/حداقل شیب با در نظر گرفتن مقادیر واقعی بررسی شد. نتایج حاصل از مقایسه عملکرد مدل سازی با مقادیر اندازه گیری شده حاکی از آن است که الگوریتم حداکثر نوسان، عملکرد مناسب تری نسبت به الگوریتم حداکثر/حداقل شیب دارد. مقدار متوسط خطا در الگوریتم حداکثر نوسان برای فشار حداکثر نوسان (MAP)، سیستول و دیاستول به ترتیب برابر با 64/0±9/1، 82/0±6/1 و1/5±8/6 به دست آمده است.

    کلیدواژگان: فشار خون، نوسان سنجی، سیستول، دیاستول
|
  • Jalil Jalili, Sayyed MohammadMehdi Mirtalaei, MohamadReza Mohammadi, Behrooz Majidi Pages 1-14

    In this paper, a non-isolated high step-up soft-switching converter is proposed. The proposed converter is a boost converter combined with two voltage multiplier cells for boosting output voltage. Also, extend voltage gain of the proposed converter is achieved by using a coupled-inductor. Compare with other similar high step-up topologies with the same number of components, the proposed converter has a higher voltage gain and higher efficiency. An active clamp circuit is used so, the zero-voltage switching (ZVS) is achieved. Also, in the proposed converter, the voltage stresses on the switches are low. As the voltage stress decreases on the switch, Ron</sub> of the MOSFET is deceased and as a result conduction loss of the switch is decreased. So, the efficiency of this converter increased. In this paper, operational principle of the converter is described and the analytical, simulated results and prototype converters are validated using a 20V input and 400V </strong>output converter at 200W load.

    Keywords: converter, high step-up, non-isolated, soft switching
  • Mahroo Sattar, Mahmoud Samiei Moghaddam, Azita Azarfar, Nasrin Salehi, Mojtaba Vahedi Pages 15-30

    Due to the high penetration of renewable energy resources and the direct impact on the power system, the issue of energy management has received more attention than researchers. Power-to-gas (P2G) system causes the surplus electricity generated from renewable energy resources in the network to be converted to gas and sold to the gas network, so energy management and profitability are a matter of particular importance, considering the two grids as a joint optimization of integrated energy systems. This paper presents a scenario-based stochastic mixed-integer linear programming (MILP) model to optimize integrated gas and electricity integrated systems considering natural gas distributed generation resources, P2G systems, energy storage systems, and electric vehicles. It aims to reduce the cost of purchasing energy and cut off the power of renewable energy resources. The 33-bus power distribution network and the 7-node natural gas network are considered for the analysis of the proposed model, and the proposed model is solved using the powerful Gurobi solver, considering various cases. The results of different cases show the performance of the proposed model.

    Keywords: battery i, ntegrated energy systems, mixed integer linear model, optimization, power-to-gas system
  • Mohammad Doostizadeh, Hassan Jalili, Abbas Babaei Pages 31-50

    Severe events such as floods, earthquakes and hurricanes cause disruption in the operation of distribution networks and lead to their islanding. In such cases, if the distribution networks have microgrids, these microgrids are able to separate from the main network and exchange energy with each other to reduce the operation and outage costs. Therefore, the energy management in a multi-microgrid network requires a decentralized operating framework to encourage microgrids to have transactions with each other by providing the necessary incentives. This paper developes a completely decentralized framework to improve the resilience of microgrids based on the organization of peer-to-peer energy transactions, taking into account the appropriate financial incentives for the participation of microgrids. The developed model protects the private data of each microgrid, such as load information and distributed generation resources, during market settlement. Using the developed decentralized model, microgrids can increase network resilience in the context of peer-to-peer energy exchanges, in addition to reducing their operating costs compared to the island mode. The proposed decentralized approach does not require a central controller and has a high convergence speed. Simulations are performed on a system with fourteen microgrids and the results are compared with the island approach to evaluate the performance of the proposed method. The simulations are performed in MATLAB R2020b environment using YALMIP toolbox. CPLEX 12.9 is also used to solve the optimization problem. The results show the efficiency of the proposed method in increasing the resilience and reducing the operating costs.

    Keywords: decentralized scheduling, microgrid, peer to peer energy transactions, resilience
  • Majid Hosseinpour, Erfan Panahlou, Ali Seifi, Abdolmajid DEjamkhooy Pages 51-74

    Reducing the number of voltage sources and the power electronics components while obtaining voltage boosting in the output voltage are the key parameters in the research area of the multilevel inverter design. A lesser number of components would ensure lesser cost while higher boosting ability increases its application potential. In this paper, a new H-bridge based single-source switched capa citor multilevel inverter structure is introduced. The proposed structure including two K-type units (KTU) can produce nineteen voltage levels with a voltage boosting of 1.5 times the input voltage. This converter consists of fourteen switches, two diodes, one voltage source and five capacitors with self-balancing capability. A comprehensive comparative comparison with the recent presented topologies have been carried out to investigate the performance of proposed structure. The main features of the proposed structure are utilizing single DC voltage source, self-balancing of the capacitors the capability of the input voltage, reducing the power electronics components in terms of voltage level count, and thus reducing the overall cost. The simulation results in the Matlab/simulink environment and the experimental laboratory results are provided to verify the satisfactory operation of the propo sed topology.

    Keywords: multilevel Inverter, reduced components, self-Balance, voltage gain
  • Mohammad Joodi, Mohammadali Abbasian, Majid Delshad Pages 75-84

    Design and optimization of high-power electric machines for the use of electric vehicles is one of the important issues today for the development of green technologies. Engines required for electric vehicles must have a power of more than 50 kW and must also produce torques of more than 200 Nm. The motors currently most commonly used in electric vehicle propulsion are permanent magnet synchronous machines. Due to the many problems of using permanent magnets in electric machines, the use of non-magnet electric machines such as switched reluctance machines have received much attention. Double stator switched reluctance machine is one of the newest types of these machines. Recently, another new type of electric machine called induction switched reluctance machine has been introduced for the use of electric vehicles. In this machine, the rotor conductors act like a magnetic shield by deflecting the magnetic flux, preventing magnetic field lines from passing through the rotor body. In this paper, a double-stator switched reluctance machine and an induction switched reluctance machine are considered and their properties are extracted by finite element method. The simulation results including torque profile, torque density and efficiency are presented and compared. Finally, the best topology for electric propulsion is proposed.

    Keywords: Switched reluctance machine, Double stator, Induction, Torque, Electric vehicle
  • Sina Semeskandeh, Mehrdad Hojjat, Mohamad Hosseini Abardeh Pages 85-98

    Floating photovoltaic (FPV) systems are a new approach to the use of water-based photovoltaic (PV) systems. This system creates a new opportunity to increase the production capacity of solar PV systems, especially in the northern regions of Iran, where the price of land is high. To enhance the efficiency of inverters connected to the network of FPV systems in the northern regions of Iran, we have combined the structure of a two-stage and a multi-string inverter in this paper. On the other hand, the perturb and observe (P&O) method is one of the most common methods for maximum power point tracking (MPPT) with a variety of disadvantages including algorithm fluctuations during sudden changes in radiation. Since these sudden changes during radiation occur abundantly in the northern regions of Iran due to cloudy weather, a modified P&O algorithm is proposed by adding a current change parameter to overcome this problem. In fact, the ZETA converter and the proposed algorithm are used in inverter and track the maximum power point and in the second stage, DC to AC conversion occurs. To evaluate the efficiency improvement, the proposed inverter is compared with a single-stage centralized inverter. This study also considered the effect of wind and water temperature on the production capacity of the FPV system. System simulation is performed using Matlab/Simulink software. The simulation results show that the proposed two-stage multi-string inverter produce an average of 18.88 kWh, which is an increase compared to the centralized single-stage inverter.

    Keywords: floating, inverter, photovoltaic, power, radiation
  • Sahar Doolabi, Mehdi Taghizadeh, MohammadHossein Fatehi, Jasem Jamali Pages 99-120

    In this paper, a novel general architecture for single-loop Sigma-Delta Modulator is presented by combination low-distortion and noise-coupled techniques for high-resolution low-power applications. The low-distortion technique in the proposed architecture makes its signal transfer function equal to one. In addition, the noise-coupled technique increases the order of quantization noise shaping at the modulator output. The purpose of using these techniques in design of the architecture is to increase the order of the modulator without needing to additional operational amplifiers during its circuit implementation to finally achieve a low-power modulator compared to similar ones. To reduce the required amplifiers, a second order infinite impulse response (IIR) filter was used instead of an integrator in the modulator loop. To evaluate the performance of the proposed structure, its implementation and simulation for speech recognition application, i.e., digital hearing aids, were performed in 180nm CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) technology. For a third-order structure with a sampling rate of 64 and an input sine signal of -6dBFS and a sampling frequency of 2.56MHz, the signal to noise and distortion (SNDR) is 81.9dB and the dynamic range (DR) is 88dB. The power consumption of the modulator is 126.9 μW and its bandwidth is 20 KHz. The results of circuit and system level simulations prove its performance.

    Keywords: infinite impulse response filter, low distortion technique, noise-coupled, sigma delta modulator
  • Majid Roohi, Jalil Mazloum, MohammadAli Pourmina, Behbod Ghalamkari Pages 121-132

    One of the main reasons of death in the world, mostly affecting seniors, is brain stroke. Almost 85% of all brain strokes are ischemic due to internal bleeding in a part of the brain. Due the high mortality rate, quick diagnosic and treatment of ischemic and hemorrhagic strokes are of utmost importance. In this paper, to realize microwave brain imaging system, a circular array-based of modified bowtie antennas located around the multilayer head phantom with a spherical target with radius of 1 cm as intracranial hemorrhage target aresimulated in CST simulator. To obtain satisfied radiation characteristics in the desired band (from 0.5-5 GHz) an appropriate matching medium is designed. First, in the processing section, a confocal image-reconstructing method based using delay and sum (DAS) and delay, multiply and sum (DMAS) beam-forming algorithms is used. The reconstructed images generated shows the usefulness of the proposed confocal method in detecting the spherical target in the range of 1 cm. The main purpose of this paper is stroke classification using deep learning approaches. For this, an image classification algorithm is developed to estimate the stroke type from reconstructed images. By using the proposed deep learning method, the reconstructed images are classified into different categories of cerebrovascular diseases using a multiclass linear support vector machine (SVM) trained with convol uti onal neural networks (CNN) features extracted from the images. The simulated results show the suitability of the proposed image reconstruction method for precisely localizing bleeding targets, with 89% accuracy in 9 seconds. In addition, the proposed deep-learning approach shows good performance in terms of classification, since the system does not confuse between different classes.

    Keywords: confocal image reconstruction algorithm, convolutional neural network, support vector machine classifier, intracranial hemorrhage stroke detection, microwave head imaging system
  • Khalegh Behrouz Dehkordi, Homa Movahednejad, Mahdi Sharifi Pages 133-162

    As a promising vision toward obtaining high reliability and better energy management, nowadays power grid is transferring to the smart grid (SG). This process is changing continuously and needs advanced methods to process big data produced by different segments. Artificial intelligence methods can offer data-driven services by extracting valuable information which is produced by meter devices and sensors in smart grids. To this end, machine learning (ML), deep learning (DL), reinforcement learning (RL), and deep reinforcement learning (DRL) can be applied. These methods are able to process huge amounts of data and propose an appropriate solution to solve power industry complex problems. In this paper, the state-of-the-art approaches based on artificial intelligence used by smart power grids for applications and data sources are investigated. Also, the role of big data in smart power grids, and its features such life cycle, and efficient services such as forecast, predictive maintenance, and fault detection are discussed.

    Keywords: big data, data driven methods, deep learning, machine learning, smart power grid
  • Farnoosh Shafiei, Neda Behzadfar Pages 163-180

    High blood pressure is one of the risk factors for coronary heart disease, which causes severe damage to the body. A timely diagnosis of blood pressure disease can protect a person from the complications of this disease. A noninvasive method for measuring blood pressure is oscillometric. Accordingly, the blood pressure is estimated by measuring the oscillations created by the opposition of the arterial pressure and the pressure of the cuff wrapped around the arm. In this research, the main goal is to create a software platform for simulating the behavior of veins and cuffs, which can be used to check the performance of different blood pressure measurement algorithms by the Oscillometric method. In this regard, all components including the cuff, and brachial artery, how to extract oscillations from the blood pressure curve, and estimate systolic and diastolic pressures will be modeled. By modeling in MATLAB, the blood pressure measurement can be evaluated without the need for a clinical condition. The output of blood pressure parameters can be obtained by entering the main characteristics of arterial pressure as input. The output of modeling with real samples of 50 measured cases and the accuracy of estimating systolic and diastolic pressures according to two algorithms of maximum oscillation and The maximum/minimum slope were checked considering the actual values. The results of comparing the modeling performance with the measured values indicate that the maximum oscillation algorithm has a better performance than the maximum/minimum slope algorithm. The mean error value in the maximum oscillation algorithm for maximum amplitude pressure, systole, and diastole is 0.64 ± 1.9, 0.82 ± 1.6, and 5.1 ± 6.8, respectively.

    Keywords: blood pressure, diastole, oscillometric, systole