فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 33، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد جعفری فر* صفحات 1-8

    مولدهای فشرده سازی شار مارپیچی و مارپیچی دو طبقه در چند دهه اخیر به طور گسترده برای تولید پالس های جریان بسیار قوی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته  اند. به منظور طراحی دقیق و بهینه این نوع مولدها، نیاز به محاسبه پارامترهای الکتریکی آن ها بر حسب زمان می باشد. از بین این پارامترهای الکتریکی، محاسبه اندوکتانس های خودی و متقابل سیم پیچ ها اهمیت زیادی دارد زیرا باعث کاهش هزینه های طراحی و ساخت خواهد شد. در این مقاله محاسبه پروفایل اندوکتانس خودی و متقابل مولد مارپیچی دو طبقه با حضور آرمیچر و در نظر گرفتن دینامیک آن با استفاده از روش عددی سه بعدی انجام شده است. برای این منظور معادلات ماکسول حاکم بر سیستم در بخش های مختلف بیان شده و سپس با استفاده از نرم افزار کامسول این معادلات حل شده و اندوکتانس ها بر حسب زمان به دست آمده اند. به منظور اعتبار سنجی نتایج به دست آمده، یک برنامه کامپیوتری در محیط MATLAB بر اساس روش محاسبه فیلمانی نوشته شده و نتایج مقایسه شده اند.

    کلیدواژگان: مولد مارپیچی دو طبقه، دینامیک آرمیچر، روش المان محدود، پروفایل اندوکتانس، روش فیلمانی
  • احسان اکبری* صفحات 9-18

    وقوع خطا در میکروگریدهای دارای منابع مختلف همواره به عنوان یکی از چالش های مهم در پژوهش های مختلف بررسی شده است. نحوه تشخیص خطا و جبران سازی افت ولتاژ ناشی از وقوع خطا در این سیستم ها به منظور پایدار ماندن  شبکه  و عدم خسارت به سیستم قدرت به عنوان دو عامل مهم در این پژوهش ها مطرح می باشند. ساختار پیشنهادی این مقاله،  یک سیستم ترکیبی بادی-خورشیدی-ذخیره ساز با قابلیت عبور از خطا می باشد که نوسانات توان خروجی و افت ولتاژ در سیستم  را  که به واسطه خطا ایجاد می گردد کاهش می دهد. در توپولوژی پیشنهادی، سیستم خورشیدی از طریق مبدل DC-DC به DFIG متصل می شود، به این ترتیب نیاز به اینورتر مخصوص برای سیستم خورشیدی را از بین برده و هزینه را کاهش می دهد. در این  مقاله نتایج حاصل از شبیه سازی بررسی شد. در زمان 0.3 ثانیه که افت ولتاژ ناگهانی صورت می گیرد، توان اکتیو کاهش پیدا می کند اما توان راکتیو به دلیل جبران سازی خطای ایجاد شده افزایش می یابد. با وقوع خطا و افت ناگهانی ولتاژ در سیستم، توربین بادی  به حالت ناپایداری نرسیده و افزایش ناگهانی گشتاور رخ نداده است و سیستم کنترلی به خوبی عمل کرده است. بنابراین در این پژوهش، سیستم پیشنهادی به خوبی توانسته علاوه بر تشخیص خطا، جبران سازی افت ولتاژ را از طریق تثبیت ولتاژ لینک DC  و تزریق توان راکتیو به منظور بهبود افت ولتاژ انجام دهد. لازم به ذکر می باشد که کلیه شبیه سازی ها در نرم افزار متلب/ سیمولینک انجام شده است.

    کلیدواژگان: تشخیص و گذر از خطا، منابع تجدیدپذیر بادی، خورشیدی، ذخیره ساز انرژی الکتریکی
  • علی کوچ پی ده، محمد تبریزیان*، حمیدرضا شاهمیرزاد صفحات 19-27

    خطوط انتقال انرژی الکتریکی در حالت بی باری دارای مشکلاتی نظیر افزایش ولتاژ در انتهای خط و کاهش پایداری و در حالت بارداری مشکلاتی مانند افت ولتاژ و کاهش ظرفیت قابل انتقال و در مواردی مشکل ناپایداری ولتاژ، نوسانات توان و ناپایداری گذرا در اثر اختلالات را در بردارد که این مشکلات با افزایش طول خطوط انتقال شدت می یابد. جهت حل این مشکلات باید ولتاژ و توان های اکتیو و راکتیو بصورت لحظه ای کنترل گردند. جهت کاهش تلفات خطوط و افزایش ظرفیت انتقال انرژی و همچنین بهبود قابلیت اطمینان و حفظ پایداری ولتاژ، امروزه استفاده از تجهیزات ادوات فکت FACTS در سطح دنیا در حال گسترش بوده و جهت چشم انداز آینده شبکه سراسری برق ایران نیز قابل مطالعه و پیشنهاد است. در این مقاله مدل کامل تری مبتنی بر وزن دهی و رتبه بندی حالت های وقوع پیشامدهای احتمالی مختلف به طور همزمان و مکان یابی بهینه دو نمونه از این ادوات شامل جبران سازی سری کنترل شده با تریستور TCSCو جبران ساز توان راکتیو استاتیک SVC جهت بهبود قابلیت انتقال موجود ATC، درشبکه قدرت 14-باسه  با روش بهینه سازی علف های هرز مهاجم IWO پیشنهاد و سپس نتایج آن با سایر روش های بهینه سازی مقایسه و ارزیابی شده است.

    کلیدواژگان: ادوات انعطاف پذیر انتقال توان(FACTS)، قابلیت انتقال موجود(ATC)، جبران ساز سری کنترل شده با تریستور(TCSC)، جبران ساز توان راکتیو استاتیکی(SVC)، روش بهینه سازی علف های هرزمهاجم(IWO)
  • محمدرضا قاسم زاده، فرامرز فقیهی*، سید بابک مظفری صفحات 29-43

    امروزه نقش انرژی الکتریکی در ایجاد رفاه اجتماعی و توسعه صنعتی جوامع بشری بر کسی پوشیده نیست. در سال های اخیر قوانین جامع و کاملی برای تولید و عرضه این انرژی در بازار، تدوین و اجرا شده است. آنچه در این میان بیش از پیش نمود پیدا می کند دغدغه مهندسان این عرصه برای تولید، انتقال و عرضه بی وقفه انرژی الکتریکی است. استفاده از تجهیزات کارآمد با قابلیت اطمینان بالا مهندسان را به کاربرد پست های عایق گازی در شبکه های انتقال و توزیع سوق داده است. استفاده از عایق گازی ضمن کوچک سازی ابعاد، موجب کاهش در هزینه های حمل و نقل و زمان نصب و راه اندازی این تجهیزات شده است. اگرچه تجهیزات عایق گازی به دلیل تکنولوژی ساخت و عایق بندی خاص، نیازمند به حداقل تعمیرات هستند، اما با بالا رفتن عمر این تجهیزات، قابلیت اطمینان و کارکرد صحیح آنها کاهش می یابد. نقصی که اغلب با گذشت زمان در این تجهیزات رخ می دهد ، تخلیه جزیی است. این رخداد نهایتا منجر به پدیده شکست عایقی می شود که کمیتی مهم در ارزیابی شرایط عایق محسوب می شود. در این مقاله مطالعات مربوط به عوامل موثر بر شکست عایقی پست های عایق گازی و روش های تشخیص به موقع آن، بر مبنای بهره مندی از مقالات و تحقیقات موجود، انجام پذیرفته است.

    کلیدواژگان: تخلیه جزئی، عایق گازی، شکست عایقی، ذرات آزاد، حفره عایقی
  • سید مجتبی حسینی بافقی، حمیدرضا اکبری*، سید امین سعید صفحات 45-55

    مدل شبکه نردبانی به عنوان یک مدل گذرای سریع سیم پیچ جهت مطالعات پدیده های گذرای سریع و در فرکانس های بالا معرفی شده است. در این مطالعه، مدل عایق سیم پیچ از شبکه نردبانی تفکیک شده و تمامی روابط مداری مربوط به این مدل بازنویسی می شوند. پارامترهای الکتریکی عایق به روش جایگزینی در مدار تشدید محاسبه می شود. سیم پیچ های یک فاز از ماشین القایی kv 6 به کمک مدل پیشنهادی طراحی و با شبیه سازی در نرم افزار انسیس ماکسول2، شکل موج توزیع ولتاژ، ضریب تلفات عایقی و همچنین تلفات عایقی در نقاط مختلف سیم ییچ نشان داده می شود. در ادامه شکل موج توزیع ولتاژ گره ها، جریان عبوری از کویل ها، ولتاژ روی کویل ها و توان تلفاتی در کویل ها توسط دو مدل کلاسیک شبکه نردبانی و مدل پیشنهادی به مقایسه گذاشته می شود. در این مطالعه با توجه به تفکیک تلفات عایقی از تلفات سیم پیچ در گذراهای سریع و در فرکانس های بالا، مدل پیشنهادی می تواند به صورت یک ابزار مناسبی جهت رسیدن به پاسخ های دقیق تر پدیده های گذرای سریع مورد استفاده قرار گیرد.مدل شبکه نردبانی به عنوان یک مدل گذرای سریع سیم پیچ جهت مطالعات پدیده های گذرای سریع و در فرکانس های بالا معرفی شده است. در این مطالعه، مدل عایق سیم پیچ از شبکه نردبانی تفکیک شده و تمامی روابط مداری مربوط به این مدل بازنویسی می شوند. پارامترهای الکتریکی عایق به روش جایگزینی در مدار تشدید محاسبه می شود. سیم پیچ های یک فاز از ماشین القایی kv6 به کمک مدل پیشنهادی طراحی و با شبیه سازی در نرم افزار انسیس ماکسول، شکل موج توزیع ولتاژ، ضریب تلفات عایقی و همچنین تلفات عایقی در نقاط مختلف سیم ییچ نشان داده می شود. در ادامه شکل موج توزیع ولتاژ گره ها، جریان عبوری از کویل ها، ولتاژ روی کویل ها و توان تلفاتی در کویل ها توسط دو مدل کلاسیک شبکه نردبانی و مدل پیشنهادی به مقایسه گذاشته می شود. در این مطالعه با توجه به تفکیک تلفات عایقی از تلفات سیم پیچ در گذراهای سریع و در فرکانس های بالا، مدل پیشنهادی می تواند به صورت یک ابزار مناسبی جهت رسیدن به پاسخ های دقیق تر پدیده های گذرای سریع مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: سیم پیچ های قدرت، ضریب تلفات عایقی، گذرای سریع، مدل عایقی
  • ابراهیم سالاری*، سجاد سبزی صفحات 57-70

    در این مقاله یک نمونه از مبدل های DC/DC افزاینده که دارای ضریب بهره بالاتری نسبت به مبدل های افزاینده کلاسیک است برای استفاده در سیستم های فتوولتاییک معرفی می شود. سادگی ساختار، استفاده از تنها یک کلید نیمه هادی قابل کنترل، ارتباط مستقیم بین منبع ورودی و بار، بهره ولتاژ مناسب و عملکرد مطلوب در ردیابی حداکثر توان از جمله مزایای ساختار پیشنهادی می باشد. از مهمترین ویژگی های ساختار پیشنهادی می توان به سری قرار گرفتن خازن خروجی و منبع اصلی اشاره کرد و به عبارتی منبع ولتاژ برای تغذیه بار مسیر کوتاه تری را نسبت به مبدل های افزاینده مرسوم پیش رو دارد. تحلیل های تیوری برای بررسی عملکرد و طراحی مدار قدرت در وضعیت هدایت پیوسته ارایه شده است. برای تایید عملکرد مطلوب در سیستم فتوولتاییک، نتایج شبیه سازی در نرم افزار MATLAB/SIMULINK مورد ارزیابی قرار گرفته اند. همچنین یک نمونه آزمایشگاهی 100 وات از مبدل ارایه شده ساخته شد.

    کلیدواژگان: مبدل DC، DC، افزایندگی ولتاژ، پردازش توان جزئی، سیستم فتوولتائیک
|
  • Mohammad Jafarifar* Pages 1-8

    Helical magnetic flux compression generators (HFCG) and Two Stage-Helical flux compression generator (TS-HFCG) have been widely used to produce very high current pulses for many applications in recent decades. In order to accurate analysis and optimized design of these generators, it is necessary to calculate their electrical parameters. Among these electrical parameters, calculating the self and mutual inductances is important because it reduces the design and construction costs. In this paper, the calculation of self-inductance and mutual inductance profiles of TS-HFCGs is carried out using a three dimensional numerical method in the presence of an armature and its dynamic. For this purpose, the Maxwell equations governing the system are expressed in different parts, and then, using the utility software, the equations are solved and the inductances are obtained. In order to validate the results, a computer program is written in MATLAB based on the filamentary method and the results are compared.

    Keywords: Two Stage Helical Generator, Armature Dynamic, Finite Element Method, Inductance Profile, Filamentary Method
  • Ehsan Akbari* Pages 9-18

    The proposed structure of this article is a hybrid wind-solar-storage system with fault tolerance that reduces output power fluctuations and voltage drop in the system caused by faults. In the proposed topology, the solar system is connected to the DFIG through a DC-DC converter, thus eliminating the need for a special inverter for the solar system and reducing the cost. The power management in this system is done using the converters of the rotor section and the DC-DC controller related to the DC link using the phased method, which is why there is no need to use a compensator in the system. The better the control system works, the better and sooner the fault detection and compensation will be done, and this will prevent the system from being damaged and unstable, and will not cause serious damage to the system. In this thesis, the simulation results for two scenarios were investigated. In both scenarios, the active power decreases during 0.3 seconds when a sudden voltage drop occurs, but the reactive power increases due to the compensation of the created error. With the occurrence of an error and a sudden voltage drop in the system, the wind turbine has not reached an unstable state and a sudden increase in torque has not occurred, and the control system has worked well. Therefore, in this research, the proposed system was able to perform fault detection and voltage drop compensation through DC link voltage stabilization and reactive power injection in order to improve the voltage drop. It should be noted that all simulations were done in MATLAB/Simulink software.

    Keywords: Fault Ride-Through (FRT), Renewable Energy, wind, solar, electrical energy storage
  • Ali Kouchpideh, Mohammad Tabrizian*, Hamidreza Shahmirzad Pages 19-27

    Electricity transmission lines in the unstable state have problems such as the increased voltage at the end of the line and loss of stability, and in pregnancy, problems such as voltage drop and loss of transmissible capacity, and in some cases of voltage instability, include transient power fluctuations and instability due to disturbances. These problems are exacerbated by the increase in the length of transmission lines. To solve these problems, the active and reactive voltages and capacities must be controlled momently to reduce line losses and increase power transmission capacity as well as improve reliability and maintain voltage stability the use of FACTS equipment is now expand worldwide and can be studied and proposed for the prospects of Iran's national grid. In this article, a more complete model based on weighted and ranked of different possible events simultaneously and optimally locating two examples of these devices including Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) and Static Reactive Power Compensator (SVC) to improve Available Transfer Capability (ATC) is proposed in 14-bus and 24-bus power networks by the IWO (Invasive Weed Optimization) method and then its results will be compared and evaluated with other optimization methods.

    Keywords: : Flexible AC Transmission System (FACTS), Available Transfer Capability (ATC), Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC), Static Reactive Power Compensator (SVC), Invasive Weed Optimization (IWO) Method
  • MohammadReza Ghasemzadeh, Faramarz Faghihi*, Seyed Babak Mozafari Pages 29-43

    Today, the role of electric energy in creating social welfare and industrial development of human societies is not hidden from anyone. In recent years, comprehensive and complete laws have been compiled and implemented for the production and supply of this energy in the market. What shows up more than ever is the concern of engineers in this field for the production, transmission and uninterrupted supply of electrical energy. The use of efficient equipment with high reliability has led engineers to use gas insulated posts in transmission and distribution networks. The use of gas insulation, while reducing the dimensions, has caused a reduction in transportation costs and installation and commissioning time of this equipment. Although gas insulation equipment requires minimal repairs due to special manufacturing technology and insulation, but the reliability and proper functioning decreases as the life of this equipment increases. Often over time, partial drainage is a defect that occurs in this equipment. This event leads to insulation failure finally, which is an important quantity in assessing insulation conditions. The most common causes of partial discharge in gas substations are three factors: conductor electrode protrusion, Existence of void in insulation and free particles suspended in gas pressurized enclosure. In this paper, studies related to the factors affecting the insulation failure of GIS substations and its timely detection methods, based on the benefit of existing articles and research.

    Keywords: Partial discharge, Gas insulation, Insulation failure, Free particles, Insulation void
  • Syyed Mojtaba Hosseini Bafqi, Hamidreza Akbari*, Syyed Amin Saeid Pages 45-55

    This deals with the separation of the insulation model from the coil ladder network model in order to obtain the insulation losses of the coil in fast transients. Ladder network model or RLC Ladder Network (RLC) is introduced as a coil fast transient model for studying fast transient phenomena at high frequencies. In this study, the coil insulation model is separated from the RLC model and all circuit relationships related to this model are rewritten. The electrical parameters of the insulation are calculated by the substitution method in the resonant circuit. The single-phase windings of the 6KV induction machine are modeled with the help of the proposed model and by simulation in the Ansys Maxwell software; the voltage distribution waveform, the insulation loss coefficient, and the insulation loss at different points of the wire are shown. In the following, the voltage distribution waveform of the nodes, the current passing through the coils, the voltage on the coils and the power losses in the coils are compared by two classical RLC models and the proposed model. In this study, according to the separation of insulation losses from winding losses in fast transients and at high frequencies, the proposed model can be used as a suitable tool to achieve more accurate responses of fast transient phenomena.

    Keywords: power coils, insulation loss coefficient, fast transient, insulation model
  • Ebrahim Salary*, Sajad Sabzi Pages 57-70

    In this paper, a DC/DC converter with high gain voltage for application in photovoltaic (PV) system is suggested. The proposed structure has the advantages of the simplicity of the structure, the use of only one controllable semiconductor switch, direct connection between the input source and the load, suitable voltage gain and optimal performance in tracking the maximum power in photovoltaic systems. One of the most important features of the proposed structure is the series placement of the output capacitor and the main source. In other words, the voltage source has a short path to feed the load compared to conventional step-up converters. Theoretical analyzes are presented to investigate the performance and design of the power circuit in the continuous conduction state. To confirm the optimal performance in the photovoltaic system, the simulation results have been evaluated in MATLAB/SIMULINK software. Also, a 100 W laboratory sample of the proposed converter was made.

    Keywords: DC, DC converter, voltage boost, partial power processing, photovoltaic system