فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 46، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • امیر قائدی*، رضا صداقتی، مهرداد محمودیان صفحات 2-17

    به منظور کاهش ماهیت عدم قطعیت توربین های جریان جزر و مدی متصل به سیستم قدرت حجیم، باید از سیستم های ذخیره انرژی با ظرفیت بالا استفاده کرد. در میان سیستم های ذخیره سازی انرژی گوناگون، باتری های جریان ردوکس وانادیوم با ظرفیت بالا را می توان در سیستم های قدرت استفاده کرد. در این مقاله، یک تحلیل اقتصادی انجام شده و تاثیر باتری های ردوکس وانادیوم بر سیستم قدرت دربرگیرنده توربین های جزر و مدی با در نظر گرفتن اثر قابلیت اطمینان ارزیابی گردیده است. برای این منظور، یک مدل قابلیت اطمینان چندحالته برای توربین های جریان جزر و مدی متصل به واحدهای باتری ایجاد شده است. مدل قابلیت اطمینان چندحالته برای مطالعه کفایت سیستم های قدرت حاوی توربین های جزر و مدی در ارتباط با باتری های ردوکس وانادیوم استفاده می شود. در مدل قابلیت اطمینان پیشنهادی، نرخ شکست اجزای تشکیل شده و تغییر در توان تولیدی ناشی از تغییر در سرعت جریان جزر و مدی در نظر گرفته می شود. از روش خوشه بندی فازی c-means و شاخص Xie-Beni برای تعیین تعداد بهینه خوشه ها و احتمال وجود آن ها در مدل قابلیت اطمینان سیستم شامل توربین های جریان جزر و مدی و باتری های ردوکس وانادیوم استفاده شده است. نتایج عددی سیستم های تست قابلیت اطمینان Roy-Billinton و IEEE برای مطالعه اثر توربین های جریان جزر و مدی و باتری های ردوکس وانادیوم بر قابلیت اطمینان سیستم قدرت و بررسی اثربخشی مدل پیشنهادی ارزیابی می شوند.

    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، توربین های جزر و مدی نوع جریانی، باتری ردوکس وانادیوم، خوشه بندی فازی c-means، شاخص XB
  • هادی افکار*، مصطفی اسماعیلی صفحات 18-29

    پیشرفت های اخیر در حوزه انرژی های تجدیدپذیر همراه با افزایش تقاضا و نیاز به انرژی پاک و ارزان، منجر به گرایش فزاینده به سمت منابع تولید پراکنده، به ویژه سلول های خورشیدی، در شبکه های توزیع نیروی برق شده است. علاوه بر این، با توسعه سریع ادوات الکترونیکی از قبیل رایانه ها، تلویزیون ها و شارژرهای تلفن همراه در سمت مصرف کننده و همچنین استفاده از ادوات الکترونیک قدرت مانند مبدل ها در بخش صنعتی، کیفیت توان در شبکه های توزیع نیروی برق با چالش جدی مواجه شده است. بنابراین توجه به جبران سازی بار در شبکه های توزیع برق بسیار مهم است. در این مقاله، استفاده از مبدل رابط شبکه PV برای جبران سازی کامل بار در شبکه توزیع سه فاز چهارسیمه پیشنهاد شده است. مبدل پیشنهادی از یک اینورتر یک طبقه برای اتصال سلول های خورشیدی به شبکه تشکیل شده است. ردیابی نقطه توان حداکثر سلول های خورشیدی و تزریق این توان به شبکه همراه با جبران سازی کامل بار توسط اینورتر پیشنهادی انجام می شود. برای تحقق این اهداف، یک استراتژی کنترلی جدید پیشنهاد می شود. شبیه سازی به کمک نرم افزار MATLAB/SIMULINK برای ارزیابی عملکرد ساختار و استراتژی کنترلی پیشنهادی برای مبدل رابط شبکه PV انجام می شود. نتایج شبیه سازی برای یک سیستم توزیع سه فاز چهارسیمه، عملکرد مطلوب ساختار و استراتژی کنترلی پیشنهادی را در جبران سازی کامل بار غیرخطی، جبران سازی توان راکتیو، حذف هارمونیک جریان بار و تزریق حداکثر توان PV به شبکه نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مبدل رابط شبکه PV، جبران سازی کامل بار، شبکه توزیع نیروی برق سه فاز چهارسیمه
  • مجید کشاورز، نوشین بیگدلی، عارف شاه منصوریان* صفحات 30-43

    این مقاله یک استراتژی مدیریت انرژی جدید (EM S) برای خودروهای الکتریکی هیبریدی با منابع انرژی سلول سوختی/باتری/ابرخازن (FCHEV) ارایه می کند. برای بهبود ماندگاری و مصرف سوخت سیستم سلول سوختی در FCHEV، سیستم مدیریت انرژی پیشنهادی از یک استراتژی کنترلی حلقه بسته استفاده کرده است که ترکیبی از کنترل کننده منطق فازی (FLC) و یک مدل مبتنی بر جداسازی فرکانس مبتنی بر فیلتر پایین گذر تطبیقی و روش های تبدیل موجک است. عدم قطعیت به عنوان یک ابزار قدرتمند برای طراحی استراتژی های انعطاف پذیر با استفاده از کنترل کننده منطق فازی نوع دو بر اساس سطح شارژ سیستم های ذخیره کننده توان مورد استفاده قرارمی گیرد. علاوه بر این، سیستم کنترل مبتنی بر جداسازی فرکانس طراحی شده، توان مورد نیاز را برای تامین توسط سیستم های سلول سوختی، باتری و ابرخازن با توجه به ویژگی های فردی آن ها و محدودیت نوسانات توان در سیستم سلول سوختی به سه بخش فرکانسی بهینه جدا می کند. در نهایت، یک تست عملکرد پویا از شبیه ساز ADVISOR تحت چرخه تست خودروی سبک جهانی (WLTC) برای مقایسه استراتژی پیشنهادی با استراتژی های مختلف استفاده شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، استراتژی پیشنهادی، ایمنی ابر خازن و باتری را تضمین کرده و درحالی که حداکثر مصرف هیدروژن را تا 6/14 درصد نسبت به استراتژی های مختلف در شرایط رانندگی مشابه کاهش می دهد، دوام و ماندگاری سلول سوختی را نیز بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: خودروی الکتریکی هیبریدی، استراتژی مدیریت انرژی، روش های کنترل تطبیقی، کنترل کننده منطق فازی نوع دو، مصرف سوخت اقتصادی
  • علیرضا رئیسی* صفحات 44-53

    تولید برق از اختلاف فشار داخل خطوط انتقال آب از جمله موضوعات جدید در زمینه انرژی های تجدیدپذیر است که با جایگزین کردن میکروهیدروپاور ها به جای شیرهای فشارشکن محقق می شود. بدین منظور تحقیقاتی گسترده ای برای ارزیابی فنی و اقتصادی احداث میکروهیدروپاور ها بر روی نقاط مختلف خطوط انتقال آب انجام شده است. چالش اصلی در مطالعات انجام شده این است که این مطالعات قابل تعمیم به نقاط دیگر نیستند؛ به عبارت دیگر با توجه به اینکه پارامترهای هیدرولیکی خطوط و شرایط بهره برداری آن ها کاملا متفاوت است، هر خط نیاز به امکان سنجی و مطالعات جداگانه دارد. بنابراین در این مقاله، نخست مراحل مختلف طراحی یک هیدرو پاور از دیدگاه فنی و دیدگاه اقتصادی شرح داده خواهد شد، سپس این مراحل برای طراحی میکرو هیدروپاور های یک مطالعه موردی، خط انتقال آب کوهرنگ - شهرکرد انجام خواهند شد. طراحی میکروهیدروپاور در این مقاله با تابع هزینه نسبت درآمد به سرمایه اولیه انجام خواهد شد. نتایج طراحی ها برای سناریو های مختلف اهمیت مطالعه تغییرات دربی روزانه را که ممکن است دستخوش تغییرات اقلیمی شود نشان می دهد. همچنین نتایج نشان می دهد که با انتخاب توربین کراس فلو برای نقاطی که تغییرات دبی زیادی دارند، بیشترین مقدار شاخص سود به سرمایه گذاری 92/1 به دست می آید که منجر به تولید 2742000 کیلووات ساعت انرژی در سال می شود. در شرایط هیدرولیکی مشابه، با انتخاب توربین تورگو، مقدار این شاخص 34/1 و تولید انرژی سالانه 2141000 کیلووات ساعت است.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، نیروگاه برق آبی، ارزیابی فنی، ارزیابی اقتصادی
  • سید رضا موسوی اقدم*، امین خلوصی صفحات 54-67

    این مقاله طراحی های روتور تغییریافته برای موتورهای DC بدون جاروبک V و Flat شکل جهت کاهش ریپل گشتاور را ارایه می کند. برای درک عمیق ویژگی های طراحی، مشخصات تولید گشتاور در ابتدای مقاله تشریح شده است. با بررسی و مقایسه پارامترهای عملکردی شامل گشتاور کاگینگ، چگالی شار فاصله هوایی، نیروی ضدمحرکه و گشتاور متوسط، این مقاله توضیح می دهد که چگونه ریپل گشتاور از شکل دهی فاصله هوایی و ایجاد موانع خاص در مسیر مغناطیسی روتور متاثر بوده و کاهش می یابد. در ابتدا موتورهای DC بدون جاروبک V شکل مرسوم مورد بررسی قرار می گیرند. آنالیز حساسیت برای شکل دهی و ایجاد موانع در ساختار روتور به کار گرفته می شود. سپس، تمام نتایج برای هر دو مدل V شکل مرسوم و پیشنهادی مورد مقایسه قرار می گیرند. متعاقب آن، ریپل گشتاور بدون اثرگذاری روی سایر پارامترهای عملکردی به طور موثر کاهش می یابد. در ادامه کار، موتور DC بدون جاروبک Flat شکل مورد بررسی قرار می گیرد. با انجام آنالیز حساسیت، فاصله هوایی شکل دهی شده و موانع ایجاد می شوند. مشابه با طراحی V شکل، طراحی Flat شکل پیشنهادی به طور موثر ریپل گشتاور را در مقایسه با طراحی مرسوم کم می کند. نتایج با استفاده از آنالیز المان محدود استخراج شده و اثربخشی طراحی های پیشنهادی در هر دو موتور DC بدون جاروبک V و Flat شکل را تایید می کنند.

    کلیدواژگان: موتور DC بدون جاروبک، چگالی شار مغناطیسی، ساختار روتور، ریپل گشتاور، اعوجاج هارمونیک کل
  • مجید غنی زاده، سیدرضا موسوی اقدم*، مجید حسین پور صفحات 68-79

    این مقاله یک ساختار درایو تغییریافته را برای موتورهای سوییچ رلوکتانس با در نظر گرفتن راهکار کنترل مستقیم گشتاور معرفی می کند. در ساختار مبدل پیشنهادی، توپولوژی های اینورتر معمول با تعدادی اجزای اضافی مورد استفاده قرار می گیرند تا درایو موتور سوییچ رلوکتانس از نظر اقتصادی باصرفه باشد. همانند درایوهای با اینورتر مرسوم، معرفی یک ساختار کلی جدید که از نظر هزینه کلی و قابلیت کنترل بتواند مناسب باشد، یکی از چالش های خیلی مهم در دو دهه اخیر در حوزه موتورهای سوییچ رلوکتانس است. استفاده از چنین اینورترهای سه فاز مرسوم به جای مبدل های انحصاری موتور سوییچ رلوکتانس، به دلیل هزینه کم و در دسترس بودن، مورد بررسی قرار گرفته و به طور موثر در این مقاله پیاده سازی شده است. مطالعه نشان می دهد که درایو کردن موتورهای سوییچ رلوکتانس با استفاده از اینورترهای مرسوم احتمالا به عملکرد گشتاور بالا منجر می شود. در این مقاله، دو ساختار مبدل جدید بر پایه اینورترهای تک فاز و سه فاز مرسوم برای استفاده در موتورهای سوییچ رلوکتانس چهارفاز معرفی می شوند. به علاوه، راهکار کنترل مستقیم گشتاور جهت کاهش موثر ریپل گشتاور به کار گرفته می شود. نتایج، اثربخشی ساختار درایو پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: موتور سوئیچ رلوکتانس، مبدل، اینورتر سه فاز، کنترل مستقیم گشتاور، ریپل گشتاور
  • علی حسینی اصفهانی، مهدی علی احیایی*، علی حسنی جوشقانی، محمدمهدی نجفی زاده صفحات 80-99

    محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و مشکلات ناشی از انتشارات گازهای گلخانه ای، توجه بیش از پیش به انرژی های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی خورشیدی را بر همگان روشن و ضروری کرده است. همچنین افزایش راندمان تجهیزات مربوط به این گروه از انرژی ها باعث افزایش بهره وری، کاهش هزینه سوخت، برق و کیفیت بهتر هوا می شود. هدف این مطالعه طراحی یک هندسه جدید برای توربولاتورهاست که با افزایش عدد ناسلت و افت فشار منطقی، منجر به افزایش راندمان در کلکتورهای خورشیدی، به ویژه در عدد رینولدز بالاتر شود. لذا به این منظور شاخص هیدرولیکی-حرارتی بر اساس افت فشار و عدد ناسلت، تعریف و تغییرات آن بررسی شده است. علاوه بر این، ویژگی های انتقال حرارت و عملکرد نانوسیال های هیبریدی نانولوله کربنی چندجداره-اکسید مس/آب در کسر حجمی 2 تا 6 درصد از نانوذرات در اعداد رینولدز 12000 تا 18000 در لوله جاذب کلکتور خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه به منظور اتصال معادلات سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده می شود. نتایج حاصل از مطالعه برای دو نمونه نوار پیچ خورده با دو شکل هندسی مختلف (1 و 5/0) به ترتیب برای نمونه های A و B مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده حداکثر عملکرد حرارتی در عدد رینولدز 12000 و کسرحجمی 2% برای نوار پیچ خورده در نسبت پیچش 1 برابر 52/3 است؛ درحالی که این میزان هنگام استفاده از نوار پیچ خورده در نسبت پیچش 5/0 برابر 3/3 است. لذا به لحاظ شاخص هیدرولیکی-حرارتی استفاده از نوار پیچ خورده با نسبت پیچش 1 به عنوان حالت بهینه انتخاب می شود.

    کلیدواژگان: توربولاتور پیچ خورده، کلکتور خورشیدی سهموی، نانوسیال هیبریدی، بازده
  • محمدرضا بابایی، قنبرعلی شیخ زاده*، علی اکبر عباسیان آرانی صفحات 100-113

    با توجه به شار حرارتی بالا در تجهیزات الکترونیکی، خنک سازی بهتر این تجهیزات با استفاده از چاه حرارتی میکروکانالی امروزه مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است، اما توجه به کاهش مصرف انرژی یکی از موارد ضروری است که مورد توجه محققان و سازندگان قرار گرفته است. خصوصیات ترموهیدرولیکی و صرفه جویی در انرژی برای نانوسیال هیبریدی حاوی نانوصفحات گرافن-پلاتین با سیال پایه آب در داخل یک چاه حرارتی میکروکانالی منیفولدی برای جریان آرام به صورت عددی برای کسرحجمی های مختلف نانوسیال (02/0=φ، 06/0=φ و 1/0%=φ) و اعدد رینولدز (20 =Re تا 100=Re) بررسی شده است. خواص نانوسیال هیبریدی وابسته به دما در نظر گرفته شد. با توجه به مطالعات انجام شده در این تحقیق، نانوسیال هیبریدی حاوی نانوصفحات گرافن-پلاتین در یک چاه حرارتی میکروکانالی منیفولدی عملکرد انتقال حرارت را بهبود می بخشد. فاکتور یکنواختی خنک کنندگی به عنوان معیاری برای تشخیص مناطق با حرارت بالا با افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی نانوسیال کاهش می یابد. عدد ناسلت (Nu) با افزایش رینولدز و کسر حجمی نانوسیال افزایش می یابد. 10/38= Numax برای 100=Re و 1/0%=φ و 17/24= Numin برای 20 =Re و 0=φ به دست می آید. مقاومت حرارتی با افزایش کسر حجمی نانوسیال و عدد رینولدز کاهش می یابد. با افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی نانوسیال، افت فشار افزایش می یابد. همچنین، در اعداد رینولدز پایین (20=Re)، اختلاف افت فشار در کسر حجمی های مختلف ناچیز است. برای تمام مقادیر کسر حجمی نانوسیال، مقدار معیار ارزیابی عملکرد (PEC) بیشتر از 1 است که نشان دهنده بهبود راندمان چاه حرارتی میکروکانالی منیفولدی با استفاده از نانوسیال است. همچنین برای تمام مقادیر رینولدز، معیار ارزیابی عملکرد با افزایش کسر حجمی افزایش می یابد. PECmax برای 20 =Re و 02/0%=φ به دست می آید. تفاوت چندانی در معیار ارزیابی عملکرد برای کسرحجمی های بالاتر (06/0% و 1/0%) و اعداد رینولدز بالاتر (40 تا 100) وجود ندارد.

    کلیدواژگان: چاه حرارتی میکروکانالی منیفولدی، مشخصات ترموهیدرولیکی، نانوصفحات گرافن-پلاتین، نانوسیال هیبریدی، معیار ارزیابی عملکرد
|
  • Amir Ghaedi *, Reza Sedaghati, Mehrdad Mahmoudian Pages 2-17

    To reduce the uncertainty nature of tidal stream turbines connected to the bulk power system, energy storage systems with high capacity should be used. Among different energy storage systems, vanadium redox flow batteries with large capacity can be used in power systems. In this paper, an economic analysis is performed, and the impact of vanadium redox batteries on the power system containing tidal turbines considering reliability effect is evaluated. For this purpose, a multi-state reliability model is developed for tidal-stream turbines connected to battery units. The multi-state reliability model is used to study the adequacy of the power systems containing tidal turbines in conjunction with vanadium redox batteries. In the proposed reliability model, the failure rate of the composed components and variation in the generated power arisen from variation in tidal current speed are taken into account. Fuzzy c-means clustering technique and Xie-Beni index are utilized to determine an optimal number of clusters and probability of them in the reliability model of the system including tidal stream turbines and vanadium redox batteries. Numerical results of Roy-Billinton and IEEE reliability test systems are evaluated to study the effect of tidal stream turbines and vanadium redox batteries on the reliability of power systems and verify the effectiveness of the proposed model.

    Keywords: Reliability, Tidal-stream-turbines, Vanadium-redox battery, Fuzzy c-means clustering, XB-index
  • Hadi Afkar *, Mostafa Esmaeeli Pages 18-29

    Recent promotions in renewable energy technology along with an increasing demand and the need for clean and cheap energy have led to an increasing trend towards distributed generation resources, especially solar cells, in distribution networks. Moreover, with the rapid development of electronic devices such as computers, televisions, and mobile phone chargers in the consumer sector and the use of power electronic devices such as converters in the industrial sector, the power quality of distribution networks has been seriously threatened. Therefore, it is very important to consider load compensation in distribution networks. In this paper, the use of a PV-grid interface converter for complete load compensation in a four-wire, three-phase distribution network is proposed. The proposed converter consists of a single-stage DC/AC inverter to connect solar cells to the grid. Maximum power point tracking of solar cells and injection of this power into the grid along with complete load compensation are done by the proposed DC/AC inverter. To achieve these aims, a new control strategy is proposed. Simulations wer performed in MATLAB/SIMULINK to evaluate the performance of the proposed structure and control strategy for the PV-grid interface converter. The simulation results for a four-wire, three-phase distribution system indicated complete nonlinear load compensation, reactive power compensation, load current harmonic elimination, and maximum PV power injection into the grid.

    Keywords: PV-grid interface converter, complete load compensation, four-wire three-phase distribution network
  • Majid Keshavarz, Noshin Bigdeli, Aref Shahmansoorian * Pages 30-43

    This paper presents a novel energy management strategy (EMS) for the hybrid electric vehicle with fuel cell/battery/ultra-capacitor energy sources (FCHEV). For improving the durability and fuel economy of the fuel cell system in FCHEV, the proposed EMS utilized a close-loop control strategy that combines fuzzy logic control (FLC) and a frequency decoupling-based model based on an adaptive low-pass filter and wavelet transform methods. Uncertainty as a powerful tool is utilized to design flexible strategies using type-II FLC based on the charge state of power storage systems. Furthermore, the designed frequency decoupling-based control system separates three optimal frequency components of the required power to supply it by fuel cell, battery, and ultra-capacitor systems based on their individual characteristics and limitation of the power fluctuation on the fuel cell system. Finally, a dynamic performance test used the ADVISOR simulator under the World Light Vehicle Test Cycle (WLTC) to compare the proposed strategy with different strategies. According to the simulation results, the proposed strategy ensures the safety of the ultra-capacitor and battery park and improves the durability of the fuel cell while reducing the hydrogen consumption maximum by 14.6% in comparison with different strategies under similar driving conditions.

    Keywords: Hybrid electric vehicle, Energy management strategy, adaptive control methods, type-II fuzzy logic control, Fuel economy
  • Alireza Reisi * Pages 44-53

    The production of electricity from the pressure difference inside the water transmission lines is one of the new issues in the renewable energy fields, which is achieved by replacing pressure relief valves with micro-hydropower.  For this purpose, extensive research has been done for the technical and economic evaluation of the construction of micro-hydropower on different points of water transmission lines. The main challenge in conducted studies is that these studies cannot be generalized to other points. In other words, considering that the hydraulic parameters of the lines and their operating conditions are completely different, so each line needs feasibility and separate studies. To this end, in this paper, different stages of designing micro-hydropower from a technical and economic point of view were described; then, these steps were carried out for a real case study, that is, the Kohrang-Shahrkord water transmission line. The design of micro-hydropower in this paper was done with the cost function of the ratio of income to initial capital. The results of the designs for different scenarios showed the importance of studying the daily flow rate changes that may have been affected by climate change. Also, the results showed that by choosing the Crossflow turbine for the points with large flow rate changes, the highest value of the profit index was obtained at the cost of 1.92, which led to the production of 2742,000 kW-hr of energy per year. In similar hydraulic conditions, with the choice of Torgo turbine, the value of this index was 1.34 and the annual energy production was 2141,000 kW-hr.

    Keywords: Renewable energy, micro-hydropower, technical evaluation, Economic evaluation
  • Seyed Reza Mousavi-Aghdam *, Amin Kholousi Pages 54-67

    This paper presents modified rotor designs for two conventional V- and Flat-type BLDC motors to reduce the torque ripple. For gaining an insight into design features, the torque production characteristics are described at the beginning of the paper. By analyzing and comparing performance parameters including cogging torque, air gap flux density, back EMF, and torque average, the paper tries to describe how the torque ripple can be affected and reduced by shaping the air gap and creating specific holes in the rotor magnetic path. First, the conventional V-type BLDC motor was analyzed. Sensitivity analysis was deployed to shape the air gap and to create holes in the rotor structure. Then, all the results for both conventional and proposed V-type models were compared. Consequently, the torque ripple was effectively reduced without affecting other performance parameters. Next, the Flat-type BLDC motor was considered. Following the sensitivity analysis, the air gap was shaped, and holes were created. Similar to the proposed V-type design, the proposed Flat-type design effectively reduced the torque ripple compared with the conventional design. The results were obtained using finite element analysis; it confirmed the effectiveness of the proposed designs in both V- and Flat-type BLDC motors.

    Keywords: BLDC motor, magnetic flux density, rotor structure, Torque ripple, total harmonic distortion
  • Majid Ghanizadeh, Seyed Reza Mousavi-Aghdam *, Majid Hoseinpour Pages 68-79

    This paper proposes a modified drive structure for switched reluctance motors considering a direct torque control strategy. In the proposed converter structure, standard inverter topologies are used with a few additional components to make the total SRM drive cost-effective. Like drives with conventional inverters, proposing a new general converter structure, appropriate regarding its total cost and controllability, has been one of the most critical challenges of the last two decades for switched reluctance motors. The use of such conventional three-phase inverters instead of SRM (Switched Reluctance Motor) exclusive converters, due to low cost and greater availability, has been analyzed and effectively implemented in this paper. The analysis showed that driving switched reluctance motors using conventional inverters could possibly lead to a high torque performance. In this paper, two new converter structures, based on conventional three and one phase inverters, are presented for a four-phase switched reluctance motor. In addition, the direct torque control strategy is used to reduce torque ripple sufficiently. The results showed the effectiveness of the proposed drive structure.

    Keywords: Switched reluctance motor, converter, three-phase inverter, direct torque control, Torque ripple
  • Ali Hosseini Esfahani, Mehdi Aliehyaei *, Ali Hassani Joshaghani, MohammadMahdi Najafizadeh Pages 80-99

    The limited resources of fossil fuels and the problems caused by greenhouse gas emissions have made it increasingly necessary to pay more attention to renewable energy sources, especially solar energy. Increasing the efficiency of equipment related to this group of energies will increase productivity, decrease fuel costs and electricity, and improve air quality. This study aims to design a new geometry for turbulators which increase efficiency in solar collectors, especially in higher Reynolds number (Re), with an increase in the Nusselt number (Nu) and a decrease in the pressure drop (DP). In this regard, the performance evaluation criterion (PEC) has been defined based on DP and Nu, and its changes have been investigated. Furthermore, the heat-transfer characteristics and performance of water-based CuO-SWCNT hybrid nanofluids (HNF), with volume fractions (ϕ) of 2% to 6% of nanoparticles in the Re = 12000 to 18000, have been investigated in the absorber tube of a solar collector. In order to couple velocity and pressure equations, a simple algorithm is used. Results from the study of two samples of twisted tape (TT) with two different scales (1 and 0.5) are examined for samples A and B respectively. Based on the results, the TT with a scale has the highest efficiency of 1.0 (Re =12000, f = 2% is 3.54) where it is 3.52, while considering a TT with a scale of 0.5 under the same conditions. Therefore, using a TT with a scale of 1 is more desirable from a thermal fluid dynamics point of view.

    Keywords: Twisted-tape turbulator, Parabolic trough solar collector, Hybrid nanofluid, PEC, Efficiency
  • MohammadReza Babaei, GhanbarAli Sheikhzadeh *, AliAkbar Abbasian Arani Pages 100-113

    Due to high heat flux in electronic equipment, the better cooling of these equipment using microchannel heat sink is of interest to many researchers today. However, paying attention to reducing energy consumption is also one of the essential issues that has attracted the attention of researchers and manufacturers.Thermohydraulic characteristics and energy saving of a water-based graphene nanoplatelet-platinum hybrid nanofluid inside a manifold microchannel heat sink for laminar flow have been  investigated numerically for various nanofluid volume fractions (φ=0.02, 0.06, and 0.1%) and Reynolds number (Re=20 to 100). The Properties of hybrid nanofluid were considered temperature-dependent. According to studies conducted in this research, graphene nanoplatelet-platinum hybrid nanofluid in a manifold microchannel heat sink improves heat transfer performance. Cooling uniformity factor as a criterion for diagnosing of hotspot regions decreases with an increase in Reynolds number and nanofluid volume fraction. Nusselt number (Nu) increases with an increase in  the Reynolds and nanofluid volume fraction. Numax=38.10 is obtained for Re=100 and φ=0.1%  and Numin=24.17 is obtained for Re=20 and φ=0. Thermal resistance decreases with an increase in nanofluid volume fraction and Reynolds number. With an increase in Reynolds number andnanofluid volume fraction, pressure drop increases. Also, at low Reynolds numbers (Re=20), pressure drop differences in different volume fractions are insignifcant. For all nanofluid volume fraction values, the performane evaluation criterion (PEC) value is greater than 1, which indicates the improvement of manifold microchannel heat sink efficiency using nanofluids. Also, for all Reynolds values, the performance evaluation criterion with an increase in volume fraction increases. PECmax for Re=20 and φ= 0.02% is achieved. There is no significant difference in the performance evaluation criterion for higher volume concentrations (0.06% and 0.1%) and higher Reynolds numbers (40 to 100).

    Keywords: Manifold microchannel heat sink, thermohydraulic characteristics, graphene nanoplatelet – platinum (GNP-Pt), Hybrid nanofluid, Performance evaluation criterion (PEC)