فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال بیست و یکم شماره 2 (پیاپی 78، تابستان 1402)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال بیست و یکم شماره 2 (پیاپی 78، تابستان 1402)

  • جلد اول
  • تاریخ انتشار: 1402/06/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محبوبه اعتمادی زاده، مریم رمضانی *، حمید فلقی صفحات 75-91

    سرعت افزایش سطح نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکه قدرت و ماهیت تصادفی این منابع، نحوه بهره برداری و طراحی این شبکه ها را دستخوش تغییر کرده که مدیریت توان راکتیو در شبکه های توزیع از این دسته هستند. استفاده از این منابع در شبکه های توزیع بدون چالش نیست و عدم مدیریت بهینه توان راکتیو ممکن است که بهره وری های اقتصادی برای شبکه به همراه نداشته باشد. سیستم های ذخیره ساز انرژی، پتانسیل حل این مشکل را دارند؛ لذا در این مقاله، مدیریت توان راکتیو در یک ریزشبکه متصل به شبکه اصلی با درنظرگرفتن منابع تولید پراکنده (DG)، سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی (BESS) و تجهیزات جبران کننده توان راکتیو گسسته شامل بانک های خازنی با درنظرگرفتن عدم قطعیت در بار شبکه و تولید توان نیروگاه بادی و خورشیدی انجام شده است. نهایتا کارایی روش بیان شده با انجام مطالعات عددی بر روی شبکه های توزیع 33 و 69شینه IEEE و در محیط نرم افزار بهینه سازی GAMS پیاده سازی گردیده است.

    کلیدواژگان: بانک های خازنی، پخش بار احتمالی، سیستم های ذخیره ساز انرژی، عدم قطعیت، مدیریت توان راکتیو، منابع تولید پراکنده
  • حامد بدرسیمایی، رحمت الله هوشمند *، صغری نوبختیان صفحات 92-102

    حمله تزریق داده غلط (FDIA) یک تهدید سایبری مخرب برای عملکرد اقتصادی بازار های انرژی الکتریکی در شبکه های هوشمند است. یک مهاجم سایبری می تواند با پیاده سازی یک FDIA و با نفوذ در معاملات مجازیبازارهای انرژی الکتریکی، از طریق دستکاری قیمت برق به سود مالی گزافی دست پیدا کند. در این مقاله، روش جدیدی در مساله برنامه ریزی یک FDIA به صورت کاملا مخفی و با هدف دستیابی به بیشترین سود مالی از دیدگاه یک مهاجم سایبری مشارکت کننده در معاملات مجازی در دو بازار روز پیش (DA) و زمان حقیقی (RT) ارایه شده است. یک فرضیه رایج که در مطالعات موجود روی FDIAs در مقابل بازارهای برق صورت گرفته، این است که مهاجم، اطلاعات کاملی از شبکه هوشمند در اختیار دارد. اما واقعیت این است که مهاجم، منابع محدودی دارد و به سختی می تواند به همه اطلاعات شبکه دسترسی پیدا کند. این مقاله روش مقاومی را در طراحی استراتژی حمله با شرایط اطلاعات شبکه ناقص پیشنهاد می کند. به طور خاص فرض گردیده که مهاجم نسبت به ماتریس های مدل کننده شبکه دارای عدم قطعیت است. اعتبار روش پیشنهادی بر اساس سیستم معیار 14- باس IEEE و با استفاده از ابزار Matpower سنجیده شده است. نتایج عددی، موفقیت نسبی حمله پیشنهادی را در حالت های از درجه مختلف اطلاعات ناقص تایید می کنند.

    کلیدواژگان: بازار انرژی الکتریکی، حمله سایبری، حمله تزریق داده غلط، شبکه هوشمند، عدم قطعیت
  • احمد شیرزادی، آرش دهستانی کلاگر *، محمدرضا علیزاده پهلوانی صفحات 103-111

    تا کنون مطالعات جامع و گسترده‎ای بر روی موتور DC بدون جاروبک (BLDC) صورت گرفته که بخشی از این مطالعات، ناظر بر تخمین پارامترهای تابع انتقال این موتور می‎باشد. تخمین پارامترهای تابع انتقال موتور BLDC امری ضروری جهت بررسی عملکرد موتور و پیش‎بینی رفتار آن است؛ بنابراین به یک روش تخمین پارامتر کارآمد، دقیق و قابل اعتماد احساس نیاز می شود. در این مقاله با استفاده از الگوریتم ازدحام گروه ذرات (PSO)، مسیله تخمین پارامترهای تابع انتقال مجموعه موتور BLDC و اینورتر مربوط به این موتور، حل شده است. نتایج حاصل از به کارگیری این الگوریتم با نتایج سایر الگوریتم های بهینه‎سازی فراابتکاری مقایسه شده و بررسی این نتایج نشان داده که الگوریتم PSO برای حل مسیله تخمین پارامتر تابع انتقال، یک روش کارآمد، دقیق و قابل اعتماد است.

    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه‎سازی ازدحام گروه ذرات، موتور DC بدون جاروبک، تابع انتقال، تخمین پارامتر
  • علی اکبر نیکوکار *، حمیدرضا گودرزی، علی ایلون کشکولی صفحات 112-120

    کاهش مصرف انرژی به وسیله خاموش کردن فرستنده/ گیرنده در واحدهای شبکه نوری، رایج ترین راه حل ذخیره سازی انرژی در شبکه نوری منفعل مبتنی بر گیگابیت می باشد. محاسبه مدت زمان خاموشی فرستنده/ گیرنده در واحد نوری، اساسی ترین چالش در حوزه ذحیره سازی است؛ زیرا کم یا زیادشدن مدت زمان یادشده علاوه بر ذخیره سازی انرژی بر کیفیت خدمات نیز تاثیر می گذارد. در این مقاله با استفاده از روش کاهش گرادیان که نوعی الگوریتم بهینه سازی تکرارشونده است، مکانیسم یافتن نقاط ماکسیمال موضعی مدت زمان خاموشی فرستنده/ گیرنده با درنظرگرفتن سطح کیفی خدمات ارایه شده است. در روش ذکرشده، علاوه بر دقت و سرعت همگرایی، محدودیت افزایش بسیار زیاد حجم داده وجود نخواهد داشت. نوع ترافیک، تاریخچه درخواست های پهنای باند، وضعیت صف در واحد نوری و مدت زمان تاخیر قابل تحمل در کیفیت خدمات، پارامترهای ورودی الگوریتم می باشند. تاریخچه درخواست ها و پارامترهای یادشده به عنوان داده های آموزش ماشین استفاده شده است. شبیه سازی انجام شده نشان داد که الگوریتم ارایه شده، پارامترهای سطح خدمات شامل تاخیر بسته ها، نرخ ازدست رفتن بسته ها، و توان عملیاتی سیستم را در سطح قابل قبولی حفظ کرده و قادر به ذخیره سازی انرژی در واحدهای شبکه نوری تا 17% می باشد.

    کلیدواژگان: ذخیره سازی انرژی، شبکه منفعل نوری، GPON، کاهش گرادیان، تضمین کیفیت خدمات
  • صهیب اژدری *، رحمت الله میرزایی صفحات 121-128

    باتری های لیتیوم- یونی به دلیل داشتن چگالی بالا برای ذخیره سازی انرژی و توان در ایستگاه های شارژ سریع، کاربرد فراوانی دارند. نحوه شارژشدن باتری های لیتیومی بسیار حایز اهمیت است؛ چرا که ساختار آنها به گونه ای است که به گرما بسیار حساس هستند. زمانی که از شیوه های شارژ سریع برای شارژ باتری ها استفاده می شود، گرمای قابل توجهی تولید می شود که این گرما ناشی از تلفات اهمی باتری و واکنش های داخلی آن است. شارژ سریع، زمان شارژشدن باتری را به شدت کاهش می دهد؛ اما ممکن است به ساختار آن آسیب بزند. شیوه های مختلفی برای شارژ سریع ارایه شده که هر یک، مزایا و محدودیت های خود را دارند. با اعمال تغییراتی در شیوه شارژ جریان ثابت چندمرحله ای تلاش شد تا علاوه بر کاهش زمان شارژشدن، از آسیب دیدن باتری جلوگیری شود. این شیوه بهبودیافته قادر است تا در حالت هایی که اثرات دمایی قابل دفع باشد مانند زمانی که سیستم تهویه وجود دارد، زمان شارژ را تا حد امکان کاهش دهد.

    کلیدواژگان: باتری لیتیوم- یونی، اثرات دمایی، شارژ سریع، تخمین سطح شارژ
  • امیرحسین مهدوی *، حسین میارنعیمی، محسن جوادی صفحات 129-137

    نسل پنجم شبکه اینترنت برای رفع محدودیت پوشش ارتباطی مناطق وسیع به وجود آمده است. از چالش های مهم اینترنت نسل پنجم، ساخت اسیلاتورهای متعامد در بازه وسیع فرکانسی بالا می باشد. خطای فاز و عدم تعادل دامنه سبب کاهش نسبت بازگشت تصویر می شود که بر اندازه بردار خطای ارتباطی تاثیر می گذارد. فازهای متعامد به وسیله فیلتر چندفازی یک مرحله ای با مقاومت های متشکل از چهار ماسفت نوع N در حالت تریود، تولید می شود که هر یک از چهار سر گیت ماسفت به وسیله یک ولتاژ تنظیم می گردد. فیدبک مدار دایما فرکانس مرکزی فیلتر چندفازی را متناسب با فرکانس ورودی با تغییر مقاومت ماسفت ها تنظیم می کند. در این پژوهش برای نخستین بار هر بلوک مداری معادل سازی ریاضی شده و سپس با ترسیم این بلوک های ریاضی در محیط سیمولینک متلب، پاسخ بهینه برای طراحی این مدار استخراج گردید. همچنین مزیت دیگر این پژوهش، استخراج کامل معادلات ریاضی حاکم بر مدار می باشد. بر اساس پاسخ به دست آمده در محیط سیمولینک و معادلات ریاضی اثبات شده، مدار فوق در محیط نرم افزار طراحی سیستم پیشرفته با پارامترهای دقیق در بازه فرکانسی 2 تا 6 گیگاهرتز و فرکانس مرکزی 4 گیگاهرتز شبیه سازی شد. کسری پهنای باند در این مدار به 100% با خطای فاز حدود یک درجه رسید.

    کلیدواژگان: اسیلاتور متعامد، خطای فاز، سلول گیلبرت، فیلتر چندفازی
|
  • mahboobeh etemadizadeh, maryam Ramezani *, H. Falaghi Pages 75-91

    The increasing rate of distributed generation resources expansion into power systems and the random nature of these resources have altered the operation and design of these networks, and reactive power management in distribution networks belongs to this category. The use of these resources in distribution networks is not without challenges and the lack of optimal management of reactive power may not bring economic efficiency for the network. Energy storage systems have the potential to solve this problem. Therefore, in this article, reactive power management in a microgrid connected to the main grid, taking into account distributed generation sources, energy storage systems and discrete reactive power compensating equipment, including capacitor banks, taking into account uncertainty in network load and Wind and solar power generation has been done. Finally, the efficiency of the method is demonstrated by numerical examinations on the distribution networks of 33 and 69 IEEE buses and in the GAMS optimization software.

    Keywords: Probabilistic load flow, reactive power optimization, distributed generation resources, energy storage system, capacitor banks, uncertainty
  • Hamed Badrsimaei, R. Hooshmand *, Soghra Nobakhtian Pages 92-102

    False data injection attack (FDIA) is a destructive cyber threat to the economic performance of electricity markets in smart grids. A cyber attacker can make a huge financial profit by implementing an FDIA through penetrating the virtual transactions of the electricity markets and manipulating electricity prices. In this paper, a new approach to planning an absolutely stealthily FDIA is presented with the aim of achieving maximum financial profit from the perspective of a cyber attacker participating in virtual transactions from two markets of day-ahead (DA) and real-time (RT). A common hypothesis in studies of FDIAs against electricity markets is that the attacker has complete information about the smart grid. But the fact is that the attacker has limited resources and can hardly access all the network information. This paper proposes a robust approach in designing an attack strategy under incomplete network information conditions. In particular, it is assumed that the attacker has uncertainties about the network modeling matrices. The validity of the proposed method is evaluated based on the IEEE 14-bus standard system using the Matpower tool. Numerical results confirm the relative success of the proposed attack in cases of varying degrees of incomplete information.

    Keywords: Electricity market, cyber attack, false data injection attack, smart grid, uncertainty
  • Ahmad Shirzadi, Arash Dehestani Kolagar *, Mohammad Reza Alizadeh Pahlavani Pages 103-111

    So far, comprehensive and extensive studies have been conducted on the brushless DC motor (BLDC), and a part of these studies focuses on the estimation of the parameters of the transfer function of this motor. Estimation of BLDC motor transfer function parameters is essential to study motor performance and predict its behavior. Therefore, an efficient, accurate and reliable parameter estimation method is needed. In this article, the problem of estimating the parameters of the transfer function of the inverter-fed BLDC motor set has been solved using particle swarm algorithms (PSO). The results of using this algorithm have been compared with the results of other optimization algorithms. The comparison of these results has shown that the PSO algorithm is an efficient, accurate and reliable method for solving the transfer function parameter estimation problem.

    Keywords: Particle swarm optimization algorithm, brushless DC motor, transfer function, parameter estimation
  • AliAkbar Nikoukar *, Hamidreza Goudarzi, ali iloon kashkooly Pages 112-120

    Doze and sleep mechanisms are the most common energy-saving solution in GPON networks. Sleep duration is the critical value in the energy-saving domain, and it will affect the QoS metrics with inappropriate value. In this paper, a new energy-saving mechanism is proposed using an optimal point based on gradient descent that calculates sleep duration and keeps QoS metrics acceptable. The historical value of average delay and packet, drop ratio, ONU buffer, and bandwidth request parameters are used as input, and the sleep duration value is calculated. The simulation results show that the proposed method saves up to 17% energy in GPON and keeps the network’s QoS in an acceptable domain.

    Keywords: Energy-saving, GPON, optimal point, gradient descent
  • Sohaib Azhdari * Pages 121-128

    Lithium-ion batteries are extensively used in fast charging stations because of their high density of energy storage and power. It is critical to know how to charge lithium batteries since their structure is very sensitive to heat. When using fast charging techniques for charging batteries, considerable heat is generated. This heat is caused by the ohmic losses of the battery and its internal reactions. While fast charging reduces the charging time of the battery, it may damage its structure. There are various methods of fast charging. Each has its advantages and limitations. By applying changes to the multi-stage constant current charging method, in addition to reducing the charging time, attempts were made to prevent damage to the battery. This improved method can deal with cases where temperature effects are removable, such as when there is a ventilation system. It minimizes charging time as much as possible.

    Keywords: Lithium-ion battery, thermal side reaction, fast charging method, state of charge estimation
  • Amir Hossein Mahdavi *, Hossein Miar Naimi, Mohsen Javadi Pages 129-137

    The 5G network has been created to solve the limitation of communication coverage in large areas. One of the challenges of the 5G is the construction of quadrature oscillators in a wide range of high frequencies. Phase error and amplitude imbalance cause a decrease in the image rejection ratio (IRR), which affects the communication error vector magnitude (EVM). The quadrature phases are generated by a one-stage poly-phase filter (PPF) whose resistors consist of four N-type MOSFETs in triode mode, each of its four gate ends is set by a voltage. The feedback circuit constantly adjusts the center frequency of the PPF according to the input frequency by changing the resistance of the MOSFETs. In this research, the circuit is simulated in the advanced design system software environment in the frequency range of 2 to 6 GHz with a central frequency of 4 GHz, which has reduced the quadrature phase error to less than 1 to 9 degrees. Then, the governing mathematical equations of the circuit were extracted and the network function of the circuit was designed in the Simulink MATLAB environment. The main advantage of the Simulink method is the high speed of simulation.

    Keywords: Gilbert cell, phase error, PPF, quadrature oscillators