فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال چهاردهم شماره 3 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی قطبی ملکی، رضا محمدی چبنلو*، حمید جوادی صفحات 1-16

    پدیده بازیابی تاخیری ولتاژ ناشی از خطا (FIDVR [i]) در شبکه هایی با ضریب نفوذ بالای بارهای موتوری پدیدار می شود؛ زیرا افزایش توان راکتیو درخواستی بارهای موتوری بعد از رفع خطا از بازیابی سریع ولتاژها جلوگیری می کند. حذف بار یکی از روش های موثر مقابله با پدیده FIDVR است که سبب نزدیک شدن میزان تقاضا به تولید توان راکتیو می شود. در این مقاله یک روش ناحیه گسترده ارایه می شود که براساس شرایط شبکه و بارها اقدام به حذف بار می کند. با توجه به اینکه شاخص های معرفی شده برای مشخص کردن مکان و مقدار حذف بار از ولتاژ شین ها، جریان بارها و درایه های ماتریس امپدانسی شبکه تشکیل شده اند؛ بنابراین، روش پیشنهادی قادر به حذف موثر بارها است. پروسه تخمین ولتاژ ابزار مهمی است که در روش پیشنهادی از آن بهره گرفته می شود و بر پایه پخش بار گوس-سایدل تعمیم یافته و مدل درجه سه موتور القایی تعریف شده است. این ابزار، روش پیشنهادی را قادر می سازد تاثیر حذف بارهای پیشنهادی بر میزان بازیابی ولتاژ شین ها را متوجه بشود و از اعمال موارد غیرضروری جلوگیری کند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده خطای زیر 2 درصد در پروسه تخمین ولتاژ و همچنین، کاهش 17 درصدی مقدار بار قابل حذف نسبت به روش های مرسوم است. 

    کلیدواژگان: بازیابی تاخیری ولتاژ ناشی از خطا، پخش بار گوس-سایدل، حذف بار، تخمین ولتاژ، شبکه هوشمند
  • محمد شابدین، مهدی بانژاد*، یاسر دامچی صفحات 17-34
    جزیره ای شدن یکی از چالش های مهم در شبکه های قدرت در حضور تولیدات پراکنده است که به دلیل احتمال آسیب به بهره برداران، تجهیزات شبکه و مصرف کنندگان، یک حادثه نامطلوب محسوب می گردد. از این رو ضروری است جزیره ای شدن به سرعت تشخیص داده شده و نسبت به وضعیت اتصال واحدهای تولیدکننده محلی در شبکه تصمیم گیری گردد. در این مقاله، یک روش غیرفعال تشخیص جزیره با استفاده از مشخصه افتی فرکانسی لحظه ای مبتنی بر آستانه تطبیق پذیر پیشنهاد می شود. حد آستانه پیشنهادی بسته به شرایط مورد مطالعه به منظور تشخیص جزیره از تغییرات بار، کلیدزنی بانک خازنی، راه اندازی موتور و انواع اتصال کوتاه به صورت دینامیکی تغییر می کند. برای ارزیابی روش پیشنهادی از دو شبکه فشار متوسط Cigre و 34 شین IEEE استفاده می شود. شبیه سازی ها در نرم افزار Digsilent و پیاده سازی روش پیشنهادی در نرم افزار MATLAB انجام می گردد. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که تشخیص جزیره با دقت مناسب در مدت زمان کوتاه از سایر اغتشاشات در حضور منابع تولید پراکنده بادی، خورشیدی و دیزل ژنراتور، به درستی انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: تشخیص جزیره، آستانه تطبیق پذیر، روش غیرفعال، مشخصه افتی فرکانسی لحظه ای
  • مینا حقیقت، مهدی نیرومند*، حسین دهقانی تفتی صفحات 35-46
    نیروگاه های فتوولتاییک به صورت سنتی برای تولید حداکثر انرژی الکتریکی از الگوریتم های ردیابی نقطه بیشینه توان (MPPT) استفاده می کنند؛ با این حال، با افزایش نیروگاه های فتوولتاییک نصب شده به شبکه، اپراتورهای سیستم قدرت با چالش های جدیدی مانند اضافه بار، اضافه ولتاژ و عملکرد در هنگام اختلال ولتاژ شبکه مواجه شده اند؛ درنتیجه، استانداردها و کدهای شبکه در جهت سیستم های فتوولتاییک کنترل پذیرتر و سازگارتر با شبکه به روز رسانی شده اند. برای ارایه عملکردهای مختلف پشتیبانی از شبکه، مانند پاسخ فرکانسی و پشتیبانی ولتاژ، الگوریتم کنترل تولید توان ثابت (CPG) توسط کدهای شبکه وضع شده است. به همین منظور، الگوریتم های MPPT با الگوریتم های ردیابی نقطه توان انعطاف پذیر (FPPT) جایگزین شده اند. این مقاله یک الگوریتم برای کنترل سیستم های فتوولتاییک مبتنی بر اینورتر تمام پل آبشاری (CHB) چندسطحی برای دستیابی به کنترل تولید توان ثابت با روش FPPT پیشنهاد می کند. مرجع توان مورد نیاز بین زیرماژول های مبدل CHB با توجه به توان موجود هر زیرماژول به گونه ای توزیع می شود که تا حد امکان هر زیرماژول به یک اندازه بارگذاری شود. سپس برای تنظیم توان هر زیرماژول در مقدار مرجع آن از الگوریتم FPPT با گام ولتاژ تطبیقی استفاده می شود. گام ولتاژ براساس شرایط مشاهده شده (حالت گذرا یا پایدار) به صورت تطبیقی محاسبه می شود تا عملکرد ردیابی دارای دینامیک سریع باشد. اثربخشی الگوریتم ارایه شده با شبیه سازی یک سیستم فتوولتاییک 500 کیلووات که مستقیما به یک شبکه 4.7 کیلوولت متصل است، ارزیابی شده است.
    کلیدواژگان: سیستم های فتوولتائیک، کنترل توان اکتیو، دنبال کردن نقطه توان انعطاف پذیر (FPPT)، تولید توان ثابت (CPG)، مبدل تمام پل آبشاری
  • راضیه دارشی، سعید شمقدری*، علی اکبر جلالی، حمیدرضا آراسته صفحات 47-66
    در این مقاله، یک سیستم مدیریت انرژی غیرمتمرکز برای ریزشبکه های هوشمند باحضور منابع پراکنده با استفاده از یادگیری تقویتی ارایه می شود. مسیله طراحی سیستم مدیریت انرژی ریزشبکه ها به دلیل ویژگی های پیش بینی ناپذیر خروجی منابع تجدیدپذیر، متغیربودن بارمصرفی و مدل غیرخطی باتری ها به منظور ذخیره و تامین انرژی با چالش های زیادی روبه رو است. علاوه بر این، استفاده از ساختارهای کنترل متمرکز در سیستم های ابعاد وسیع، به بروز مشکلاتی ازقبیل افزایش حجم محاسباتی و پیچیدگی در الگوریتم های کنترلی منجر می شود. در این مقاله، ضمن ارایه یک ساختار کاملا غیرمتمرکز چندعامله برای سیستم مدیریت انرژی، از پروسه های تصمیم گیری مارکوف برای مدل سازی رفتار تصادفی عامل ها در ریزشبکه استفاده می شود. منابع پراکنده الکتریکی و گرمایی، باتری و مصرف کنندگان، عامل های هوشمند و مستقل در نظر گرفته می شوند که دارای توانایی یادگیری هستند و پس از اکتشاف محیط و بهره برداری به صورت کاملا غیرمتمرکز، سیاست بهینه خود را به دست می آورند. روش ارایه شده برای برنامه ریزی ساعتی ریزشبکه، یک روش مستقل از مدل و مبتنی بر یادگیری است که ضمن بیشینه کردن سود کلیه تولیدکنندگان، هزینه مصرف کنندگان را کمینه و از وابستگی ریزشبکه به شبکه اصلی نیز می کاهد. درنهایت با استفاده از داده های واقعی از نیروگاه های انرژی تجدیدپذیر در ایران و داده های خرید و فروش انرژی در بازار برق ایران، دقت روش پیشنهادی شبیه سازی و ارزیابی می شود.
    کلیدواژگان: سیستم مدیریت انرژی چندعاملی، یادگیری تقویتی، تصمیم گیری مارکوف، ریزشبکه، منابع تولید پراکنده الکتریکی و گرمایی
  • محمدرضا یوسفی*، امین دهقانی، علی اصغر امینی، سید محمدمهدی میرطلایی صفحات 67-78

    در روش مقطع نگاری القای مغناطیسی با عبور یک جریان متناوب از یک یا چند سیم پیچ تحریک، یک میدان مغناطیسی تحریک در درون جسم مدنظر، ایجاد و ولتاژهای القایی در سیم پیچ های گیرنده اندازه گیری می شوند. بازسازی تصویر جسم با استفاده از نتایج حاصل از اندازه گیری، تخمین اولیه ای از ضرایب هدایت الکتریکی نواحی داخلی جسم، حل مسایل پیشرو و معکوس صورت می گیرد. مسیله معکوس می تواند با استفاده از الگوریتم های مبتنی بر خطی سازی تکرارناپذیر، الگوریتم های تکراری غیرخطی و روش های خاص حل شود. یکی از معروف ترین این روش ها الگوریتم تکراری غیرخطی گوس - نیوتن است که نتایج خوبی را در مقطع نگاری امپدانس الکتریکی ارایه کرده است. در این مقاله این الگوریتم برای حل مسیله معکوس مقطع نگاری القای مغناطیسی تعمیم یافته است. همچنین، با هدف کاهش تعداد مجهول ها از ایده ناحیه بندی استفاده شده است. برای ارزیابی کارایی روش پیشنهادی، نتایج حاصل با مقادیر واقعی مقایسه شدند که میانگین خطای نسبی مابین مقادیر رسانایی به دست آمده از حل مسیله معکوس و مقادیر واقعی به مقدار 22/24 درصد کاهش پیدا کرده است. همچنین، الگوریتم تکراری غیرخطی گوس - نیوتن برای حل مسیله معکوس مقطع نگاری القای مغناطیسی تعمیم و ماتریس حساسیت اندازه گیری ها در شرایط نرمالیزاسیون متفاوت استخراج و آزمایش شده اند.

    کلیدواژگان: الگوریتم های تکراری غیرخطی گوس - نیوتن، تصویر برداری القایی. حل مسئله معکوس، مقطع نگاری القای مغناطیسی
  • حسین لطفی، محمدحسن نیک خواه، علی اصغر شجاعی* صفحات 79-94

    حضور تکنولوژی خودروهای برقی در شبکه های توزیع به عنوان منابع کنترل پذیر مزایایی ازقبیل تنظیم ولتاژ، پیک سایی توان و کاهش تلفات را فراهم می کند. این تکنولوژی تاثیر مثبتی بر عملکرد شبکه توزیع دارد؛ اما حضور هم زمان خودروهای برقی و منابع تولید پراکنده نیاز به یک برنامه ریزی دقیق دارد؛ زیرا دسترسی نداشتن به یک برنامه کاربردی موجب کاهش عمر این تکنولوژی ها و خاموشی هایی در شبکه برق می شود؛ از این رو، در این مطالعه، تجدید آرایش دینامیکی شبکه توزیع در حضور هم زمان منابع تولید پراکنده و خودروهای برقی پیشنهاد شده است. همچنین، مکانیسم زمان استفاده به عنوان یکی از برنامه های کاربردی پاسخگویی بار به منظور اصلاح مصرف توان مشترکین مطرح شده است. توابع هدف در این مطالعه شامل کاهش تلفات توان، هزینه بهره برداری و انرژی توزیع نشده به عنوان تابع هدف قابلیت اطمینان است. به طورکلی، مسیله بهینه سازی تجدید آرایش شبکه توزیع یک مسیله پیچیده و غیرمحدب است. همچنین، در نظر گرفتن اثر واحدهای تولید پراکنده و خودروهای برقی موجب پیچیدگی بیشتر مسیله نسبت به قبل می شود؛ از این رو، یافتن یک روش کاربردی برای حل مسیله بهینه سازی یکی از چالش های اصلی این مقاله است. به همین منظور، الگوریتم ترکیبی بهبودیافته اجتماع ذرات-کلونی زنبور عسل به منظور غلبه بر پیچیدگی های مسیله بهینه سازی ارایه شده است. با توجه به اینکه توابع هدف مدنظر در این مطالعه یکسان نیست، از مفهوم منطق فازی در الگوریتم پیشنهادی برای حل مسیله چندهدفه تجدید آرایش دینامیکی شبکه توزیع استفاده شده است. روش پیشنهادی روی سیستم 95 باسه تست شده است و نتایج آن با سایر روش ها مقایسه شده اند.

    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی ترکیبی، انرژی توزیع نشده، تجدید آرایش، واحدهای تولید پراکنده، شبکه توزیع هوشمند
  • هومن بسطامی، محمودرضا شاکرمی، میثم دوستی زاده* صفحات 95-106

    در این مقاله، یک چارچوب سه سطحی برای تعیین برنامه ریزی بهینه یک شبکه توزیع فعال چند ناحیه ای در حضور نقاط باز نرم (SOP) بین ناحیه ای پیشنهاد شده است. در این چارچوب، عدم قطعیت تولید تجدیدپذیر و تقاضای پیش بینی شده با استفاده از نظریه تصمیم گیری شکاف اطلاعاتی به شیوه ای ریسک گریز مدل سازی شده است. برنامه ریزی هماهنگ ژنراتورهای توزیع شده قابل کنترل (CDG) و SOPها، مبادلات انرژی بین ناحیه ای و تجارت انرژی با شبکه بالادست با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها، از نوآوری های روش ارایه شده اند. برای بهبود کارایی محاسباتی و دستیابی به راه حل بهینه، مسیله برنامه ریزی به عنوان برنامه ریزی مخروطی مرتبه دوم مدل سازی شده که در آن محدودیت های عملیاتی و امنیتی شبکه، قیود CDG و محدودیت های عملیاتی SOPها به طور دقیق مدل سازی و در محیط MATLAB با حل کننده CPLEX حل شده اند. مطالعه موردی روی سیستم آزمایشی اصلاح شده 33 شینه IEEE برتری مدل پیشنهادی را در مقایسه با الگوریتم های فراابتکاری مانند الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم جستجوی گرانشی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی، تئوری تصمیم گیری شکاف اطلاعاتی، شبکه توزیع فعال، عدم قطعیت، منابع تجدیدپذیر، نقاط باز نرم
  • زینب شماعی، محسن میوه چی*، ایرج کاظمی صفحات 107-122
    مدلسازی و تخمین نویز فرکانس پایین یک مسیله مهم در طراحی مدارهای آنالوگ، دیجیتال و به خصوص در طراحی تراشه های CMOS با طول کانال کوتاه است. مدل هایی که تاکنون برای نویز ارایه شدند، انطباق مناسبی با نتایج تجربی در فرکانس های بسیار نزدیک به DC برای تقویت کننده ها و در فرکانس های بسیار نزدیک به فرکانس حامل برای نوسانسازها ندارند. همچنین، اندازه گیری این نویز نیاز به استفاده از تجهیزات خاص و بسیار گران قیمت دارد؛ از این رو، در این مقاله، ضمن بررسی مشخصات نویز فرکانس پایین به کمک روش EMD، کران های به تله افتادن و رهاشدن حامل ها براساس احتمالات مربوطه نیز استخراج شده اند و یک مدل پیشنهادی بر مبنای نتایج حاصله و مبتنی بر تغییر تعداد حامل ها ارایه می شود. در ادامه سیستم اندازه گیری کم هزینه برای فرکانس های پایین معرفی می شود. سپس، صحت عملکرد این سیستم اندازه گیری و مدل پیشنهادی، ارزیابی و با روش های رایج مدلسازی نویز مقایسه می شود. نتایج ارزیابی نشان دهنده موفقیت روش اندازه گیری پیشنهادی در اندازه گیری و قابلیت مدل پیشنهادی در تخمین نویز بسیار نزدیک به فرکانس DC است.
    کلیدواژگان: اندازه گیری نویز، تقویت کننده کم نویز، تحلیل زمان-فرکانس، چگالی طیف توان، نویز فرکانس پایین
  • احمد انتظاری، آرش دهستانی کلاگر*، محمدرضا علیزاده پهلوانی صفحات 123-140

    ریپل گشتاور کموتاسیون در عملکرد اینورتر شش مرحله ای موتور BLDC (موتور dc بدون جاروبک) با ولتاژ ضد محرکه ذوزنقه ای، تاثیر نامطلوبی می گذارد و برای کاربردهای صنعتی، ارتعاش و نویز ایجاد می کند. در این مقاله، مدل موتور در زمان های غیر کموتاسیون و در طول دوره کموتاسیون به دست آمده و با توجه به آن، روش مناسبی برای کاهش ریپل گشتاور، ازطریق برابرکردن شیب جریان قطع شونده از موتور و شیب جریان وصل شونده به موتور در زمان کموتاسیون ارایه شده است. در سرعت های پایین، ریپل گشتاور با استفاده از روش مدولاسیون پهنای پالس پیش بین کاهش می یابد. با این روش، میزان سیکل کاری کلیدی که در کموتاسیون موثر است، پیش بینی و در زمان های کموتاسیون به کلید اعمال می شود. در سرعت های بالا با استفاده از مبدل شبه منبع امپدانسی و مدار انتخابگر این کاهش انجام می گیرد. مبدل شبه منبع امپدانسی و مدار انتخابگر، ولتاژ ورودی اینورتر را در زمان های کموتاسیون افزایش می دهند و مقدار آن را به چهار برابر ولتاژ ضد محرکه موتور می رسانند و از این طریق ریپل گشتاور را در سرعت های بالا کاهش می دهند. نتایج تیوری و تحلیلی با استفاده از شبیه سازی های انجام شده در نرم افزار PLECS تایید می شوند.

    کلیدواژگان: ریپل گشتاور، کنترل پیش بین، موتور BLDC، مبدل شبه منبع امپدانسی، مدولاسیون پهنای پالس
  • هنگامه کجوئیان جعفری* صفحات 141-144
    مطالعات اخیر درباره ماشین های القایی نشان می دهد باوجود ساخت ماشین های القایی قفس سنجابی به صورت تک قفسی، مدل دینامیکی دقیق این ماشین ها به صورت مدل ماشین القایی دوقفسی است. با توجه به اینکه برای تخمین و تعیین پارامترهای ماشین القایی از روش گذرایی و آزمایش های آزمایشگاهی استفاده می شود و مقالات زیادی در این زمینه موجودند، به علت تغییر در مدل این ماشین ضرورت بررسی مجدد و تصحیح آزمایش های آزمایشگاهی ماشین آسنکرون قفس سنجابی با این مدل جدید به منظور تخمین 7 پارامتر مدل جدید به جای 5 پارامتر مدل قبلی ماشین القایی قفس سنجابی، ایده اصلی این مقاله است. در این مقاله پس از اندازه گیری ولتاژ و جریان در آزمایشگاه با ولت متر و آمپرمتر و محاسبات امپدانسی، با استفاده از روابط ارایه شده برای مدل جدید ماشین قفس سنجابی و روش محاسبات عددی در برنامه کامپیوتری MATLAB کمیات مجهول ماشین به دست آمدند و تخمین زده شدند.
    کلیدواژگان: ماشین القایی قفس سنجابی، ماشین رتور سیم پیچی شده، ماشین دوقفسی، گذرایی، آزمایش رتور قفل
|
  • Mahdi Ghotbi-Maleki, Reza Mohammadi Chabanloo *, Hamid Javadi Pages 1-16

    The phenomenon of Fault-Induced Delayed Voltage Recovery (FIDVR) appears in networks with high penetration of induction motor loads because the increase in requested reactive powers of motor loads after clearing the fault prevents the rapid return of the bus voltage to the pre-fault level. Load shedding is one of the effective ways to deal with the FIDVR phenomenon, which causes the amount of demand to approach the production of reactive power. In this paper, a wide-area load-shedding method is presented, which performs based on network conditions and loads. Since the introduced indicators for determining the locations and amounts of loads to be shed are based on the values of bus voltages, loads currents, and network impedance matrix; therefore, the proposed method can effectively shed the loads and deal effectively with FIDVR. The voltage estimation process is an important tool to predict the voltages at future moments and is defined based on the modified Gauss-Seidel load flow and the three-order model of the induction motor. This tool enables the proposed method to understand the effect of applying load shedding on voltage recovery and prevents the application of unnecessary ones.

    Keywords: Fault-induced delayed voltage recovery, Gauss-Seidel load flow, Load Shedding, voltage estimation, Smart grid
  • Mohammad Shabdin, Mahdi Banejad *, Yaser Damchi Pages 17-34
    Islanding is one of the important challenges in power networks in the presence of distributed generation which is considered an undesirable incident due to the possibility of damage to operators, network equipment and consumers. Therefore, it is necessary to quickly detect islanding and make a decision regarding the connection status of local distributed generation units in the network. In this paper, a passive islanding detection method is proposed using adaptive threshold-based instantaneous frequency droop characteristic. The proposed threshold limit is dynamically changed depending on under studied conditions in order to discriminate the island from load changes, capacitor bank switching, motor start-up and short circuit types. Two medium voltage networks of Cigre and 34-bus IEEE are used to evaluate the proposed method. The simulations are performed in Digsilent software and implementation of the proposed method carried out in MATLAB software. The simulation results indicate that the island is correctly detected with appropriate accuracy in a short period of time from other disturbances in the presence of wind, solar and diesel types of distributed generations.
    Keywords: :Islanding detection, Adaptive threshold, Passive method, Instantaneous frequency droop
  • Mina Haghighat, Mehdi Niroomand *, Hossein Dehghani Tafti Pages 35-46
    Traditionally, photovoltaic power plants use Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms to produce maximum electrical energy. However, with the increase of grid-installed photovoltaic power plants, power system operators have faced new challenges such as overload, overvoltage, and proper performance during grid voltage disturbances. As a result, network standards and codes have been updated in the direction of photovoltaic systems that are more controllable and compatible with the network. To provide various grid support functions, such as frequency response and voltage support, the Constant Power Generation (CPG) control algorithm is established by grid codes. For this purpose, MPPT algorithms have been replaced by flexible power point tracking (FPPT) algorithms. This paper proposes an algorithm to control photovoltaic systems based on a multi-level cascaded full-bridge (CHB) inverter to achieve constant power generation control by the FPPT method. The required power reference is distributed among the sub-modules of the CHB converter according to the available power of each sub-module in such a way that, as much as possible, each sub-module is loaded equally. Then, the FPPT algorithm with an adaptive voltage step is used to set the power of each sub-module in its reference value. The voltage step is calculated adaptively based on the observed condition (transient or steady state) so that the tracking performance has fast dynamics. The effectiveness of the proposed algorithm is evaluated by simulating a 500-kW photovoltaic system directly connected to a 4.7 kV grid.
    Keywords: Photovoltaic Systems, active power control, flexible power point tracking (FPPT), Constant power generation (CPG), H-bridge converter
  • Razieh Darshi, Saeed Shamaghdari *, Aliakbar Jalali, Hamidreza Arasteh Pages 47-66
    In this paper, a decentralized energy management system is presented for intelligent microgrids with the presence of distributed resources using reinforcement learning. Due to the unpredictable nature of renewable energy resources, the variability of load consumption, and the nonlinear model of batteries, the design of a microgrid energy management system is associated with many challenges. In addition, centralized control structures in large-scale systems increase computational volume and complexity in control algorithms. In this paper, a fully decentralized multi-agent structure for a microgrid energy management system is proposed and the Markov decision process is used to model the stochastic behavior of agents in the microgrid. Electrical and thermal distributed resources, batteries, and consumers are considered intelligent and independent agents. They have the learning ability to explore and exploit the environment in a fully decentralized manner and achieve their optimal policies. The proposed method for hourly microgrid management is model-independent and based on learning. The method maximizes the profits of all manufacturers, minimizes consumer costs, and reduces the dependence of the microgrid on the maingrid. Finally, using real data from renewable energy sources and consumers, the accuracy of the proposed method in the Iranian electricity market is simulated and verified.
    Keywords: Multi-agent energy management system, Reinforcement Learning, Markov decision process, Microgrid, Electrical, thermal distributed energy resources
  • MohammadReza Yousefi *, Amin Dehghani, Aliasgar Amini, Sayyed MohammadMehdi Mirtalaei Pages 67-78

    Magnetic Induction Tomography (MIT) is a promising modality for noninvasive imaging due to its contactless and nonionizing technology. In this imaging method, a primary magnetic field is applied by excitation coils to induce eddy currents in the material to be studied, and a secondary magnetic field is detected from these eddy currents using sensing coils. The image (spatial distribution of electrical conductivity) is then reconstructed using measurement data, the initial estimation of electrical conductivity, and the iterative solution of forward and inverse problems. The inverse problem can be solved using one-step linear, iterative nonlinear, and special methods. In general, the MIT inverse problem can be solved by Gauss-Newton iterative method with acceptable accuracy. In this paper, this algorithm is extended and the zoning technique is employed for the reduction of unknown coefficients. The simulation results obtained by the proposed method are compared with the real conductivity coefficients and the mean relative error rate is reduced to 24.22%. On the other hand, Gauss-Newton iterative method is extended for solving the inverse problem of the MIT, and sensitivity measurement matrices are extracted in different experimental and normalization conditions.

    Keywords: Gauss-Newton Iterative method, Inverse Problem, Induction Imaging, Magnetic Induction Tomography
  • Hossein Lotfi, MohammadHasan Nikkhah, Aliasghar Shojaei * Pages 79-94

    The presence of electric vehicle technology in distribution networks as controllable resources provides advantages such as voltage regulation, power peaking, and loss reduction. This technology has a positive effect on the performance of the distribution network, but the simultaneous presence of electric vehicles and distributed generation sources requires optimal planning because the lack of access to an application reduces the life of these technologies and can cause blackouts in the power network. Therefore, in this study, the dynamic reconfiguration of the distribution network in the simultaneous presence of distributed generation sources and electric vehicles is proposed. Also, the time-of-use mechanism has been proposed as one of the demand response applications to improve the power consumption of subscribers. The objective functions in this study include the reduction of energy loss, operational cost and energy not supplied as the objective function of reliability. In general, the optimization problem of distribution network reconfiguration is complex and non-convex. Also, considering the effect of distributed generation units and electric vehicles makes the problem more complicated than before. Therefore, finding a practical method to solve the optimization problem is one of the main challenges of this paper. For this purpose, a novel hybrid algorithm based on a combination of an improved particle swarm optimization-artificial bee colony is presented to overcome the complexities of the optimization problem. The proposed method has

    Keywords: Feeder reconfiguration, Distributed generation sources, Energy Not Supplied, Smart distribution network, Hybrid optimization method
  • Houman Bastami, MahmoodReza Shakarami, Meysam Doostizadeh * Pages 95-106

    In this paper, a three-level framework is proposed to determine the optimal scheduling of a Multi-Area Active Distribution Network in the presence of inter-area Soft Open Points (SOPs). In this framework, the uncertainty of renewable generation and forecasted demand is modeled using information gap decision theory in a risk-averse manner. Coordinated scheduling of Controllable Distributed Generators (CDGs) and SOPs, inter-area energy exchanges and energy trading with upstream network considering the uncertainties are the contribution of the presented method. To improve the computational efficiency and to achieve the optimal solution, the scheduling problem is modeled as a second-order conic programming in which the operational and security constraints of the network, CDG limitations, and operational constraints of SOPs are accurately modeled and the problem is solved by executing CPLEX solver in MATLAB environment. A case study on IEEE 33-bus test system showcases the superiority of the proposed model compared to meta-heuristic algorithms such as particle swarm optimization, genetic algorithm, and gravitational search algorithm.

    Keywords: Active distribution network, Information Gap Decision Theory, renewable resources, Scheduling, Soft open points, Uncertainty
  • Zeinab Shamaee, Mohsen Mivehchy *, Iraj Kazemi Pages 107-122
    Low-frequency noise modeling and estimation is a critical issue in the design of analog and digital circuits, especially for short-channel CMOS technologies. The conventional noise models do not fit the experimental results adequately at frequencies close to DC for amplifiers and close to the carrier frequency for oscillators. Furthermore, measuring this noise necessitates the use of specialized and expensive equipment. In this paper, the bound of carrier trapping and releasing are extracted while examining the characteristics of low-frequency noise using the EMD method, and an innovative model based on carrier number fluctuations is proposed. The method introduces a low-cost measurement system for low-frequency noise. The performance accuracy of this measurement system and the proposed model is evaluated and compared with conventional noise modeling methods. The evaluation results demonstrate the success of the proposed measurement setup and model in estimating near-DC noise.
    Keywords: Noise Measurement, Low-Noise Amplifier, Time-Frequency Analysis, Power Spectrum Density, Low-Frequency Noise
  • Ahmad Entezari, Arash Dehestani Kolagar *, MohammadReza Alizadeh Pahlavani Pages 123-140

    The commutation torque ripple adversely affects the performance of the six-phase inverter of the BLDC motor with trapezoidal back EMF and creates vibration and noise for industrial applications. In this paper, the motor model is obtained in non-commutation times and during the commutation period, and according to that, a suitable method to reduce the torque ripple, by equalizing the slope of the current disconnected from the motor and the slope of the current connected to the motor during commutation, is presented. At low speeds, torque ripple is reduced using predictive pulse width modulation technique. With this method, the duty cycle of the switch involved in the commutation is predicted and applied to the switch during the commutation intervals. At high speeds, this reduction is done using quasi z-source converter and selector circuit. The quasi z-source converter and the selector circuit increase the input voltage of the inverter during commutation intervals and increase its value to four times the back EMF voltage of the motor, thus reducing the torque ripple at high speeds. The theoretical and analytical results are verified using the simulations performed in the PLECS software.

    Keywords: Torque ripple, predictive control, BLDC Motor, quasi z-source converter, Pulse width modulation
  • Hengameh Kojooyan Jafari * Pages 141-144
    Recently, studies of squirrel-cage induction machines validate the idea that these machines follow the double-cage induction model; however, the manufacturers categorize these machines as single-cage machines. There are many references that use the squirrel-model for squirrel-cage machines, then machine parameters increase from 5 to 7. In the laboratory, parameter determination is performed to estimate 5 parameters; however, 7 parameters have to be determined. Also, the DC test is not an exact test and is used for approximate estimation. Therefore, locked rotor test equations are changed and an overload test is added. After measurements in the laboratory according to the equations of this paper, a MATLAB program is prepared and 7 parameters are determined in a loop until reaching the desired error. This paper demonstrates that laboratory squirrel-cage machines have to be corrected using the 7-parameter model. Furthermore, this paper shows the necessity of new laboratory test equations for squirrel-cage machines. Then a numerical method is used to determine the machine parameters.
    Keywords: Squirrel-cage induction machine, double-cage machine, Squirrel-cage machine, locked-rotor test