فهرست مطالب
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 36، بهار 1394)
- الف - مهندسی برق
- 102 صفحه،
- تاریخ انتشار: 1394/06/25
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحه 1یکی از شایعترین انواع خطاهای الکتریکی، خطای اتصال کوتاه در حلقه های سیم پیچی استاتور میباشد. ممکن است این گونه تصور شود که بروز این نوع خطا در مراحل ابتدایی و با شدت کم مهم نباشد اما چنانچه گسترش یابد میتواند منجر به پیامدهای جبران ناپذیری گردد. در این مقاله با توجه به اهمیت خطای اتصال کوتاه در حلقه های سیم پیچی استاتور در موتور سنکرون مغناطیس دائم، سیستمی هوشمند برای شناسایی این نوع خطا طراحی و ارائه شده است. این سیستم هوشمند در ابتدا وضعیت عملکرد موتور را تعیین می کند (حالات ممکن عبارتند از حالت نرمال، خطای اتصال کوتاه فاز به فاز، خطای مدار باز شدن یکی از فازها و خطای اتصال کوتاه در حلقه های سیم پیچی) و چنانچه تشخیص دهد خطایی رخ داده آن را اعلام و چنانچه خطا از نوع اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی باشد فاز معیوب را برای اقدامات بعدی مشخص می کند. نتایج حاصل از آزمایشات گسترده حاکی از آن است که سیستم تشخیص خطای طراحی شده مبتنی بر شبکه عصبی احتمالی با توجه به قابلیت فراوانی که این نوع شبکه عصبی در طبقه بندی داده ها دارد می تواند یکی از مطمئن ترین و قابل اعتمادترین سیستم های تشخیص خطا در محافظت از ادوات الکتریکی مخصوصا موتورهای سنکرون مغناطیس دائم باشد.
کلیدواژگان: خطای اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور، شبکه عصبی احتمالی، شبکه عصبی مصنوعی، طبقه بندی، مقدار موثر جریان، موتور سنکرون مغناطیس دائم -
صفحه 13نیاز روزافزون دنیا به ویژه کشورهای صنعتی به منابع انرژی و کاهش توان ذخایر منابع فسیلی نگرانی هرچه بیشتر جهان در مورد عرضه انرژی را برانگیخته است. راه حل های مدیریت سمت تقاضا به عنوان راهکاری برای کاهش مصرف انرژی به کار گرفته شده اند. با تثبیت تجدید ساختار در سیستم های قدرت، افزایش قیمت سوخت و افزایش بهای انرژی الکتریکی در بعضی ساعات روز برنامه مدیریت سمت بار از سوی مصرف کنندگان مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر اجرای بهینه برنامه پاسخ گویی بار زمان استفاده به عنوان یکی از روش های برنامه پاسخ گویی بار، بر کاهش هزینه برنامه تصادفی مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قید امنیت بررسی شده است. عدم قطعیت های موجود در سیستم قدرت همچون خروج بدون برنامه (وقفه) خطوط و واحدهای تولید، در این مقاله لحاظ شده است. با توجه به این که اجرای هم زمان برنامه تصادفی مشارکت واحدها با قید امنیت و برنامه پاسخ گویی بار یک مساله پیچیده غیر خطی با متغیرهای پیوسته و گسسته می باشد، از تکنیک برنامه ریزی خطی اعداد صحیح و غیر صحیح استفاده شده است. برای این بهینه سازی از برنامه GAMS و روش CPLEX که در حل مسایل مخلوط با عدد صحیح بسیار کارا می باشد، استفاده شده است. روش پیشنهادی در یک شبکه 3باسه ساده و شبکه 24باسه IEEE RTS استاندارد اجرا شده و نتایج در انتها آورده شده اند.
کلیدواژگان: برنامه ریزی تصادفی، برنامه زمان استفاده، مدیریت سمت بار، مشارکت واحدها با قید امنیت -
صفحه 25در این مقاله کنترل مستقیم شار و گشتاور برای موتور القایی سه فاز و موتور مشابه سنکرون مغناطیس دائم راه انداز با خط (LSPMSM) یکسان مقایسه می شود. برای این منظور، شبیه سازی در شرایط یکسان (مربوط به ولتاژ نامی و شرایط کمبود ولتاژ) برای راه اندازی با خط و محرکه های الکتریکی تحت کنترل مستقل شار و گشتاور یک بار پنکه ای نشان داده شده و همچنین نتایج شبیه سازی محرکه های الکتریکی هر دو موتور برای نواحی کاری شار ثابت و تضعیف شار ارائه شده است. با بررسی و مقایسه نتایج شبیه سازی، مزایای روش پیشنهادی نسبت به حالت راه اندازی با خط برای موتور LSPMSM اثبات می گردد. همچنین پاسخ بهتر محرکه الکتریکی LSPMSM در مقایسه با موتور القایی نشان داده شده است. علاوه بر این نتایج نشان می دهند که (بر خلاف حالت اتصال مستقیم به ولتاژ شبکه) عملکرد LSPMSM تحت محرکه الکتریکی در شرایط کمبود ولتاژ نسبت به موتور القایی بهبود قابل توجهی می یابد.
کلیدواژگان: موتور سنکرون مغناطیس دائم راه انداز با خط (LSPMSM)، موتور القایی (IM)، کنترل مستقیم شار و گشتاور (DTFC)، محرکه های الکتریکی -
صفحه 36یکی از مسایل مهم در سیستم های قدرت، افزایش توان انتقالی خطوط می باشد. وجود نوسانات بین ناحیه ای در سیستم های قدرت بر ظرفیت توان انتقالی تاثیر می گذارد که این تغییرات می تواند بر کارکرد مصرف کننده ها و راندمان شبکه تاثیر منفی داشته باشد. بنابراین بهره گیری از روش هایی که می توانند در کاهش نوسانات بین ناحیه ای تاثیرگذار باشند، حائز اهمیت است. استفاده از ادوات FACTS باعث افزایش این توان انتقالی می گردد. در این مقاله علاوه بر جایابی SVC، روش حساسیت مرکب ∞H و فرمول بندی محاسبه پارامترهای کنترل کننده با استفاده از تکنیک LMI جهت اعمال سیگنال کمکی به SVC با هدف بهبود نوسانات سیستم قدرت پیشنهاد گردیده است. این کنترل کننده بر سیستم اندازه گیری محدوده وسیع (WAMS) متکی می باشد. روش های پیشنهادی در یک شبکه 16ماشینه- 68باسه با 5 ناحیه پیاده سازی گردیده است. نتایج عملکرد خوب و مقاوم کنترل کننده در میرایی نوسانات را نشان می دهد.
کلیدواژگان: نوسانات مد بین ناحیه ای، کنترل مقاوم، نامعادلات ماتریس خطی (LMI) و SVC، کنترل کننده محدود وسیع (WAC) -
صفحه 47در مبدل های تصحیح ضریب توان تک مرحله ای تک فاز، زمان رسیدن به پاسخ دینامیکی با THD جریان ورودی متضاد می باشند. هدف اصلی این مقاله بهبود پاسخ دینامیکی این مبدل ها در کنار کاهش THD جریان ورودی است و برای رسیدن به این هدف از روش های بهینه سازی چندهدفه SPEA و NSGA-II که مبتنی بر الگوریتم های تکاملی هستند برای طراحی ضرایب جبران کننده PI به کار رفته در روش کنترلی جریان غیر مستقیم یکسوکننده PFC استفاده شده است. ابتدا جبران کننده PI مرتبه صحیح و سپس جبران کننده PI مرتبه کسری طراحی شد و نتایج به دست آمده نشان دهنده برتری جبران کننده PI مرتبه کسری بود. برای بررسی مسئله بهینه سازی، پاسخ دینامیکی به تغییرات در بار و ولتاژ مرجع در نظر گرفته شد و همچنین از مقایسه بین دو الگوریتم به کار رفته برای بهینه سازی مشخص شد که با تغییر توابع هدف، هر کدام از الگوریتم ها ممکن است عملکرد خوبی داشته باشد و هیچ کدام بر دیگری برتری مطلق ندارد.
کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، پاسخ دینامیکی، مرتبه کسری، مرتبه صحیح -
صفحه 57به دلیل افزایش استفاده از منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر در سیستم های قدرت، ارتقای کیفیت توان این اینورترها ضروری می باشد. در این مقاله با ارائه یک طرح کنترلی جدید، اینورتر متصل به شبکه قادر خواهد شد در تمامی حالات شبکه قدرت اعم از حالت سینوسی، حالت هارمونیکی و حالت نامتعادل، جریان سینوسی را به آن تزریق کند. طرح کنترلی پیشنهادی از دو بخش 1) تعیین جریان مرجع سینوسی با توجه به شرایط ولتاژ شبکه و 2) کنترل کننده جریان برای ردیابی جریان مرجع تشکیل شده است. الگورتیم تعیین مرجع جریان پیشنهادی در مقایسه با سایر الگورتیم ها مانند روش تبدیل پارک ساده تر پیاده سازی می شود و دارای پاسخ دینامیکی سریع تری می باشد. کنترل کننده جریان پیشنهادی در چارچوب ساکن اجرا شده و نیاز به استفاده از تبدیل های پارک و کنترل کننده های متعدد برای جبران سازی هارمونیک ها در چارچوب سنکرون را حذف می نماید. همچنین این کنترل کننده تنها نیاز به یک متغیر کنترلی دارد، بنابراین در مقایسه با دیگر روش های کنترل با حجم محاسباتی کمتری پیاده سازی عملی می گردد. نتایج شبیه سازی برای تایید کارایی طرح کنترلی پیشنهادی ارائه شده است.
کلیدواژگان: اینورتر متصل به شبکه، جریان مرجع، کنترل در چارچوب ساکن، منبع تولید پراکنده -
صفحه 65این مقاله الگوریتم ژنتیک چندهدفه (V-MOGA) را برای بهینه سازی هزینه تولید، آلودگی و تلفات انتقال توان اکتیو در سیستم های قدرت مجهزشده به سیستم های انتقال ac قابل انعطاف (FACTS) ارائه می کند. در رویکرد پیشنهادی، مساله پخش بار بهینه به عنوان یک مساله بهینه سازی چندهدفه فرمول بندی گردیده و ادوات FACTS در نظر گرفته شده شامل خازن سری کنترل شده با تایریستور (TCSC) است. رویکرد پیشنهادی روی یک سیستم تست 57باسه آزمایش شده و نتایج به دست آمده از رویکرد پیشنهادی با نتایج به دست آمده از روش های NSGA - II و MODE مقایسه شده اند.
کلیدواژگان: پخش بار بهینه چند هدفه، الگوریتم ژنتیک چند هدفه، V، MOGA، خازن سری کنترل شده با تایریستور (TCSC) -
صفحه 73شارژرهای ولتاژ بالا در وسایلی مانند خودروهای برقی (EV)،UPS و فضاپیما استفاده می شوند. مبدل معرفی شده دارای ساختار Boost دوسویه است که کل ولتاژ مجموعه باتری در خروجی بزرگ تر از بیشینه ولتاژ ورودی بوده و این مبدل دوسویه قابلیت انتقال توان از منبع به بانک باتری و بالعکس را داراست. جریان در یک نیم سیکل از سمت ورودی به خروجی و در نیم سیکل دیگر از سمت خروجی به ورودی می باشد. تغذیه ورودی مدار منبع سینوسی برق شبکه و خروجی نیز ولتاژ DC می باشد، این مبدل عملکرد یکسوسازی AC/DC و تبدیل DC/DC را در یک مرحله تحقق می بخشد. کنترل سوئیچینگ به روش هیسترزیس انجام می گیرد و ضریب توان نزدیک به یک خواهد بود و روابط مداری برای تعیین مقادیر قطعات محاسبه می گردد. در ادامه فیلتر سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) طراحی شده و در انتها سازگاری تحلیل های تئوری بیان شده با انجام شبیه سازی روی یک مبدل نمونه تحقق می یابد و پیشنهادهایی برای کارهای آتی بیان می شود.
کلیدواژگان: تصحیح ضریب توان، مبدل Boost، سازگاری الکترومغناطیسی -
صفحه 81احداث مزارع بادی برای جذب انرژی باد به عنوان یکی از انرژی های تجدیدپذیر در سراسر دنیا در حال افزایش است و هدف از بهینه سازی آرایش مزارع بادی جذب حداکثر انرژی از مزارع بادی می باشد. در این مقاله یک الگوریتم ترکیبی جدید برای به حداکثر رساندن انرژی خروجی مورد انتظار، ارائه شده است. هدف الگوریتم کاهش اثر سایه بر اساس مکان های توربین باد و جهت باد می باشد. مدل پیشنهادی با سناریویی از سرعت باد و جهت توزیع آن از سایت بادی نشان داده شده و با الگوریتم استراتژی تکاملی و الگوریتم مورچگان در شش مرحله جانمایی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب الگوریتم مورچگان و الگوریتم ژنتیک اجرای بهتری را از استراتژی های موجود بر حسب حداکثر مقادیر انرژی خروجی مورد انتظار و کاهش اثر سایه دربردارد.
کلیدواژگان: الگوریتم های بهینه سازی، انرژی های نو، توربین بادی، مزرعه بادی، طراحی جانمایی -
صفحه 87دایورسیتی فضایی یکی از موثرترین روش های موجود برای مقابله با پدیده محوشدگی در کانال های مخابراتی بی سیم می باشد که از طریق ایجاد آرایه های آنتنی قابل حصول است. در این مقاله به بررسی پروتکل دیکد- تقویت- ارسال با انتخاب بهترین رله (HDAF-S) بر روی سیستم همیار با دایورسیتی با چندین رله موازی بر روی کانال های مستقل ولی با توزیع غیر یکسان پرداخته و کران های بالا و پایین بسیار محکمی را برای احتمال خطای بیت این طرح به دست آورده و نشان می دهیم که احتمال خطای بیت این طرح از تقویت- ارسال (AF) بهتر عمل نموده ولی نمی تواند از دیکد- ارسال (DF) بهتر عمل نماید. سپس به بررسی عملکرد مجانبی این طرح در سیگنال به نویزهای بالا پرداخته و نشان می دهیم که این طرح دارای مرتبه دایورسیتی کامل می باشد. بعد از آن به احتمال خطای بیت HDAF با انتخاب n امین بهترین رله (HDAF-nS) روی کانال های مستقل و با توزیع احتمال یکسان پرداخته و کران های بالا و پایین بسیار محکمی را نیز برای این طرح به دست آورده و همچنین رفتار مجانبی آنها بررسی می نماییم و نشان می دهیم که این طرح دارای مرتبه دایورسیتی کامل نمی باشد و همچنین در این طرح با افزایش n، مرتبه دایورسیتی کاهش می یابد. برای هر طرح مورد بحث، نتایج عددی و شبیه سازی فراهم آمده تا مقایسه جامعی از این طرح ها با طرح های مرسوم در ادبیات مخابرات همیار به عمل آید.
کلیدواژگان: احتمال خطای بیت، دایورسیتی، رله، مخابرات همیار
-
Page 1One of the most common electrical faults in Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) is inter-turn fault in stator winding. At the incipient steps it seems not dangerous and so light, but spreading this fault can leads to irreparable Consequences. In this paper, the intelligent system is presented to protect PMSMs from this kind fault. At the first, intelligent protection system determine the condition of the motor (which can be: Normal, Phase-phase short circuit, Open circuit and Inter-turn fault conditions). If the system determines the faults then send an alarm to operator and also if the fault is inter-turn, it can determine the damaged phase. Obtaining results show that Probabilistic Neural Network can be the most reliable and robust protection system for PMSMs against internal faults, especially inter-turn faults.
-
Page 13The growing need of energy sources especially in industrial countries and the shortage of the fossil resources cause a great concern in many countries. Considering that in some periods of the day the energy price is increased, Demand side management is one of the solutions that is implemented. The major change in demand side management is consideration of consumer's response to energy price variations. This paper investigates the effect of demand response implementation on cost reduction in stochastic security constraint unit commitment. Uncertainties in power system such as transmission lines and power plants outage is considered in the paper Considering that the simultaneous implementation of stochastic security constraint unit commitment and demand response is a complex and nonlinear problem that contain Continuous and discrete variables, the mixed integer programming is being used. Proposed method is simulated in simple 3 bud system and IEEE RTS 24 bus system and the results analyzed in the paper.
-
Page 25This study compares Direct Torque Flux Control (DTFC) performance of a three-phase Induction Motor (IM) and its equal Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM). Simulation results of line-starting DTFC method of an IM and its equal LSPMSM (for both normal and voltage sag conditions) is compared and analyzed. In addition, field weakening region is evaluated. The advantages of the discussed control strategy over line-starting are also investigated for LSPMSM.
-
Page 36Increasing power transfer capability of existing transmission lines is one of the key issues in the power systems. Inter-area oscillations have effect on the power transfer capability and decrease the network efficiency. On the other hand, FACTS devices can be used to increase the power transfer capability by damping the inter-area oscillations. This paper proposes a Linear Matrix Inequality (LMI) based robust controller design to generate an additional stabilizing signal for a Static VAR Compensator (SVC) in order to increase damping of the inter-area modes. Wide Area Measurement (WAM) has been employed by the controller which is designed based on the H∞ mixed-sensitivity synthesis method. The effectiveness of the method is investigated by a test system consisting of 16 numbers of generators, 68 buses and 5 areas. The results show good and robust performance of the controller in damping the oscillations.
-
Page 47In single-stage single-phase power factor correction converters, the time of dynamic response and input current THD are in conflict with each other. The main purpose of this paper is to improve the dynamic response of the converter along with reducing its input current THD. To achieve these goals, two multi-objective optimization methods based on evolutionary algorithms including; SPEA and NSGA-II were used to design a PI compensator coefficients in the indirect current control technique for PFC rectifier. The integral and fractional-order PI compensators were designed, respectively. The obtained results showed the superiority of the fractional-order PI compensator. To investigate the optimization problem, the dynamic response to changes in load and reference voltage was considered. The comparison between the optimization algorithms showed that each algorithm may have better performance than the other one according to the used objective functions. It means that neither had an absolute superiority.
-
Page 57Due to increasing number of inverter based distributed generation resources in electric power systems, improving the quality and performance of them are necessary. In this paper a new current scheme is presented to inject sinusoidal current to the grid with following grid voltage conditions: sinusoidal voltage, distorted voltage and unbalance voltage. The proposed control scheme includes two sections: 1) Determination of sinusoidal reference current considering grid voltage condition; 2) current controller to track reference current. The proposed reference current determination algorithm in comparison with other algorithms, such as Park method is implemented easier and has faster dynamic response. The proposed current controller is implemented in the stationary reference frame and does not require the use of multiple controllers and coordinate transforms to compensate the harmonics. This control strategy needs tuning of only one variable, hence compared with other control methods requires less computational burden for practical implementation. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed control method.
-
Page 65This paper ε-multi objective genetic algorithm variable (εV-MOGA) to optimize cost of generation, emission and active power transmission loss of flexible ac transmission systems (FACTS) device-equipped power systems. In the proposed approach, optimal power flow problem is formulated as a multi-objective optimization problem. FACTS devices considered include thyristor controlled series capacitor (TCSC). The proposed approach has been examined and tested on the modified IEEE 57-bus test system. The results obtained from the proposed approach have been compared with those obtained from nondominated sorting genetic algorithm-II, multi-objective differential evolution.
-
Page 73High voltage chargers are being used in the equipments such as electrical vehicles, uninterruptible power supplies and aircrafts. The converter introduced here is based on bi-directional boost topology. The output voltage of batteries set is larger than the input source voltage amplitude, and this converter can transfer the energy both from the source to the batteries bank and vice versa. Input source voltage is sine wave and the output voltage is DC. Both conversion of AC-to-DC and DC-to-DC is performed in one stage and the control scheme of switches is based on hysteric control method to achieve the unity power factor. One can use the electrical equations presented here to define the converter and EMC filter elements value. Finally, simulation results performed on a typical converter show the control method authenticity and effectiveness of the analyses presented here. Also some suggestion for the future works is proposed.
-
Page 81Construction of wind farms rise for wind energy capture as a renewable energy around the world. The purpose of wind farm layout optimization, absorb maximum energy from wind farms. In this paper, a new hybrid algorithm is presented to maximize the expected energy output. Considerations of algorithm wake loss, which is based on wind turbine location and wind direction. The proposed model is illustrated with a scenario of the wind speed and its direction distribution of windy sites and is compared with ant colony algorithm and evolutionary strategy algorithm in six steps layout. The results show that the combination of ant colony algorithm and genetic algorithm performs better than existing strategies based on maximum values of the expected energy output and wake loss.
-
Page 87Spatial diversity is one of the most effective techniques to combat fading in wireless channels that can be implemented through antenna arrays. In this paper the hybrid decode-amplify-forward protocol with best relay selection (HDAF-S)in a cooperative system with multiple parallel relays with independent non-identically channels is considered and tight upper and lower bounds on bit error rate (BER) of this protocol is derived. It is shown that the BER of this protocol outperforms the BER of amplify and forward (AF) protocol but cannot exceeds the performance of decode and forward (DF) protocol. Then through asymptotic analysis for high SNR regime, it is shown that the HDAF-S protocol achieves full diversity order. Then the BER performance of HDAF protocol with n-th best relay selection (HDAF-nS) in independent and identically distributed channels is analyzed and tight upper and lower bounds on the BER are derived. Asymptotic analysis shows that this protocol cannot achieve full diversity order and it is shown that the diversity order decreases as n increases. The analytical results are validated through simulations.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.