روش‌های هوشمند در صنعت برق

مبدل های الکترونیک قدرت

مبدل سوئیچنگ نرم غیره ایزوله بهره ولتاژ بالا با استفاده از سلف تزویج

جلیل جلیلی؛ سید محمد مهدی میرطلائی؛ محمدرضا محمدی؛ بهروز مجیدی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 18 خرداد 1401

چکیده

  در این مقاله یک مبدل کلیدزنی نرم غیره­ایزوله بسیار افزاینده ولتاژ ارائه شده است. مبدل پیشنهادی ترکیبی از یک مبدل بوست و دو سلول ضرب­کننده ولتاژ است. در این مبدل برای تحقق افزایش بهره ولتاژ از یک سلف کوپل شده استفاده شده است. این مبدل در مقایسه با مبدل­های مشابه دارای بهره ولتاژ بالاتری است. با استفاده از یک مدار کلمپ اکتیو شرایط ...  بیشتر در این مقاله یک مبدل کلیدزنی نرم غیره­ایزوله بسیار افزاینده ولتاژ ارائه شده است. مبدل پیشنهادی ترکیبی از یک مبدل بوست و دو سلول ضرب­کننده ولتاژ است. در این مبدل برای تحقق افزایش بهره ولتاژ از یک سلف کوپل شده استفاده شده است. این مبدل در مقایسه با مبدل­های مشابه دارای بهره ولتاژ بالاتری است. با استفاده از یک مدار کلمپ اکتیو شرایط کلیدزنی نرم در ولتاژ صفر برای کلید­های مبدل به­وجود آمده است. همچنین تنش ولتاژ بر روی کلید­ها پایین است. کاهش تنش ولتاژ بر روی کلید­های مبدل باعث کاهش مقاومت هدایتی کلیدها و بنابراین باعث کاهش تلفات هدایتی می­شود. در این مقاله عملکرد اولیه مبدل به­طور کامل تشریح شده و نتایج شبیه­سازی و یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده برای ولتاژ ورودی 20 ولت و خروجی 400 ولت در توان 200 وات به­طور کامل ارائه شده است. 

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 997.87 K

منابع و فن آوری های انرژی های تجدیدپذیر

بهینه‌سازی مشترک سیستم‌های انرژی یکپارچه در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر، سیستم‌های تبدیل توان به گاز و سیستم ذخیره‌سازی انرژی

مه رو ستار؛ محمود سمیعی مقدم؛ آزیتا آذرفر؛ نسرین صالحی؛ مجتبی واحدی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 06 مرداد 1401

چکیده

  با توجه به نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و تاثیر مستقیم بر روی توان شبکه، مسئله مدیریت انرژی بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. سیستم تبدیل توان به گاز سبب می­شود که برق مازاد تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر موجود در شبکه به گاز تبدیل و به شبکه گاز فروخته شود، در همین راستا نیز منابع تولیدپراکنده گازسوز و سیستم‌های ...  بیشتر با توجه به نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و تاثیر مستقیم بر روی توان شبکه، مسئله مدیریت انرژی بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. سیستم تبدیل توان به گاز سبب می­شود که برق مازاد تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر موجود در شبکه به گاز تبدیل و به شبکه گاز فروخته شود، در همین راستا نیز منابع تولیدپراکنده گازسوز و سیستم‌های توان به گاز سبب تعامل دو شبکه برق و گاز خواهد شد، بنابراین مدیریت انرژی و کسب سود با در نظر گرفتن این دو شبکه به‌عنوان بهینه‌سازی مشترک سیستم‌های انرژی یکپارچه، موضوعی است که از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در این مقاله یک مدل برنامه­ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) تصادفی مبتنی بر سناریو به­منظور بهینه­سازی سیستم یکپارچه برق و گاز طبیعی با در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده گازسوز، سیستم‌های توان به گاز، سیستم­های ذخیره‌سازی انرژی و خودروهای برقی با هدف کاهش هزینه خرید انرژی و قطع توان منابع انرژی تجدیدپذیر ارائه شده است. شبکه توزیع برق 33 شینه و شبکه گاز طبیعی 7 گرهی برای تحلیل مدل پیشنهادی در نظر گرفته شده و مدل پیشنهادی با استفاده از حل­کننده قدرتمند گروبی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف حل شده است. نتایج سناریوهای مختلف کارایی مدل پیشنهادی را نشان می­دهد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.05 MB

کنترل و حفاظت ریزشبکه

یک چارچوب غیرمتمرکز مبتنی بر تبادل های انرژی رخ‌به‌رخ در ریزشبکه‌ها برای بهبود تاب‌آوری با درنظرگرفتن استقلال و حریم خصوصی

محمد دوستی زاده؛ حسن جلیلی؛ عباس بابایی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 06 مرداد 1401

چکیده

  بروز حوادث شدیدی مانند رخداد سیل، زلزله و طوفان سبب ایجاد اختلال در عملکرد شبکه­ های توزیع شده و جزیره­ ای ­شدن آن­ها را به ­دنبال دارد. در این شرایط، در صورتی­که شبکه ­های توزیع دارای ریزشبکه ­ها باشند، این ریزشبکه‏ ها قادرند تا با کمک زیرساخت‏های فنی و ارتباطی خود از شبکه اصلی جدا شده و با اتصال به یکدیگر به تبادل ...  بیشتر بروز حوادث شدیدی مانند رخداد سیل، زلزله و طوفان سبب ایجاد اختلال در عملکرد شبکه­ های توزیع شده و جزیره­ ای ­شدن آن­ها را به ­دنبال دارد. در این شرایط، در صورتی­که شبکه ­های توزیع دارای ریزشبکه ­ها باشند، این ریزشبکه‏ ها قادرند تا با کمک زیرساخت‏های فنی و ارتباطی خود از شبکه اصلی جدا شده و با اتصال به یکدیگر به تبادل انرژی پرداخته و هزینه‏های بهره‏برداری و خاموشی خود را کاهش دهند. بنابراین مدیریت انرژی در یک شبکه چند-ریزشبکه‏ای نیازمند یک چارچوب بهره­برداری غیرمتمرکز است تا با ایجاد مشوق‏های لازم، ریزشبکه­ها را تشویق به تراکنش‏های میان ریزشبکه‏ای کند. در این مقاله یک چارچوب کاملاً غیرمتمرکز جهت بهبود تاب­آوری ریزشبکه‏ها بر اساس سازماندهی تبادل­های رخ­به­رخ انرژی آنها با درنظرگرفتن انگیزه­های مالی مناسب جهت مشارکت ریزشبکه­ها پیشنهاد شده است. در مدل پیشنهادی داده‏های خصوصی هر کدام از ریزشبکه‏ها مانند اطلاعات بار و منابع تولید پراکنده، در هنگام تسویه بازار محفوظ باقی می‏ماند. با استفاده از مدل غیرمتمرکز پیشنهادی، ریزشبکه‏ها می‏توانند در بستر تبادل­های رخ ­به ­رخ انرژی، علاوه بر کاهش هزینه‏های بهره‏برداری خویش نسبت به حالت جزیره‏ای، تاب­آوری شبکه را نیز افزایش دهند. رویکرد غیرمتمرکز پیشنهادی به کنترل­کننده مرکزی نیاز نداشته و سرعت همگرایی بالایی دارد. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه ‏سازی‏ها برای یک سیستم دارای چهارده ریزشبکه انجام و نتایج به­دست ­آمده با رویکرد جزیره‏ای مقایسه شده است. شبیه­سازی­ها در محیط متلب و با استفاده از جعبه­ابزار Yalmip انجام شده است. برای حل مدل برنامه­ریزی نیز از CPLEX 12.9 استفاده شده است. نتایج به ­دست آمده کارآیی روش پیشنهادی در افزایش تاب­آوری و کاهش هزینه‏های بهر‏ه‏برداری را نشان داده است.

---

• مشاهده مقاله

مهندسی کنترل

تولید توان الکتریکی با قابلیت اطمینان بالا در هواپیما بر اساس ساختار هوشمند کنترل افتی ژنراتورها

امیر خالدیان

دوره 13، شماره 52 ، اسفند 1401، ، صفحه 19-32

چکیده

  پیشرفت تکنولوژی الکترونیک قدرت، افزایش قابلیت اطمینان سیستم­های توزیع توان و سیستم­های محرک کنترل پرواز، استفاده از انرژی الکتریکی برای تامین توان هواپیماهای پیشرفته را مورد توجه قرار داده است. این امر باعث شکل­گیری مفهوم هواپیمای عمدتاً الکتریکی شده است. در این مقاله ساختار جدیدی برای تولید توان مورد نیاز بارهای الکتریکی ...  بیشتر پیشرفت تکنولوژی الکترونیک قدرت، افزایش قابلیت اطمینان سیستم­های توزیع توان و سیستم­های محرک کنترل پرواز، استفاده از انرژی الکتریکی برای تامین توان هواپیماهای پیشرفته را مورد توجه قرار داده است. این امر باعث شکل­گیری مفهوم هواپیمای عمدتاً الکتریکی شده است. در این مقاله ساختار جدیدی برای تولید توان مورد نیاز بارهای الکتریکی در هواپیما پیشنهاد می­شود. سیستم تولید و مصرف توان الکتریکی در هواپیما به­صورت یک ریزشبکه مدل می­شود. مکانیزم تولید توان بر پایه اینورترهای منبع ولتاژ است. تغذیه جریان مستقیم اینورترها با یکسوسازی خروجی ژنراتورهای القایی فراهم می­شود. توان مکانیکی مورد نیاز ژنراتورها نیز توسط موتورهای توربوجت تامین می­شود. بر این اساس، تخصیص هوشمند توان اکتیو بین ژنراتورها با بهره­ گیری از کنترل افتی بهبود یافته محقق می­شود. ضرایب افتی بهینه ژنراتورها با ترکیب روش­های مبتنی بر روش­های ریاضی گرادیان نزولی و حداقل­سازی میانگین مربعات انحراف فرکانس تخصیص می­یابد. شبکه الکتریکی هواپیما با کنترل­کننده پیشنهادی در نرم افزار متلب شبیه­سازی شده و عملکرد آن مورد بررسی قرار می­گیرد. نتایج شبیه­سازی نشان­دهنده آن است که تخصیص مناسب توان بین ژنراتورها انجام می­شود. مزیت روش پیشنهادی نسبت به ساختار مرسوم در هواپیما، حذف واسط مکانیکی ایجادکننده سرعت ثابت و افزایش قابلیت اطمینان سیستم تولید برق است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1009.06 K

روشی جامع برای مدل سازی عمومی فضای حالت مبدل های چندسطحی متوالی متصل به شبکه

حسن منافی میرعلیلو؛ مهدی سلیمی؛ جعفر سلطانی؛ عادل اکبری مجد

دوره 13، شماره 52 ، اسفند 1401، ، صفحه 33-52

چکیده

  در این مقاله برای مدل‌سازی فضای حالت عمومی مبدل چند‌سطحی سری متصل به شبکه، روشی جامع پیشنهاد شده است. در اینورترهای چند‌سطحی به دلیل غیر‌خطی بودن رفتار آنها، برای تضمین پایداری سیستم در حوزه کاری وسیع استفاده از کنترل­کننده غیر‌خطی اجتناب ناپذیر است. برای همین منظور مدل‌سازی فضای حالت جهت طراحی این نوع کنترل­کننده­ها لازم ...  بیشتر در این مقاله برای مدل‌سازی فضای حالت عمومی مبدل چند‌سطحی سری متصل به شبکه، روشی جامع پیشنهاد شده است. در اینورترهای چند‌سطحی به دلیل غیر‌خطی بودن رفتار آنها، برای تضمین پایداری سیستم در حوزه کاری وسیع استفاده از کنترل­کننده غیر‌خطی اجتناب ناپذیر است. برای همین منظور مدل‌سازی فضای حالت جهت طراحی این نوع کنترل­کننده­ها لازم است. مدل پیشنهاد شده برای حالت کلی مبدل با تعداد n پل ارائه شده است. برای راستی آزمایی مدل فضای حالت به­دست آمده، یک نمونه آزمایشگاهی از مبدل چند‌سطحی با دوپل طراحی و ساخته شده و نتایج مربوط به شبیه‌سازی مدل فضای حالت به­دست آمده با نتایج شبیه‌سازی مبدل متصل به شبکه و نتایج عملی مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان‌دهنده درستی عملکرد مدل است. همچنین شبیه‌سازی­های مربوطه توسط نرم­افزار تخصصی EMTDC/PSCAD انجام یافته است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.75 MB

مهندسی کنترل

طراحی کنترل کننده میراساز در نیروگاه های بادی فراساحلی برای بهبود پایداری سیستم قدرت با استفاده از کنترل کننده های PID مرتبه کسری مبتنی بر الگوریتم بازار سهام بهینه شده

ناصر طاهری؛ حامد اروجلو؛ فرامرز ابراهیمی

دوره 13، شماره 51 ، آذر 1401، ، صفحه 91-110

چکیده

  در این مقاله طراحی کنترل‌کننده تکمیلی میراساز در سیستم‌های انتقال فشارقوی جریان مستقیم با منبع ولتاژی (VSCHVDC) که رابط نیروگاه بادی فراساحلی (OWPP) با سیستم قدرت اصلی است، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. ابتدا نشان داده می‌شود که منحنی سرعت-توان در توربین بادی بر میراسازی مودهای نوسانی و الکترومکانیکی سیستم قدرت اثرگذار بوده و بسته به شرایط ...  بیشتر در این مقاله طراحی کنترل‌کننده تکمیلی میراساز در سیستم‌های انتقال فشارقوی جریان مستقیم با منبع ولتاژی (VSCHVDC) که رابط نیروگاه بادی فراساحلی (OWPP) با سیستم قدرت اصلی است، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. ابتدا نشان داده می‌شود که منحنی سرعت-توان در توربین بادی بر میراسازی مودهای نوسانی و الکترومکانیکی سیستم قدرت اثرگذار بوده و بسته به شرایط کاری توربین، میزان این اثرگذاری متفاوت است. سپس، جهت بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت، استفاده از کنترل‌کننده کمکی میراساز بهینه‌شده در سیستم VSCHVDC پیشنهاد خواهد شد. کنترل‌کننده پیشنهادی به­عنوان یک حلقه تکمیلی به مدارهای کنترلی مبدل‌ها در VSCHVDC اضافه می‌شود و از طریق تصحیح ضریب میرایی مودهای نوسانی سیستم، باعث تقویت گشتاور میراکننده در مولدها خواهد شد. علاوه بر این، راه­کاری برای به­کارگیری کنترل‌کننده کمکی در بهینه­ترین مسیر ممکن ارائه می‌شود به­طوری­که بیشترین کنترل­پذیری بر مودهای نوسانی و کمترین تداخل با سایر کانال‌های موجود بین سیگنال‌های ورودی-خروجی فراهم می‌شود. جهت طراحی کنترل‌کننده پیشنهادی، از کنترل‌کننده PID مرتبه کسری استفاده خواهد شد که ضرایب آن از طریق الگوریتم بازار سهام بهینه‌شده تنظیم می‌شوند. بهینه­سازی الگوریتم از طریق به­کارگیری عملگرهای جهش و ترکیب در الگوریتم ژنتیک و با هدف اجتناب از به دام افتادن خفاش‌ها در نقاط اکسترمم محلی انجام می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی این مقاله نه تنها باعث بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت می‌شود بلکه نمایه ولتاژ را نیز تقویت خواهد کرد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.79 MB

ارائه یک مبدل غیر ایزوله بسیار افزاینده با کلیدزنی نرم و تعداد المان کمکی کم

شکوه شعبانی؛ مجید دلشاد؛ رامتین صادقی

دوره 13، شماره 51 ، آذر 1401، ، صفحه 125-138

چکیده

  در این مقاله، یک مبدل غیر ایزوله بسیار افزاینده جدید با کلیدزنی نرم ارائه شده است. یک مدار کمکی با حداقل تعداد المان به مبدل پیشنهادی اضافه شده که شرایط کلیدزنی نرم را برای کلیه المان­های نیمه هادی فراهم می­نماید، لذا مشکل بازیابی معکوس دیودها را برطرف و تلفات کلیدزنی و هدایتی کلیدها را کاهش می­دهد. همچنین، در مبدل پیشنهادی تنها ...  بیشتر در این مقاله، یک مبدل غیر ایزوله بسیار افزاینده جدید با کلیدزنی نرم ارائه شده است. یک مدار کمکی با حداقل تعداد المان به مبدل پیشنهادی اضافه شده که شرایط کلیدزنی نرم را برای کلیه المان­های نیمه هادی فراهم می­نماید، لذا مشکل بازیابی معکوس دیودها را برطرف و تلفات کلیدزنی و هدایتی کلیدها را کاهش می­دهد. همچنین، در مبدل پیشنهادی تنها از یک هسته مغناطیسی استفاده شده­ که موجب کاهش مقاومت مسی سیم­پیچ­ها می­گردد، در نتیجه راندمان مبدل پیشنهادی در مقایسه با مبدل بوست متداول بهبود یافته است. همچنین برای پایداری ولتاژ خروجی مبدل در سطح دلخواه در لحظه­های تغییر بار، از کنترل­کننده انتگرالی تناسبی استفاده شده و نتایج شبیه­سازی آن با نرم­افزار متلب ارائه شده است. برای اثبات تحلیل­های تئوری کلیدزنی نرم، یک نمونه آزمایشگاهی 250 واتی پیاده­سازی گردیده و نتایج عملی آن ارائه شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.33 MB

بهینه‌سازی سیستم هیبرید بادی- خورشیدی- باتری جدا از شبکه با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ملخ

روناک جهانشاهی باوندپور؛ حمید قدیری؛ حامد خدادادی

دوره 13، شماره 51 ، آذر 1401، ، صفحه 139-156

چکیده

  انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر به دلیل محدودیت و احتمال اتمام منابع سوخت‌های فسیلی و مسائل زیست محیطی مرتبط به شدت توسعه یافته است. مهمترین چالش در این نوع سیستم‌ها، دستیابی به اندازه بهینه برای داشتن یک سیستم مقرون به صرفه بر اساس ذخیره انرژی خورشیدی و بادی است. در این مقاله بهینه‌سازی سیستم هیبرید بادی-خورشیدی با سیستم ذخیره ...  بیشتر انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر به دلیل محدودیت و احتمال اتمام منابع سوخت‌های فسیلی و مسائل زیست محیطی مرتبط به شدت توسعه یافته است. مهمترین چالش در این نوع سیستم‌ها، دستیابی به اندازه بهینه برای داشتن یک سیستم مقرون به صرفه بر اساس ذخیره انرژی خورشیدی و بادی است. در این مقاله بهینه‌سازی سیستم هیبرید بادی-خورشیدی با سیستم ذخیره باتری برای تامین یک بار مشخص ساعتی با هدف حداقل‌سازی هزینه‌های سالیانه سیستم و احتمال تلفات عرضه توان مورد توجه قرار گرفته است. هزینه‌های سالیانه سیستم شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه نگهداری و هزینه تعویض تجهیزات می‌باشد. هدف بهینه‌سازی، تعیین بهینه تعداد پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی، تعداد باتری‌ها، ارتفاع برج بادی و زاویه پنل خورشیدی نسبت به تابش خورشید است. به این منظور الگوریتم جدید بهینه‌سازی ملخ مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین در این مطالعه، اثر تغییرات راندمان اینورتر، تغییرات تقاضای بار و اثر تغییرات ماکزیمم احتمال تلفات عرضه توان بر طراحی سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که کاهش راندمان، افزایش بار و حداکثر قابلیت اطمینان در سیستم در قالب کاهش احتمال تلفات عرضه توان موجب افزایش هزینه‌های سالیانه انرژی سیستم می‌گردد. به‌علاوه، نتایج حاصله موید برتری روش بهینه‌سازی ملخ نسبت به روش اجتماع ذرات در دست‌یابی به تابع هدف بهتر و هزینه کمتر می‌باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.57 MB

یک مبدل فلای بک کلیدزنی نرم در هم تنیده جدید با بازیابی انرژی سلف نشتی

زهرا پیروان؛ مجید دلشاد؛ محمدرضا امینی

دوره 13، شماره 50 ، شهریور 1401، ، صفحه 31-47

چکیده

  در این مقاله یک مبدل فلای بک درهم تنیده با کلیدزنی در ولتاژ صفر با دو ترانسفورمر ارائه گردیده است که متشکل از دو مبدل فلای­بک اکتیو کلمپ است و سوئیچ اصلی یک مبدل به­عنوان سوئیچ کمکی مبدل دیگر عمل می­کند. این مبدل در مقایسه با مبدل­های فلای بک در هم تنیده کلیدزنی نرم مشابه دارای المان­های کمکی کمتر و استرس ولتاژ و جریان کمتر ...  بیشتر در این مقاله یک مبدل فلای بک درهم تنیده با کلیدزنی در ولتاژ صفر با دو ترانسفورمر ارائه گردیده است که متشکل از دو مبدل فلای­بک اکتیو کلمپ است و سوئیچ اصلی یک مبدل به­عنوان سوئیچ کمکی مبدل دیگر عمل می­کند. این مبدل در مقایسه با مبدل­های فلای بک در هم تنیده کلیدزنی نرم مشابه دارای المان­های کمکی کمتر و استرس ولتاژ و جریان کمتر است. ارائه مدار کمکی جدید برای اعمال کلیدزنی نرم، علاوه بر افزایش راندمان، تعداد نیمه هادی اضافه شده را به حداقل می­رساند. همچنین از دیگر مزایای این ساختار می­توان به قابل اعمال بودن مدار کمکی ارائه شده به سایر مبدل­های ایزوله اشاره کرد. ایجاد شرایط کلیدزنی نرم در این مبدل توسط مدار کمکی به گونه­ای است که سوئیچ­های مبدل تحت شرایط ZVS  روشن و خاموش می­گردند و دیود­های مبدل تحت شرایط ZCS روشن و خاموش می­گردند. راندمان مبدل فلای­بک در هم تنیده پیشنهادی با کلیدزنی در ولتاژ صفر در بار کامل نیز به میزان 5 درصد افزایش می­یابد. از مزایای دیگر مبدل پیشنهادی این است که سوئیچ Q2 علاوه بر آنکه شرایط کلیدزنی در ولتاژ صفر را برای سوئیچ Q1 فراهم می­کند، خود نیز انرژی را منتقل می­کند و باعث افزایش چگالی توان مبدل و کاهش استرس جریان می­گردد. مبدل به­طور کامل تجزیه و تحلیل گردیده و برای تایید درستی عملکرد آن یک نمونه آزمایشگاهی 300 وات ساخته شده است و نتایج عملی ارائه می­گردد. 

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 866.71 K

تشخیص خطای اتصال کوتاه در سیم‌پیچ ترانسفورماتور قدرت مبتنی بر سنجش ولتاژ و جریان سیم‌پیچ با استفاده از سیستم عصبی-فازی

همایون مشگین کلک؛ مهیار محمدپور

دوره 13، شماره 50 ، شهریور 1401، ، صفحه 87-99

چکیده

  خرابی عایق بین حلقه‌های سیم پیچ یکی از دلایل اصلی خطای اولیه سیم پیچ در ترانسفورماتور است. در حین کار ترانسفورماتور، میدان‌های الکتریکی قوی به مواد دی الکتریک سیم پیچ‌های آن اعمال می‌شود. خرابی و پیری دی الکتریک یکی از مهمترین عوامل خطای اتصال کوتاه در سیم پیچ‌های ترانسفورماتور است. به سبب فراوانی این خطا و احتمال گسترش آن، تشخیص ...  بیشتر خرابی عایق بین حلقه‌های سیم پیچ یکی از دلایل اصلی خطای اولیه سیم پیچ در ترانسفورماتور است. در حین کار ترانسفورماتور، میدان‌های الکتریکی قوی به مواد دی الکتریک سیم پیچ‌های آن اعمال می‌شود. خرابی و پیری دی الکتریک یکی از مهمترین عوامل خطای اتصال کوتاه در سیم پیچ‌های ترانسفورماتور است. به سبب فراوانی این خطا و احتمال گسترش آن، تشخیص و شناسایی آن در مراحل اولیه اهمیت دارد. در این مقاله نشان داده شده است که با سنجش و بررسی اختلاف فاز میان ولتاژ و جریان در فازهای ترانسفورماتور در حالت بارداری می‌توان به وجود خطا پی برد. در این راستا اثر اتصال کوتاه حلقه در یک سیم پیچ بر سیم پیچ‌های دیگر نیز بررسی شده است. به منظور تشخیص خطای برخط، استفاده از یک سیستم هوشمند (سیستم عصبی-فازی)نیز پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی برای یک ترانسفورماتور نمونه، بیان‌گر صحت و قابلیت روش ارائه شده در تشخیص برخط خطای سیم پیچ  در ترانسفورماتور است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 561.93 K

بهره‌برداری ریزشبکه در راستای تأمین انرژی پاک مقید به قابلیت اطمینان بهینه سیستم

حسین حسن شاهی؛ مهدی نفر؛ محسن سیماب

دوره 13، شماره 50 ، شهریور 1401، ، صفحه 141-156

چکیده

  در این مقاله، مسأله مدیریت انرژی ریزشبکه (MG) در حضور تولیدات پراکنده (DGها) و بارهای اکتیو (ALها) با در نظر گرفتن شاخص ­های بهره ­برداری، اقتصادی، زیست محیطی و قابلیت اطمینان ارائه می­شود. این طرح دارای تابع هدفی برابر با کمینه­سازی مجموع هزینه مورد انتظار بهره­برداری MG و DGها، هزینه مورد انتظار آلودگی و هزینه خاموشی در شرایط وقوع ...  بیشتر در این مقاله، مسأله مدیریت انرژی ریزشبکه (MG) در حضور تولیدات پراکنده (DGها) و بارهای اکتیو (ALها) با در نظر گرفتن شاخص ­های بهره ­برداری، اقتصادی، زیست محیطی و قابلیت اطمینان ارائه می­شود. این طرح دارای تابع هدفی برابر با کمینه­سازی مجموع هزینه مورد انتظار بهره­برداری MG و DGها، هزینه مورد انتظار آلودگی و هزینه خاموشی در شرایط وقوع پشامد N-1 است. این مسأله نیز مقید به معادلات پخش توان ac، محدودیت­های بهره­برداردی و قابلیت اطمینان MG و فرمول­بندی بهره­برداری DGها و ALها شامل طرح پاسخ­گویی بار (DRP) و باتری است. همچنین از برنامه­ریزی تصادفی برای مدل­سازی عدم قطعیت­­های بار، قیمت انرژی، توان تولیدی DGهای تجدیدپذیر (RDGها) و دسترس­پذیری تجهیزات MG استفاده می­شود. سپس برای دست­یابی به راه­حل بهینه مطمئن با قابلیت پاسخ­دهی یکتا، از حل­کننده ترکیبی بهینه­سازی شیر مورچه (ALO) و الگوریتم جستجوی کلاغ­ (CSA) استفاده می­گردد. در نهایت با اجرای طرح پیشنهادی بر روی یک MG استاندارد و استخراج نتایج عددی حاصل از موارد مطالعاتی مختلف، قابلیت طرح مذکور در بهبود وضعیت شاخص­های بهره­برداری و اقتصادی MG در کنار تأمین انرژی پاک با قابلیت اطمینان مطلوب مورد تأیید قرار می­گیرد.   

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 854.89 K

روش جدید تخمین امید هزینه خرابی ترانسفورماتورهای قدرت موازی

هادی شمس سولاری؛ بهروز مجیدی؛ مجید معظمی

دوره 11، شماره 44 ، اسفند 1399، ، صفحه 37-46

چکیده

  ارزیابی سطح ریسک سیستم­های‌ قدرت و کاهش هزینه‌های در ارتباط با اثرات مخرب آن، به یکی از چالش‌های اساسی بهره‌برداری و برنامه‌ریزی صنعت برق تبدیل شده است. در این مقاله یک روش جدید به­منظور مدل­سازی ریاضی همبستگی خرابی ترانسفورماتورهای موازی با استفاده از فرآیند پواسون و تابع مفصل گوسی چند متغیره ارائه شده است. در این روش با ...  بیشتر ارزیابی سطح ریسک سیستم­های‌ قدرت و کاهش هزینه‌های در ارتباط با اثرات مخرب آن، به یکی از چالش‌های اساسی بهره‌برداری و برنامه‌ریزی صنعت برق تبدیل شده است. در این مقاله یک روش جدید به­منظور مدل­سازی ریاضی همبستگی خرابی ترانسفورماتورهای موازی با استفاده از فرآیند پواسون و تابع مفصل گوسی چند متغیره ارائه شده است. در این روش با محاسبه شاخص‌های انتخابی قابلیت اطمینان و هزینه‌های مرتبط با آن، یک روش مدل­سازی به­منظور تخمین امید ریاضی هزینه خرابی تراسفورماتورهای موازی با همبستگی خرابی و هزینه ریسک سالیانه سیستم قدرت پیشنهاد داده شده است. با توجه به توانایی تولید فرآیند گذر حالت واقعی سیستم برای شبیه‌سازی‌ همبستگی و احتمال خرابی ترانسفورماتورهای موازی، از روش مونت‌کارلو ترتیبی برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان سیستم و همچنین تخمین هزینه‌های مذکور استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی روش پیشنهادی نشان می‌دهد که افزایش احتمال همبستگی خرابی ترانسفورماتورهای موازی در پست‌های برق به­صورت سالیانه، منجر به افزایش امید هزینه خرابی آنها، افزایش سطح و هزینه کل ریسک سیستم قدرت خواهد شد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 491.56 K

طراحی بهینه، مدلسازی و بررسی عملکرد موتور القایی تک فاز شار محوری خازن دائم با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات بهبود یافته (IPSO)

امین ابوطالبی نجف آبادی

دوره 11، شماره 44 ، اسفند 1399، ، صفحه 47-69

چکیده

  کاربرد روز افزون موتورهای القایی تکفاز شار محوری خازن دائم و بازده پایین آنها، باعث اهمیت مساله بهینه­سازی این نوع موتورها گردیده است. در این مقاله، ضمن معرفی اصول الگوریتم­های کلاسیک طراحی این نوع موتورها که شامل یافتن ابعاد قسمت­های مختلف موتور و محاسبه پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت­ها و راکتانس­ها و خازن است، با معرفی ...  بیشتر کاربرد روز افزون موتورهای القایی تکفاز شار محوری خازن دائم و بازده پایین آنها، باعث اهمیت مساله بهینه­سازی این نوع موتورها گردیده است. در این مقاله، ضمن معرفی اصول الگوریتم­های کلاسیک طراحی این نوع موتورها که شامل یافتن ابعاد قسمت­های مختلف موتور و محاسبه پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت­ها و راکتانس­ها و خازن است، با معرفی مدار معادل پیشنهادی در حالت دائمی به­منظور کاهش فاصله هوایی موتور، به‌معرفی ساختار الگوریتم­های بهینه­سازی پرداخته و در ادامه از الگوریتم­های بهینه­سازی ژنتیک و تجمع ذرات بهبودیافته در راستای بهینه­سازی طراحی موتور شار محوری جهت افزایش بازده، افزایش ضریب توان و کاهش حجم هسته استفاده می­شود. بدین منظور یک موتور القایی تک فاز شار محوری با خازن دائم که کاربرد قابل توجهی در سیستم­های تهویه دارد، انتخاب شده، مورد بررسی عملکردی قرار گرفته و با استفاده از فرمول­های طراحی و به‌کمک مدار معادل حالت دائمی پیشنهادی و همچنین با استفاده از روش­های هوشمند نظیر الگوریتم ژنتیک و تجمع ذرات بهبودیافته، بهینه­سازی موتور جهت افزایش حداکثری بازده صورت گرفته و نتایج آن در قالب نمودارهای گشتاور- سرعت و بازده- سرعت رسم و با‌ یکدیگر مقایسه شده است. در پایان موتور طراحی شده به روش اجزای محدود جهت تایید الگوریتم طراحی، مدل حالت دائمی، الگوریتم بهینه­سازی پیشنهادی و نتایج آزمایش­ها شبیه­سازی شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.29 MB

مدیریت انرژی بهینه ریزشبکه براساس معیارهای فنی، اقتصادی و زیست-محیطی با استفاده از الگوریتم جستجوی کلاغ

سجاد گرجی؛ سعید زمانیان؛ مجید معظمی

دوره 11، شماره 43 ، آبان 1399، ، صفحه 49-68

چکیده

  با افزایش محبوبیت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در قالب ریزشبکه­ها در سیستم قدرت، مسائل فنی و اقتصادی جدیدی در این صنعت پا به عرصه ظهور گذاشته­اند. بهره­برداری بهینه از ریزشبکه­ها در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر یکی از چالش­های جدید این صنعت به شمار می­رود. ریزشبکه­ها شبکه­های کوچکی مشتمل بر واحدهای تولید پراکنده ...  بیشتر با افزایش محبوبیت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در قالب ریزشبکه­ها در سیستم قدرت، مسائل فنی و اقتصادی جدیدی در این صنعت پا به عرصه ظهور گذاشته­اند. بهره­برداری بهینه از ریزشبکه­ها در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر یکی از چالش­های جدید این صنعت به شمار می­رود. ریزشبکه­ها شبکه­های کوچکی مشتمل بر واحدهای تولید پراکنده و بارهای محلی هستند که به صورت مستقل یا متصل به شبکه­های توزیع مورد بهره­برداری قرار می­گیرند. معمولاً در ریزشبکه­های منفصل از شبکه، انرژی مورد نیاز مصرف­کنندگان از طریق سیستم­های ترکیبی منابع انرژی تامین می­گردد. هدف اصلی سیسستم­های ترکیبی، تامین بار در هر لحظه از زمان و ذخیره­ی انرژی اضافی برای شرایط بحرانی است. در این مقاله یک روش مدیریت انرژی بهینه ریزشبکه براساس معیارهای فنی اقتصادی و زیست محیطی با استفاده از الگوریتم جستجوی کلاغ ارائه شده است. ریزشبکه مورد مطالعه شامل منابع انرژی تجدیدپذیر، باتری و ژنراتور به عنوان پشتیبان است. در روش پیشنهادی هزینه سالیانه و میزان انتشار آلودگی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. فرآیند تخصیص بهینه واحدهای تجدیدپذیر با استفاده از الگوریتم فراابتکاری جستجوی کلاغ انجام شده است. نتایج شبیه­سازی روش پیشنهادی نشان­دهنده ترکیب­بندی مناسبی از اجزاء سیستم بوده که منجر به کاهش انتشار آلاینده­ها و هزینه احداث سیستم می­شود.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.16 MB

جایابی و تعیین اندازه بهینه خازن‎ها و منابع تولید پراکنده با هدف بهبود قابلیت اطمینان و حداقل نمودن تلفات در شبکه‎های توزیع

مجید سالاری؛ فریبرز حقیقت دار فشارکی

دوره 11، شماره 43 ، آبان 1399، ، صفحه 83-94

چکیده

  مسأله جایابی و تعیین اندازه بهینه تجهیزات در سیستم‎های مهندسی یکی از مهمترین و پرچالش‎ترین مسایل کاربردی است. نصب خازن و منابع تولید پراکنده ( DGها)در سیستم‎های توزیع مزایای زیادی همچون بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات توان را در پی خواهد داشت. البته هزینه‎های سرمایه‎گذاری بالایی را هم در بر دارد. درنتیجه استفاده حداکثری ...  بیشتر مسأله جایابی و تعیین اندازه بهینه تجهیزات در سیستم‎های مهندسی یکی از مهمترین و پرچالش‎ترین مسایل کاربردی است. نصب خازن و منابع تولید پراکنده ( DGها)در سیستم‎های توزیع مزایای زیادی همچون بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات توان را در پی خواهد داشت. البته هزینه‎های سرمایه‎گذاری بالایی را هم در بر دارد. درنتیجه استفاده حداکثری از این مزایا تا حد زیادی منوط به انتخاب مکان مناسب جهت نصب آن‎ها است. در این مقاله از الگوریتم جستجوی گروهی با نرخ موفقیت برای جایابی همزمان DG و خازن در سیستم­ توزیع شعاعی استفاده شده است. تابع هدف مورد استفاده شامل هزینه­های مربوط به وقفه قابل انتظار مشتری (ECOST)، انرژی تامین نشده (ENS)، تلفات توان اکتیو سیستم و هزینه سرمایه­گذاری، تعمیر و نگهداری بانک خازنی و DG است. به­منظور ارزیابی اثربخشی الگوریتم پیشنهادی در یافتن جواب بهینه، سناریوهای مختلف نصب DG و خازن در محیط نرم افزار MATLAB R2014a در سیستم توزیع شعاعی 33 شینه استاندارد IEEE  شبیه­سازی شده است. نتایج شبیه‎سازی نشان می‎دهد روش پیشنهادی در مقایسه با روش­های ارائه شده قبلی، قابلیت و توانایی بالایی در حل مسأله جایابی خازن و DG دارد. با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله، مقادیر تلفات توان اکتیو و پروفایل ولتاژ باس­ها نسبت به سایر روش­های بررسی شده، بهبود یافته است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 956.08 K

مهندسی کنترل

کنترل ترکیبی مستقیم گشتاور موتورهای القایی با رویکرد افزایش عمر مفید باتری در وسائل نقلیه الکتریکی

حمیدرضا اسکندری؛ محمدرضا مرادیان

دوره 11، شماره 42 ، مرداد 1399، ، صفحه 1-13

چکیده

  استفاده گسترده از موتور‌های القایی به عنوان نیرو‌ محرکه خودروهای الکتریکی، نیاز به بهبود سیستم کنترلی این موتورها در جهت بهبود راندمان را بیش از پیش مطرح نموده است. این امر می‌تواند موجب افزایش مسافت طی شده‌ی خودرو ‌الکتریکی در هر بار شارژ و در نهایت افزایش طول عمر باتری گردد.‌‌‌‌‌‌‌ در راستای این کار، یک روش کنترل مستقیم گشتاور ...  بیشتر استفاده گسترده از موتور‌های القایی به عنوان نیرو‌ محرکه خودروهای الکتریکی، نیاز به بهبود سیستم کنترلی این موتورها در جهت بهبود راندمان را بیش از پیش مطرح نموده است. این امر می‌تواند موجب افزایش مسافت طی شده‌ی خودرو ‌الکتریکی در هر بار شارژ و در نهایت افزایش طول عمر باتری گردد.‌‌‌‌‌‌‌ در راستای این کار، یک روش کنترل مستقیم گشتاور مبتنی بر کنترل پیش‌بین و همچنین یک روش کنترل مستقیم گشتاور بهینه بررسی و مقایسه شده‌ است. در روش کنترل پیش‌بین مستقیم گشتاور، بردار ولتاژ مرجع بر اساس کنترل پیش‌بین به گونه‌ای تعیین می‌شود که مقادیر گشتاور و شار در سریع‌ترین زمان ممکن برابر مقادیر مرجع شوند. روش کنترل مستقیم گشتاور بهینه نیز مبتنی بر محاسبه شار مرجع بهینه استاتور براساس گشتاور بار می‌باشد. برای مقایسه و ارزیابی عملکرد کنترل‌کننده‌ها، روش‌های پیشنهادی به همراه روش کنترل مستقیم گشتاور متداول بر روی یک موتور القایی در نرم افزار متلب شبیه‌سازی شده ‌است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش کنترل مستقیم گشتاور بهینه در حالت بی‌باری و روش کنترل پیش‌بین مستقیم گشتاور در زمان اعمال بار به موتور دارای بالاترین راندمان، کمترین دامنه جریان و ریپل گشتاور می‌باشد. از این رو در این مقاله روش کنترل ترکیبی مستقیم گشتاور ارائه می‌گردد. روش مورد نظر در حالت بی‌باری از کنترل مستقیم گشتاور بهینه و در زمان اعمال بار از کنترل پیش‌بین مستقیم گشتاور استفاده می‌کند. این روش دارای بهترین عملکرد جهت افزایش طول عمر مفید باتری در وسائل نقلیه الکتریکی می‌باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.35 MB

بهینه‌سازی دو سطحی مدیریت انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای

محمدعلی هرمزی؛ بهمن بهمنی فیروزی؛ طاهر نیکنام

دوره 11، شماره 42 ، مرداد 1399، ، صفحه 29-40

چکیده

  مدیریت بهینه انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای سبب افزایش رفاه اجتماعی، کاهش هزینه‌های اقتصادی و آلایندگی‌های زیست محیطی خواهد شد. از راه‌کارهای مدیریت انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای می‌توان به مسائلی مانند توزیع اقتصادی بار و حرارت، مدیریت بارهای تغییرپذیر، شارژ و دشارژ بهینه ذخیره‌سازهای انرژی و وجود منابع تجدیدپذیر ...  بیشتر مدیریت بهینه انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای سبب افزایش رفاه اجتماعی، کاهش هزینه‌های اقتصادی و آلایندگی‌های زیست محیطی خواهد شد. از راه‌کارهای مدیریت انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای می‌توان به مسائلی مانند توزیع اقتصادی بار و حرارت، مدیریت بارهای تغییرپذیر، شارژ و دشارژ بهینه ذخیره‌سازهای انرژی و وجود منابع تجدیدپذیر با حفظ محدودیت‌های تبادل توان الکتریکی بین نواحی اشاره نمود، که همگی از مسائل مهم در این زمینه به شمار می‌آیند. در این مقاله یک مدل برنامه‌ریزی درجه دوم آمیخته با عدد صحیح به­منظور مدیریت بهینه انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای با هدف کاهش هزینه‌های اقتصادی و زیست محیطی و افزایش رفاه اجتماعی نیز با در نظر گرفتن سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی، مدیریت سمت بار و منابع تجدیدپذیر ارائه شده است. در این مقاله یک رویکرد دوسطحی به منظور حل مدل پیشنهادی ارائه شده که سطح بالایی به منظور کمینه‌سازی هزینه اقتصادی و آلایندگی و سطح پایینی به منظور بیشینه‌سازی رفاه اجتماعی و به صورت شرایط خطی KKT فرموله شده است. شبیه‌سازی در محیط متلب و حل‌کننده Gurobi اجرا شده است که نتایج نشان می‌دهد مدل دو سطحی ارائه شده رویکردی کارآمد در بهینه‌سازی انرژی در شبکه‌های هوشمند چند ناحیه‌ای نسبت به دیگر رویکردهایی مانند روش ضریب وزنی و یا روش بهینگی پارتو دارد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 843.74 K

مهندسی کنترل

بهبود پایداری دینامیکی شبکه های قدرت شامل مزارع بادی فراساحلی و مجهز به سیستم انتقال HVDC با استفاده از کنترل‌کننده عصبی تطبیقی

عبدالخالق حمیدی؛ جمال بیضاء؛ طاهر عابدین زاده؛ علی دقیق

دوره 11، شماره 42 ، مرداد 1399، ، صفحه 79-99

چکیده

  هدف از این مقاله بهبود پایداری دینامیکی سیستم‌های قدرت مجهز به مزارع بادی فراساحلی و انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) است. از آنجا که مزارع بادی تحت تاثیر عوامل محیطی بوده و نمی‌توانند توان تولیدی ثابتی داشته باشند، لذا تاثیر توربین بادی و سیستم HVDC بر مود نوسانی سیستم قدرت بررسی شده و راه­کار مناسبی جهت انتخاب سیگنال‌های ورودی ...  بیشتر هدف از این مقاله بهبود پایداری دینامیکی سیستم‌های قدرت مجهز به مزارع بادی فراساحلی و انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) است. از آنجا که مزارع بادی تحت تاثیر عوامل محیطی بوده و نمی‌توانند توان تولیدی ثابتی داشته باشند، لذا تاثیر توربین بادی و سیستم HVDC بر مود نوسانی سیستم قدرت بررسی شده و راه­کار مناسبی جهت انتخاب سیگنال‌های ورودی -خروجی و طراحی کنترل‌کننده تکمیلی پایدارساز پیشنهاد می‌گردد. در روش پیشنهادی، با استفاده از مفاهیم کنترل­پذیری و مشاهده­پذیری و تجزیه مقادیر تکین، بهترین مسیر جهت طراحی کنترل‌کننده تکمیلی میراساز در بین سیگنال‌های ورودی-خروجی انتخاب می‌شود، سپس کنترل‌کننده پایدارساز مبتنی بر شبکه‌های عصبی طراحی شده و جهت بهبود پایداری فرکانس-ولتاژ، بکار گرفته می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که کنترل‌کننده‌ی پیشنهادی نسبت به کنترل‌کننده‌های کلاسیک، عملکرد بهتری از نظر سرعت پاسخ، زمان نشست و فراجهش داشته، و نوسانات ولتاژ و فرکانس را بخوبی در حضور اغتشاشات میراسازی می‌نماید و موید کارایی سیستم کنترلی انتخاب شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.13 MB

تحلیل نیروهای الکترومغناطیسی ترانسفورماتور تحت شرایط فرورزونانس در اثر اتصال‌کوتاه سه فاز متوالی با استفاده از روش المان محدود

علی احمدپور؛ سیدجلال سیدشنوا؛ عبدالمجید دژم خوی؛ الهام مکرمیان

دوره 11، شماره 41 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 47-60

چکیده

  در این مقاله، از روش تحلیلی اجزای محدود برای مطالعه پدیده فرورزونانس از دیدگاه نیروهای الکترومغناطیسی وارد بر سیم‌پیچی‌های ترانسفورماتور استفاده شده است. به‌منظور مدل‌سازی این پدیده، یک خطای اتصال ‌کوتاه سه فاز متوالی در سمت اولیه و در فاصله نسبتا دور از ترانسفورماتور درنظر گرفته شده است. سپس با توجه به ظرفیت خازنی معادل خط، ...  بیشتر در این مقاله، از روش تحلیلی اجزای محدود برای مطالعه پدیده فرورزونانس از دیدگاه نیروهای الکترومغناطیسی وارد بر سیم‌پیچی‌های ترانسفورماتور استفاده شده است. به‌منظور مدل‌سازی این پدیده، یک خطای اتصال ‌کوتاه سه فاز متوالی در سمت اولیه و در فاصله نسبتا دور از ترانسفورماتور درنظر گرفته شده است. سپس با توجه به ظرفیت خازنی معادل خط، بین محل خطا تا محل نصب ترانسفورماتور، خطاهای اتصال ‌کوتاه تک فاز به‌صورت متوالی تولید می‌شوند. به‌علت کلیدزنی، برای قطع خط در محل خطا، پدیده فرورزونانس در سیستم قدرت به‌وجود می‌آید. در نتیجه، اندازه ولتاژ و جریان‌های سمت اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها به‌صورت محسوس تغییر پیدا می‌کنند. تأثیر تغییرات جریان بر اندازه نیروهایی که سیم‌پیچی‌های ترانسفورماتور در طول پدیده فرورزونانس تحمل می‌کنند، موضوع مورد مطالعه این مقاله است. با شبیه‌سازی ترانسفورماتور توزیع در محیط اجزای محدود نرم‌افزار FLUX 12.2 و استفاده از کلیدزنی در شبکه، پدیده فرورزونانس مدل‌سازی می‌شود. با توجه به وابستگی فرورزونانس به غیرخطی بودن مشخصۀ مغناطیسی هسته آهنی ترانسفورماتور، از مدل هیسترزیس برداری Jiles–Atherton برای تولید حلقه‌های هیسترزیس هسته فولادی بهره گرفته شده است تا دقت نتایج افزایش یابد

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 3.51 MB

ارائه استراتژی پویا برای تجدید ارایش شبکه توزیع با توجه به اهمیت قابلیت اطمینان و امنیت سیستم

حسین لطفی؛ رضا قاضی؛ محمدباقر نقیبی سیستانی

دوره 10، شماره 40 ، بهمن 1398، ، صفحه 13-22

چکیده

  تجدید ارایش فیدرهای شبکه توزیع یک مساله بهینه سازی در سیستم قدرت است که با تغییر وضعیت سوئیچینگ در شبکه توزیع برای براورده کردن توابع هدف خاصی انجام می‌شود. در این مطالعه، مساله تجدید ارایش پویا فیدرهای توزیع در حضور منابع تولید پراکنده و سیستم‌های ذخیره انرژی بهینه سازی شده است. با توجه به اینکه در مطالعات تجدید ارایش به قابلیت ...  بیشتر تجدید ارایش فیدرهای شبکه توزیع یک مساله بهینه سازی در سیستم قدرت است که با تغییر وضعیت سوئیچینگ در شبکه توزیع برای براورده کردن توابع هدف خاصی انجام می‌شود. در این مطالعه، مساله تجدید ارایش پویا فیدرهای توزیع در حضور منابع تولید پراکنده و سیستم‌های ذخیره انرژی بهینه سازی شده است. با توجه به اینکه در مطالعات تجدید ارایش به قابلیت اطمینان و امنیت شبکه توجه کمتری شده است، به همین منظور سعی شده از تابع هدف انرژی توزیع نشده در کنار شاخص پایداری ولتاژ و تلفات انرژی در این مطالعه استفاده شود. به منظور بهینه سازی همزمان شاخص‌ قابلیت اطمینان و توابع هدف دیگر، طرح بهینه‌ای برای توپولوژی بهینه فیدرهای شبکه توزیع و همچنین شارژ و دشارژ سیستم‌های ذخیره انرژی ارائه شده است. با توجه به مساله پیچیده بهینه سازی در این مطالعه، الگوریتم بهبود یافته جهش قورباغه مبتنی بر یک استراتژی جدید جهش ارائه شده است. به منظور نشان دادن توانایی روش مورد نظر در ارائه طرح بهینه برای مساله بهینه سازی چند هدفه در این مطالعه، از یک شبکه 33 باسه استفاده شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 400.15 K

تشخیص جریان هجومی و جلوگیری از عملکرد بی‌مورد رله دیفرانسیل با استفاده از شکل‌های لیساژور جریان

بهروز طاهری؛ سیدامیر حسینی؛ حسین عسکریان ابیانه؛ فرزاد رضوی

دوره 10، شماره 40 ، بهمن 1398، ، صفحه 43-54

چکیده

  جریان هجومی همدردی که در ترانسفورماتورهای سری و موازی اتفاق می‌افتد، می‌تواند دو مشکل عمده را در حفاظت از ترانسفورماتورهای قدرت ایجاد کند. اولین مشکل این است که سیستم حفاظت از ترانسفورماتور ممکن است به علت افزایش زیاد جریان عملکرد نادرست داشته باشد. دوم ممکن است وقتی یک سیستم حفاظت مشترک برای ترانسفورماتور‌های موازی طراحی می‌گردد، ...  بیشتر جریان هجومی همدردی که در ترانسفورماتورهای سری و موازی اتفاق می‌افتد، می‌تواند دو مشکل عمده را در حفاظت از ترانسفورماتورهای قدرت ایجاد کند. اولین مشکل این است که سیستم حفاظت از ترانسفورماتور ممکن است به علت افزایش زیاد جریان عملکرد نادرست داشته باشد. دوم ممکن است وقتی یک سیستم حفاظت مشترک برای ترانسفورماتور‌های موازی طراحی می‌گردد، موجب شود که جریان ورودی خط که حاصل جمع برداری دو جریان ورودی است، شبیه خطای تک فاز شود و به همین دلیل، سیستم حفاظت عملکرد اشتباه داشته باشد. بدین منظور در این مقاله یک روش جدید تشخیص جریان هجومی بر پایه لیساژورهای جریان ارائه ‌شده است. روش بیان‌شده سرعت بالایی در تشخیص خطا دارد، همچنین این روش در مقابل نویزهای شدید همچون نویز گوسی سفید مقاوم است. این روش با استفاده از یک شبکه با ترانسفورماتورهای موازی 230 به 63 کیلوولت و گروه‌برداری Ynd11 به ازای حالات مختلف جریان هجومی و خطاهای همزمان با آن، مورد ارزیابی قرارگرفته است. همچنین روش پیشنهادی با روش‌های متداول صنعتی (از جمله روش هارمونیک دوم، روش عبور از صفر سیگنال و روش تجزیه ‌و تحلیل شکل موج جریان) که امروزه در رله‌های حفاظتی بویژه در رله‌های دیفرانسیل نسل پنجم شرکت زیمنس استفاده می‌شوند، مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می‌دهند که روش پیشنهادی عملکرد به ‌مراتب بهتری نسبت به روش‌های معمول صنعتی دارد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 784.57 K

مبدل DC-DC بسیار افزاینده بوست با سلف کوپل شده و تکنیک دیود-خازن

سید محمد مهدی میرطلائی؛ رسول امانی نافچی

دوره 10، شماره 39 ، آبان 1398، ، صفحه 3-12

چکیده

  در سال‏های اخیر، کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و مسائل زیست‌محیطی ناشی از آن‏ها موجب انجام پژوهش‌های بسیاری در زمینه استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر شده ‌است. در میان منابع انرژی تجدیدپذیر، سلول‌های خورشیدی، پیل‌های سوختی و انرژی بادی توجه بیشتری به خود جلب کرده‌اند. درنتیجه نیاز به مبدل‌های DC-DC  بسیار افزاینده بیشتر از قبل ...  بیشتر در سال‏های اخیر، کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و مسائل زیست‌محیطی ناشی از آن‏ها موجب انجام پژوهش‌های بسیاری در زمینه استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر شده ‌است. در میان منابع انرژی تجدیدپذیر، سلول‌های خورشیدی، پیل‌های سوختی و انرژی بادی توجه بیشتری به خود جلب کرده‌اند. درنتیجه نیاز به مبدل‌های DC-DC  بسیار افزاینده بیشتر از قبل احساس می‌شود. در این مقاله تمرکز بر روی مبدل DC-DC با توان 200 وات و با بهره ولتاژ بالا می‏باشد. چنین مبدلی ولتاژ خروجی یک تا چند سلول خورشیدی که سطح ولتاژ DC پایینی را دارا می‌باشند، به ولتاژ DC با سطح بالاتر و مناسب برای استفاده به‌عنوان ورودی یک مبدل DC/AC تبدیل می‌نماید. در این مقاله یک مبدل بوست غیر ایزوله با سلف کوپل شده ‏ارائه و تلاش می‏گردد با کاهش تلفات سوئیچینگ و تلفات هدایتی بازده مبدل بهبود یابد. در نهایت علاوه بر تشریح عملکرد مدار و ارائه‏ی تحلیل‏ها، صحت عملکرد مدار از طریق شبیه‌سازی نرم‌افزاری نشان داده شده و یک نمونه‏ی عملی از مبدل پیشنهادی در توان 200 وات و فرکانس 50 کیلوهرتز پیاده‌سازی گردیده است. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی و نمونه عملی نشان‌دهنده صحت عملکرد مبدل پیشنهادی می‏باشد

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 679.36 K

طراحی بهینه ریزشبکه‌های مسکونی با در نظر گرفتن وقوع خطا و احتمال خاموشی

مهرداد موحدپور؛ سیروس محمدی؛ محمدجواد کیانی؛ طاهر نیکنام؛ محمود زاده باقری

دوره 10، شماره 39 ، آبان 1398، ، صفحه 29-44

چکیده

  یکی از مباحث قابل توجه شبکه قدرت در سال‌های اخیر پیدایش ریزشبکه‌ها می‌باشد. طراحی بهینه یک ریزشبکه شامل انتخاب بهترین ترکیب از گزینه‌های موجود (واحدهای تولید پراکنده، سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی و برنامه‌های پاسخ‌گویی بار) برای تامین بار مصرفی به منظور حذاقل‌سازی هزینه‌های ریزشبکه می‌باشد. در این مقاله مدلسازی جامعی برای مسئله ...  بیشتر یکی از مباحث قابل توجه شبکه قدرت در سال‌های اخیر پیدایش ریزشبکه‌ها می‌باشد. طراحی بهینه یک ریزشبکه شامل انتخاب بهترین ترکیب از گزینه‌های موجود (واحدهای تولید پراکنده، سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی و برنامه‌های پاسخ‌گویی بار) برای تامین بار مصرفی به منظور حذاقل‌سازی هزینه‌های ریزشبکه می‌باشد. در این مقاله مدلسازی جامعی برای مسئله طراحی بهینه ریزشبکه‌های مسکونی با لحاظ کردن واحدهای تولید پراکنده تجدیدپذیر، سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی و بارهای قابل کنترل انجام شده است. این مدل رفتار تصادفی ذاتی منابع انرژی تجدیدپذیر و عدم قطعیت در پیش‌بینی بار الکتریکی را در نظر گرفته و مدل‌های تصادفی مناسبی برای آنها انتخاب شده است. همچنین وقوع خطا و احتمال وقوع خاموشی در طراحی بهینه ریزشبکه‌های مسکونی جهت افزایش قابلیت اطمینان و کارایی آنها و توسعه مدل‌های پیشین در نظر گرفته شده و به تابع هدف مساله اضافه شده است. برای یافتن پاسخ بهینه، مسئله طراحی ریزشبکه‌ها به صورت یک مسئله بهینه‌سازی با هدف حداقل‌سازی مجموع هزینه‌های طرح توسعه ریزشبکه مدلسازی و پاسخ بهینه با الگوریتم بهینه‌سازی کلونی مورچگان تعیین می‌شود.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 555.17 K

طراحی و پیاده‌سازی یک مبدل DC-DC رزنانسی سوئیچینگ نرم جدید نوع کاهنده

آرزو نوربهشت؛ مسعود جباری

دوره 10، شماره 38 ، مرداد 1398، ، صفحه 3-12

چکیده

  در این مقاله یک مبدل جدید DC-DC کاهنده رزنانسی از خانواده مبدلهای سوئیچ رزناتور (SwRC) ارائه شده است که شرایط سوئیچینگ نرم از نوع ZCS برای هر دو سوئیچ هم در گذار روشن شدن و هم در گذار خاموش شدن فراهم آمده است. از اینرو تلفات سوئیچینگ کاهش یافته و قابلیت افزایش فرکانس سوئیچینگ جهت ارتقاء چگالی توان مبدل فراهم گردیده است. تعداد المانهای بکار ...  بیشتر در این مقاله یک مبدل جدید DC-DC کاهنده رزنانسی از خانواده مبدلهای سوئیچ رزناتور (SwRC) ارائه شده است که شرایط سوئیچینگ نرم از نوع ZCS برای هر دو سوئیچ هم در گذار روشن شدن و هم در گذار خاموش شدن فراهم آمده است. از اینرو تلفات سوئیچینگ کاهش یافته و قابلیت افزایش فرکانس سوئیچینگ جهت ارتقاء چگالی توان مبدل فراهم گردیده است. تعداد المانهای بکار رفته در این مبدل پایین است و لذا صرفه اقتصادی خواهد داشت. همچنین دیود رزنانس در شرایط ZCS خاموش شده از اینرو پدیده بازیافت معکوس که خصوصا در دیودهای نوع سریع مشکل زا است مرتفع می گردد. به منظور فراهم کردن شرایط سوئیچینگ نرم برای تمام المانهای نیمه هادی، شبکه رزنانس LC مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی این مبدل با نرم افزار PsPice و نتایج ساخت آزمایشگاهی در این مقاله ارائه شده است. راندمان بدست آمده برای این مبدل %92.32 می باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 990.83 K

آنالیز تاثیر عدم تعادل ناشی از تولیدات سیستم های فتوولتائیک بر شبکه توزیع نامتعادل فشار ضعیف چهار سیمه شیراز

حسین کریمیان فرد؛ حسین حقیقت

دوره 10، شماره 38 ، مرداد 1398، ، صفحه 11-22

چکیده

  به کارگیری منابع انرژی پراکنده در شبکه های قدرت و به‌ویژه در سیستم توزیع در سال‌های اخیر از محبوبیت و رشد قابل توجهی برخوردار شده است. نظر به استفاده روزافزون از منابع انرژی خورشیدی در شبکه‌های فشار ضعیف، وجود راهکاری برای هماهنگی و کنترل این منابع، به منظور کاهش تلفات انرژی سالانه شبکه و پروفیل ولتاژ شبکه ضروری می‌باشد. در این ...  بیشتر به کارگیری منابع انرژی پراکنده در شبکه های قدرت و به‌ویژه در سیستم توزیع در سال‌های اخیر از محبوبیت و رشد قابل توجهی برخوردار شده است. نظر به استفاده روزافزون از منابع انرژی خورشیدی در شبکه‌های فشار ضعیف، وجود راهکاری برای هماهنگی و کنترل این منابع، به منظور کاهش تلفات انرژی سالانه شبکه و پروفیل ولتاژ شبکه ضروری می‌باشد. در این مقاله بهینه‌سازی و هماهنگی منابع فتوولتائیک (PV) محلی در شبکه توزیع فشار ضعیف نامتعادل چهار-سیمه، در یک افق زمانی معین، پیشنهاد و بررسی شده است. شبیه‌سازی بر روی بخشی از شبکه فشار ضعیف شهر شیراز انجام شده است. دو سناریو بررسی شده است: در سناریوی اول خروجی منابع انرژی پراکنده سه فاز متعادل (و بدون کنترل) منظور گردیده است و در سناریوی دوم وضعیتی منظور شده که خروجی این منابع سه فاز نامتعادل باشد. اثر این دو سناریو بر تلفات انرژی سالانه شبکه مورد نظر به تفصیل بررسی شده است

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 612.47 K