نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران (انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران)
سال:1398 | دوره:16 | شماره:1 |تعداد مقالات:14

در این مقاله یک طرح قیمت گذاری زمان حقیقی جدید برای برنامه های پاسخگویی بار ارائه شده است. نهاد LSE (Load Serving Entity) مسئول تامین انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان دارای انواع بارهای انعطاف پذیر الکتریکی، غیرقابل انعطاف الکتریکی و بارهای حرارتی می باشد. این نهاد با توجه به شرایط بهره برداری شبکه و عدم قطعیت منابع تجدیدپذیر یک برنامه پاسخگویی بار مبنی بر قیمت را طراحی می کند. بارهای غیرقابل انعطاف الکتریکی و حرارتی قادر به شرکت در طرح پیشنهادی نبوده و مطابق قیمت بازار خرده فروشی هزینه های خود را پرداخت می کنند. در حالیکه بارهای انعطاف پذیر الکتریکی توانایی شرکت در طرح پیشنهادی را دارند. بارهای الکتریکی انعطاف پذیر مصرف کنندگان بوسیله جمع کننده های پاسخگویی بار جمع آوری می شود و جمع کننده های پاسخگویی بار به نمایندگی از مجموعه ای از بارهای انعطاف پذیر الکتریکی در این طرح مشارکت می کنند. مزیت طرح پیشنهادی این است که طرح ارائه شده کاهش هزینه را برای مصرف کنندگانی که در این طرح شرکت می کنند تضمین می کند. همچنین این طرح باعث بهبود ویژگی های منحنی مصرف همچون ضریب بار می گردد. طرح پیشنهادی با استفاده از بهینه سازی دو سطحی و با هدف حداکثر نمودن همزمان سود LSE و مصرف کنندگان ارائه و بوسیله نرم افزار GAMS حل شده است.

ارزیابی سهم جریان هارمونیکی مختلط هر توربین بادی در محل اتصال یک مزرعه بادی به شبکه (انتشار اولیه) در این مقاله ارائه شده است. بعلاوه، سهم اعوجاج ولتاژ هارمونیکی پس زمینه شبکه بر اعوجاج جریان هارمونیکی (انتشار ثانویه) هر توربین نیز ارزیابی شده است. هر دو ارزیابی بر اساس توابع انتقال اولیه و ثانویه و مدل سازی اجزای مزرعه بادی در حوزه فرکانس ارائه شده است. بمنظور افزایش دقت این توابع انتقال، هنگام مطالعه اثر تجمیع انتشارهای جریان هارمونیکی مختلط، امپدانس توربین بادی نیز باید در توابع انتقال گنجانده شود. بنابراین، مدل جدیدی از توابع انتقال انتشار اولیه و ثانویه برای یک توربین بادی نوع 3 بمنظور مطالعه اثر تجمیع جریان های هارمونیکی در یک مزرعه بادی پیشنهاد شده است. این مدل مبتنی بر مدل سازی متوسط مبدل های پشت-به-پشت یک ژنراتور القایی دوسو-تغذیه، برای استخراج امپدانس برآیند یک توربین بادی در محدوده کاری خطی آن است. با اعمال این امپدانس به مدل توابع انتقال، اگر توربین ها جریان را با دامنه و زاویه فاز یکسان منتشر کنند، انتشار اولیه برآیند با مقداری کمتر از تعداد توربین ها، و اگر توربین ها جریان را با دامنه یکسان و توزیع یکنواخت زاویه فاز منتشر کنند، انتشار اولیه برآیند با مقداری کمتر از جذر تعداد توربین ها تجمیع یافته و از قانون جذر مجموع مربعات پیروی نخواهد کرد.

احداث ایستگاه های شارژ سریع یکی از موضوعات مهم در شبکه های هوشمند با نفوذ بالای خودروهای برقی است. همچنین یکی از مباحث مهم در شارژرهای سریع، انتخاب روش مناسب برای شارژ است. در این مقاله با تعریف یک مساله بهینه سازی با هدف کاهش زمان شارژ، سطوح بهینه شارژ با روش جریان چند پله ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک بدست آمده است. یکی دیگر از پارامترهای مهم در طراحی ایستگاه، تعیین تعداد واحدهای شارژ جهت استفاده حداکثری از ظرفیت برق ورودی است. در این مقاله برای اولین بار موضوع هماهنگی شارژرها به منظور حداکثر کردن تعداد واحدهای شارژ به ازای یک ظرفیت برق معین و در نتیجه کاهش زمان شارژ خودروها پیشنهاد شده است. با توجه به تغییر سطح جریان شارژ در طول زمان شارژ (کاهش پله ای)، در این مقاله پیشنهاد شده است که می توان با ظرفیت برق کمتری شارژرها را برای کار هماهنگ کرد یا در همان ظرفیت آمپر ایستگاه، تعداد واحدهای شارژ می تواند افزایش یابد تا زمان شارژ خودروها کاهش داده شود. در این شرایط شارژرها نمی توانند همزمان شروع به کار کنند و مساله هماهنگی بین شارژرها جهت ایجاد اختلاف زمانی و تعیین زمان شروع به کار هر واحد مطرح می شود. نتایج شبیه سازی انجام شده در محیط نرم افزار مطلب نشان می دهد که با تعریف مساله هماهنگی بین شارژرها، به ازای یک ظرفیت آمپر مشخص برای ایستگاه تعداد واحدهای شارژ قابل افزایش بوده و زمان انتظار و شارژ خودروها در ایستگاه کاهش می یابد. همچنین درصورتیکه تعداد واحد شارژ ثابت در نظر گرفته شود، با ظرفیت برق ورودی کمتری آمپر مورد نیاز شارژرها تامین می گردد.

ظرفیت توان ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی با نصب آرایه های خورشیدی بر روی سقف آنها قابل افزایش است. در چنین ایستگاه شارژی انتقال توان در صورت نیاز می تواند دو طرفه باشد. در این مقاله یک روش جدید با استفاده از تئوری صف و جنگل تصادفی برای محاسبه توان خالص ایستگاه شارژ با توجه به تصادفی بودن سطح شارژ خودروهایی که وارد آن می شوند ارائه شده است. با توجه به محدود بودن زمان تخمین، برای مدلسازی ورود و خروج خودروها از سیستم صف با ورودی محدود و ظرفیت محدود استفاده شده و رابطه ای برای محاسبه زمان خدمات متناسب با سطح شارژی که خودروهای الکتریکی در آن وارد ایستگاه شارژ می شوند ارائه شده است. برای وارد کردن تاثیر سقف های فوتوولتاییک در ظرفیت ایستگاه شارژ از یک روش تخمین توان ماکزیمم آرایه های فوتوولتاییک با استفاده از روش جنگل تصادفی استفاده شده است. عملیات شارژ و دشارژ برای خودروهای الکتریکی نیسان و تسلا با نوشتن یک لیست حق تقدم انجام شده و در روند شبیه سازی بازده واقعی اینورتر در سطح شارژ دوم در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی یک مدل دقیق و کارآمد برای برنامه ریزی و تخمین ظرفیت پارکینگ های خودروهای الکتریکی با سقف فتوولتاییک می باشد.

در این مقاله، با استفاده از روش معادله ریکاتی وابسته به حالت(SDRE)، رویتگر-کنترلگر زیربهینه ای برای یک ریزشبکه DC منفصل از شبکه طراحی می شود. اهداف مورد نظر، کنترل ولتاژهای خروجی سلول خورشیدی، باتری، بانک خازنی و باس بار DC و امکان تشخیص به موقع خطاهای احتمالی می باشند. در فرایند طراحی رویتگر-کنترلگر SDRE، از یک مدل غیرخطی برای مدل سازی رفتار دینامیکی ریزشبکه در شرایط کاری مختلف استفاده می شود. عملکرد ریزشبکه مورد مطالعه در حضور عدم قطعیت در پارامترهای سیستم و نویز اندازه گیری مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی های انجام شده، حاکی از توانایی بالای روش پیشنهادی در تشخیص به موقع خطا، عدم تشخیص اغتشاش به عنوان خطا و همچنین عملکرد موثر و مقاوم کنتر لگر پیشنهادی حتی در حضور اغتشاشات وارده به سیستم است.

امروزه افزایش بارهای غیرخطی سبب افزایش هارمونیک ها در سطح شبکه های توزیع شده است. خازنهای اصلاح ضریب قدرت و همچنین خازن های ذاتی کابلهای قدرت، مشکلات هارمونیکی را بیشتر می کنند. منابع تولید پراکنده می توانند با کنترل مناسب به بهبود کیفیت توان، جبرانسازی هارمونیک ها و نامتعادلی ولتاژ کمک کنند. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه شناسایی هارمونیک ها و جبرانسازی آنها توسط DGها انجام شده است. این مقاله یک روش کنترلی سلسله مراتبی را توسط DGهای اینورتری جهت جبرانسازی اغتشاشهای ولتاژ در شین بارهای حساس پیشنهاد می کند که شامل دو سطح کنترلی اولیه و ثانویه می باشد. کنترل ثانویه آن، یک روش جبرانسازی غیریکنواخت هارمونیک و عدم تعادل ولتاژ را بصورت مناسب و بر اساس میزان تاثیر DGها در رزنانسهای هارمونیکی، ارائه می دهد. با انجام آنالیز امپدانس مودال شبکه و نتایج بدست آمده از تحلیل، ظرفیت رزروDGها با ضرایب مشارکت بالاتر، برای جبرانسازی هارمونیکها استفاده می شود وDGها با ضرایب مشارکت کمتر، جهت جبرانسازی عدم تعادل ولتاژ بکار گرفته می شوند. کنترل اولیه نیز شامل کنترل کننده های جریان، مقاومت مجازی میراساز و کنترل کننده میزان بار جبرانسازی DGها می باشد. در نهایت نتایج شبیه سازی تاثیر سیستم کنترلی پیشنهادی را نشان می دهد.

در این مقاله، یک کنترل کننده داخلی یکپارچه بهینه برای لایه کنترل اولیه ریزشبکه هایAC طراحی می شود. وظیفه اصلی لایه کنترل اولیه حفظ پایداری و تسهیم توان مناسب در ریزشبکه می باشد. در اکثر پژوهش های انجام شده در این حوزه، جهت طراحی کنترل کننده داخلی از کنترل کننده های غیر بهینه در لایه کنترل اولیه استفاده شده است. از طرفی، می توان با اندازه گیری دقیق، یک مدل کامل و نسبتا دقیق از ریزشبکه بدست آورد. بنابراین، می توان از این مزیت بهره گرفت و در طراحی، از روش های کنترل بهینه مبتنی بر مدل استفاده کرد. در روش ارائه شده در این مقاله، یک کنتر ل کننده یکپارچه بهینه مبتنی بر مدل جهت کنترل همزمان ولتاژ و جریان ریزشبکه طراحی می شود که با استفاده از آن شاخص عملکردی که معرف انرژی می باشد، کمینه می شود. به منظور بررسی عملکرد کنترل کننده ارائه شده، این کنترل کننده در محیط سیمولینک به یک ریزشبکه شامل دو DG اعمال شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عملکرد مناسب این کنترل کننده را در مقایسه با برخی از روش های مرسوم نشان می دهند.

این مقاله به ارائه روش بهینه برای حذف بار فرکانسی بر اساس نرخ تغییرات فرکانس بارها در شبکه های توزیع جزیره شده پرداخته است. روش ارائه شده با بهره جویی از تابع هزینه مربوطه، به کمتر کردن مقدار متوسط جریمه پرداختی از طرف اپراتور مستقل شبکه پرداخته است. کارکرد جزیره ای شبکه توزیع بعد از ایجاد خطا در شبکه فوق توزیع و جدا شدن از شبکه بالادست در شرایط اضطرار به وقوع می پیوندد که از مواردی است که اخیرا مورد توجه بسیار قرار گرفته است. بهره جویی از تجهیزات هوشمند نصب شده جهت اندازه گیری و ارسال اطلاعات مربوط به توان، فرکانس، تغییرات فرکانس، دامنه ولتاژ و وضعیت بریکرهای مربوط به ژنراتورها باعث میشود تا بتوان حفاظتی مناسب برای شبکه جزیره شده در نظر گرفته شود. حذف بار فرکانسی در جهت بهبود فرکانس شبکه به دلیل ایجاد عدم تعادل در شبکه به کار گرفته میشود. در این مقاله سعی بر آن شده است تا با استفاده کردن از دو ماژول کنترلی پیشنهادی، حذف بار بهینه ای با در نظر گرفتن کمترین جریمه پرداختی انجام گردد. روش ارائه شده در این مقاله در شبکه نمونه 14 باسه دانمارک مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این مقاله یک روش خودترمیمی و بازیابی شبکه توزیع هوشمند مبتنی بر نظریه گراف و برش های اساسی ارایه شده است. در نظریه گراف پیشنهادی به منظور خودترمیمی شبکه پس از وقوع خطا، شبکه بالادست و ریزشبکه های موجود همگی به صورت یک گره مشترک مادر معادل سازی می شوند. سپس با زدن برش اساسی روی خطی که دچار خطا شده، خطوط مانوری که در مسیر برش اساسی قرار می گیرند به عنوان راه حل بازیابی برای شبکه های منتخب انتخاب می شوند. پس از انتخاب شبکه های منتخب با حداقل تعداد کلیدزنی، با انجام یک پخش بار سه فاز نامتعادل اطمینان می شود که ساختار جدید شبکه محدودیتی را نقض نمی کند. در صورت نقض محدودیت های فنی شبکه، طرح های منتخب با کلیدزنی متفاوت و یا افزایش تعداد کلیدزنی بررسی و درنهایت طرحی که شرایط بارپذیری بیشتر و نامتعادلی ولتاژ کمتری را در شبکه موجب می شود، انتخاب می گردد. مدل پیشنهادی در دو حالت حضور و عدم حضور ریزشبکه ها بررسی شده است. نتایج شبیه سازی در نرم افزار MATLAB و بر روی یک سیستم توزیع نمونه عملکرد خوب مدل پیشنهادی را نشان می دهد. استفاده از نظریه گراف در مقایسه با روش های جستجوی تصادفی موجب کاهش تعداد کلید زنی و زمان اجرای برنامه شده است.

جایابی دستگاه های اندازه گیری یکی از نیازمندی های سیستم های توزیع و یکی از کاربردهای مهم تخمین حالت سیستم می باشد. در این مقاله مسئله جایابی دستگاه های اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو با روش چند هدفه مدل سازی و بهینه سازی شده است. اهداف این مسئله شامل یافتن مصالحه بین استفاده از کمترین تعداد دستگاه اندازه گیری، افزایش دقت در خروجی تخمین حالت برای اندازه و زوایای ولتاژ شینه ها، بهبود کیفیت تخمین حالت و کاهش هزینه نهایی شبکه است. این هزینه ها با در نظر گرفتن مقدار تلفات خط، ظرفیت توان عبوری خط، تعداد خطوط متصل به خط موردنظر و تعداد تغییر جهت شارش توان خط می باشد. بهینه سازی با استفاده از الگوریتم MOEA/D بر روی سیستم توزیع شعاعی 33 شینه IEEE و برای مقایسه و تحلیل بیشتر، بر روی شبکه توزیع آزمایشی 123 شینه IEEE نیز انجام شده است. مسئله تخمین حالت نیز با استفاده از الگوریتم تجمع ذرات بهینه سازی شده است. با کمک شبیه سازی مونت کارلو و ایجاد شرایط مختلف برای شبکه، نتایج به دست آمده مقاوم بودن این روش را تضمین نمود.

امروزهاینورتر های چند سطحی آبشاری شبه منبع امپدانسی(qZS-CMI) به طور گسترده ای در صنعت الکترونیک قدرت مورد توجه قرار گرفته اند. اگر چه این اینورتر ها دارای مزیت های فراوانی می باشند، اما مشکلاتی هم همانند جریان نشتی درسیستم های فتوولتائیک و محدودیت عملی در افزایش بهره ولتاژ دارند. جهت رفع این مشکلات در اینمقاله، ساختار جدید اینورتر چند سطحی آبشاری شبه منبع امپدانسی با استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی قابلیت تولید ولتاژبالا برای کاربرد های توان بالا یا متوسط را دارد. استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا در ساختار پیشنهادی، منجر به ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین ورودی و خروجی، افزایشولتاژ خروجی، افزایش قابلیت اطمینان سیستم و کاهش تداخل الکترومغناطیسی می شود. ساختار پیشنهادیدر مقایسه با qZS-CMI که بهره ولتاژ آن هایکسان است، دارای تنش ولتاژی کمتر بر رویعناصر نیمه هادی می باشد و همچنین دارای بهره ولتاژ و شاخص مدولاسیون بزرگتری می باشد. برای کنترل خاموش و روشن شدن کلید ها از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی شیفت فاز بهبود یافته با تزریق هارمونیک سوم که باعث افزایش شاخص مدولاسیون بیشتر از یک و بهبود کیفیت توان خروجی اینورتر می شود، استفاده می شود. شبیه سازی ساختار پیشنهادی در محیط نرم افزار متلب انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل و شبیه سازی، عملکرد بهتر اینورتر پیشنهادی را نسبت به ساختار های مذکور نشان می دهد.

در بعضی از کاربردهای صنایع مختلف مانند سلول های پیل سوختی، برای افزایش ولتاژ می بایست از مبدل های dc-dc با ضریب بهره بالا استفاده شود ولی مبدل های مرسوم نمی توانند بهره ولتاژ بالایی را با افزایش چرخه کاری داشته باشند و بازده این مبدل ها با مقاومت های معادل پارازیتی محدود می شود. به این دلیل در این مقاله یک مبدل dc-dc تک کلیده جدید بدون ترانسفورماتور با ضریب بهره بالا و تنش ولتاژ کاهش یافته در دو سر عناصر نیمه هادی پیشنهاد می شود. بهره ولتاژ مبدل پیشنهادی از مبدل های مرسوم بالاتر می باشد. در این مبدل تنش ولتاژ کلید قدرت پائین بوده که اجازه انتخاب ماسفت با ولتاژ نامی پائین به منظور کاهش تلفات هدایتی و کلیدزنی را می دهد و تنش ولتاژ پائین در دو سر دیود اجازه استفاده از دیود سریع برای جلوگیری از ایجاد جریان برگشتی دیود را می دهد. مبدل پیشنهادی در دو رژیم هدایت پیوسته و ناپیوسته می تواند کار کند. در این مقاله مدهای کاری مختلف مبدل پیشنهادی، محاسبات مربوط به بهره، جریان های عبوری از عناصر و بازده ارائه می شود. برای اثبات عملکرد صحیح مبدل پیشنهادی نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزار PSCAD و نیز نتایج عملی ارائه می شود.

در این مقاله طراحی، شبیه سازی و ساخت آنتن فابری پرو تشدیدی با قطبش دایروی راستگرد در فرکانس GHz 5/14 ارائه می شود. بر مبنای روش خط انتقال رولایه آنتن به گونه ای طراحی شده است که به طور همزمان افزایش بهره و قطبش دایروی موج را تحقق می بخشد. رولایه پیشنهادی شامل حلقه مربعی و خطوط خمیده به ترتیب در سطوح بالا و پایین می باشد. به منظور تحقق شرط تشدید مولفه های متعامد میدان الکتریکی و دستیابی به قطبش دایروی، در صفحه زمین آنتن از شکاف مستطیلی استفاده شده است. ابعاد شکاف ها به گونه ای است که عملکرد صفحه زمین به صفحه زمین ایده آل نزدیک تر بوده و انتقال توان شکاف ها ناچیز باشد تا گلبرگ پشتی آنتن کم باشد. آنتن منبع، یک آنتن پچ با قطبش خطی بوده که جهت تولید مولفه های متعامد میدان الکتریکی به میزان 43 چرخیده است. آنتن دارای dB16 بهره بوده و پهنای باند 2VSWR< و dB 3AR< آنتن به ترتیب 7/1% و 7% می باشد. آنتن با ابعاد mm295×95 (λ 4×λ 4) ساخته شده و تطابق خوبی میان نتایج شبیه سازی و ساخت وجود دارد.