مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق
سال:1397 | دوره:16 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

یکی از مهم ترین مشکلات موجود در شبکه های قدرت، وجود رزونانس در نقاطی از شبکه می باشد که باعث افزایش ناخواسته ولتاژ و جریان و بروز خسارت به تجهیزات می شود. با توجه به این که با نصب بانک خازنی در شبکه، مشخصه فرکانسی سیستم تغییر کرده و امکان رزونانس افزایش می آید، لازم است این نکته در تخصیص خازن ها در شبکه در نظر گرفته شود. در این مقاله، شاخص جدیدی برای ارزیابی وجود رزونانس ارائه شده و با استفاده از شاخص رزونانس پیشنهادی، روش جدیدی برای جایابی بهینه خازن ها در محیط هارمونیکی ارائه می شود. در روش پیشنهادی، ابتدا از آنالیز حساسیت استفاده شده تا شینه هایی که بیشترین تاثیر را بر تلفات و افت ولتاژ شبکه دارند، کاندید خازن گذاری شوند. پس از آن، خازن گذاری بر اساس سطوح بار مختلف و با استفاده از تابع شایستگی معرفی شده انجام می شود. در تابع شایستگی، از توابع عضویت فازی مربوط به صرفه جویی اقتصادی، انحراف ولتاژ، THD و قید رزونانس استفاده شده است. روش پیشنهادی با الگوریتم MSPSO، در شبکه 18شینه IEEE پیاده سازی شده است. نتایج به دست آمده، کارامدی این روش را در مقایسه با روش های دیگر نشان می دهد.

با بهره گیری از روش های کلیدزنی رایج در صنعت، این مقاله دو روش کلیدزنی جدید چندحامله (بر مبنای موج حامل) را برای بهبود مشخصه های ولتاژ خروجی در یک اینورتر یازده سطحی دیود- کلمپ ارائه داده است. هارمونیک های زوج و مولفه DC در روش های پیشنهادی COOD و VFCBOD، با اعمال شیفت فازی در موج حامل، حذف گردیده اند و در نتیجه مقدار اعوجاج هارمونیکی کل و ریپل گشتاور کاهش یافته است. با استفاده از دو روش پیشنهادی، تعداد متوسط کلیدزنی ها در یک دوره تناوب به طور برابر بین کلیدها توزیع می گردد و طول عمر کلیدها افزایش می یابد. در این مقاله یک اینورتر پل کامل به هر فاز اینورتر یازده سطحی دیود- کلمپ برای ایجاد تغییر در پلاریته ولتاژ سری گردیده است تا بتوان الگوهای کلیدزنی بیشتری را برای تولید سطوح معین ولتاژ به کار گرفت. سپس با تعیین صحیح الگوی کلیدزنی ها می توان اینورتر را در صورت خرابی کلیدها با الگوی کلیدزنی جایگزینی راه اندازی کرد و قابلیت اطمینان را افزایش داد.

در مبدل های چندسطحی چندبخشی با افزایش تعداد سطوح ولتاژ، کیفیت شکل موج خروجی بهبود می یابد و کلیدهای نیمه هادی قدرت، ولتاژ کمتری را تحمل می کنند، اما با افزایش تعداد اجزای مدار، تعیین استراتژی کلیدزنی بسیار پیچیده می شود. در این مقاله، در چارچوب روش کنترل پیش بین با مجموعه کنترل متناهی، یک روش کارا برای تنظیم جریان بار، تعادل ولتاژ خازن ها و همچنین کنترل جریان گردشی در مبدل های چندسطحی ارائه می شود که از الگوریتم رمزگشایی کروی برای انجام محاسبات بهینه سازی استفاده می کند. ویژگی مهم رویکرد مورد استفاده، کاهش قابل توجه حجم محاسبات لازم در الگوریتم کنترل است که امکان استفاده از آن را برای مبدل های چندبخشی با تعداد سطوح ولتاژ بالا و برای افق های پیش بینی طولانی فراهم می کند. روش پیشنهادی بر روی یک نوع مبدل سه سطحی، شبیه سازی و مزایای آن در مقایسه با روش های موجود نشان داده می شود.

طراحی بهینه موتورهای الکتریکی به دلیل وجود پارامترهای طراحی مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی یک مساله پیچیده بهینه سازی تلقی می شود، اگرچه اخیرا به واسطه به کارگیری روش های بهینه سازی هوشمند قابل حصول شده است. در این مقاله طراحی بهینه موتور آهن ربای دایم بدون جاروبک رتور خارجی برای کاربرد در ذخیره ساز فلایویل با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) به منظور دستیابی به چگالی گشتاور بیشینه در یک بازه سرعت انجام گرفته است. ابتدا معادلات طراحی موتور که مورد استفاده توابع ارزیابی الگوریتم می باشند ارائه شده اند و سپس روند پیاده سازی الگوریتم برای بهینه سازی موتور با تابع هدف چگالی گشتاور تشریح شده است. روند بهینه سازی تابع به همراه تعریف محدودیت های طراحی و مقادیر اولیه پارامترهای موتور به طراحی بهینه ابعاد آن منجر شده است. نتایج طراحی و بهینه سازی با استفاده از روش آنالیز المان محدود (FEA) مورد ارزیابی قرار گرفته و پارامترهای عملکردی ماشین محاسبه و تحلیل شده اند. در نهایت مدل ساخته شده موتور به همراه نتایج عملی ارائه شده که نشان دهنده کاربردی بودن الگوریتم پیشنهاد شده می باشد.

مقیاس بندی طول کانال، جریان نشتی افزاره بدون پیوند دوگیتی (DGJL-FET) را افزایش می دهد و در نتیجه توان مصرفی افزاره در حالت خاموش افزایش می یابد. در این مقاله، ساختار نوینی برای کاهش جریان نشتی افزاره DGJL-FET پیشنهاد شده که Modified DGJL-FET نامیده می شود. در ساختار Modified DGJL-FET آلایش کانال در زیر گیت با آلایش سورس و درین یکسان، اما بیشتر از میانه کانال است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با کاهش ضخامت لایه آلاییده زیر گیت، D، جریان نشتی کاهش می یابد. برای افزاره پیشنهادشده با طول کانال  10nmجریان خاموشی دو دهه بزرگی کمتر از افزاره Regular DGJL-FET است. عملکرد افزاره Regular DGJL-FET و Modified DGJL-FET برای طول کانال های مختلف بر حسب نسبت جریان حالت روشنی به جریان حالت خاموشی (ION/IOFF)، شیب زیر آستانه (SS) و تاخیر ذاتی گیت مقایسه شده است. برای افزاره Modified DGJL-FET، D و آلایش میانه کانال به عنوان پارامترهای اضافی برای بهبود عملکرد افزاره در رژیم نانومتر در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در افزاره پیشنهادشده با طول کانال 15nm، SS و ION/IOFF نسبت به افزاره Regular DGJL-FET به ترتیب 14% و 106 دهه بزرگی بهبود یافته است.

در این مقاله، طرحی نو برای کوچک سازی و بهبود پارامترهای پراکندگی تزویج کننده شاخه ای آمده است. تزویج کننده طراحی شده قابلیت حذف هارمونیک دوم را با سطح تضعیف 38.55dB دارا می باشد و پاسخ های پراکندگی بهبودیافته مدار پیشنهادی برابر S12=-2.95dB, S13=-3.09dB, S11=-67.67dB و S14=-49.78dB است. در روند طراحی تزویج کننده پیشنهادی از ساختار خطوط خم شده و استاب های اتصال باز استفاده شده است. تزویج کننده پیشنهادی تنها 54.6 درصد از فضای تزویج کننده مرسوم را اشغال می کند که کاهش سایز قابل ملاحظه ای را نشان می دهد.کوپلر ارائه شده برای کار در فرکانس 2.4 گیگاهرتز، بر روی زیرلایه 5880RT/Duroid با ثابت دی الکتریک r=2.2e، ضخامت زیرلایهH=31mil  و تانژانت تلفات 0.0009 طراحی و ساخته شده است.

به دلیل کمبود اندازه گیری در سیستم های توزیع، تخمین حالت در این سیستم ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های مختلفی برای تخمین حالت در سیستم های توزیع ارائه شده است تا دقت حالت شبکه را با این اندازه گیری های محدود بهبود بخشند. در این مقاله، یک تخمین گر جدید حالت در سیستم های توزیع ارائه شده که این تخمین گر بر مبنای پخش بار پیشرو- پسرو است که در هر مرحله با تنظیم بارهای مصرفی، حالت شبکه را تخمین می زند. ورودی های این تخمین گر اندازه گیری ولتاژ در شین مرجع، بارهای مصرفی در شین های بار و اندازه گیری های تزریق صفر در شین های بدون بار می باشند. این تخمین گر با تخمین گر حداقل مربعات وزن دار مقایسه و نتایج آن نشان داده شده است. همچنین در محاسبه اندازه ولتاژ شین ها دارای خطای کمتر و سرعت بیشتری نسبت به تخمین گر حداقل مربعات وزن دار می باشد. شبکه مورد آزمایش در این مقاله، شبکه 85 شینه توزیع است.

یکی از مشکلات بزرگ یکسوکننده های سه فاز آلودگی هارمونیکی جریان منابع ولتاژ ورودی و افت شدید ضریب توان است. در این مقاله با استفاده از ترکیب روش کنترل یک پریود و یکسوکننده سه فاز چهارسیمه این مشکلات برطرف شده است. با استفاده از روش کنترل یک پریود یکسوکننده همواره تحت ضریب توان واحد بهره برداری می شود. برای بررسی کارایی روش کنترل یک پریود تزریق هارمونیک و اعمال بار نامتعادل سه فاز سمت منابع ولتاژ در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تلفیق ساختار یکسوکننده سه فاز چهارسیمه و کنترل یک پریود پاسخ های بسیار خوبی در بهبود ضریب توان و کاهش آلودگی هارمونیکی جریان منابع سه فاز حتی هنگام اعمال بار غیر خطی و نامتعادل سمت منابع سه فاز در مقایسه با روش های مرسوم دارد.

تاثیرگذارترین عامل در پدیده فرورزونانس برای ترانسفورماتور، اشباع شدید هسته مغناطیسی و ورود به ناحیه غیر خطی است که باعث غیر سینوسی شدن جریان و ولتاژ می شود. از این رو چالش مهم در بررسی فرورزونانس، مدل سازی رفتار غیر خطی هسته مغناطیسی می باشد. در این مقاله برای نخستین بار با لحاظ کردن حلقه هیسترزیس هسته، پدیده فرورزونانس در مد پایه با کمک روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای مدل کردن حلقه هیسترزیس هسته از مدل برداری معکوس J-A استفاده گردیده که باعث ارائه مدل دقیق رفتار غیر خطی هسته تراسفورماتور می شود. با سری کردن خازن های مختلف با ترانسفورماتور مدل شده در حالت بدون بار، وقوع فرورزونانس در حالت ماندگار مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج دقیقی از حلقه هیسترزیس، شکل موج ولتاژ، شکل موج جریان، اشباع هسته، تلفات مسی و تلفات آهنی به عنوان مشخصات مهم ترانسفورماتور در این شرایط، استخراج شده است. مقایسه بین نتایج حاصل از شبیه سازی و اندازه گیری، اعتبار مباحث مطرح شده را مورد تایید قرار داده است.