مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق
سال:1395 | دوره:14 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

امروزه بر همگان مبرهن است که تغییرات شرایط آب و هوایی تهدیدی جدی برای رفاه بشر بر روی کره زمین تلقی می شود، از این رو رشد روزافزون تقاضا برای انرژی الکتریکی و وابستگی بخش تولید به منابع سوخت های فسیلی، این بخش را به یکی از مهم ترین حوزه ها برای اعمال محدودیت ها و پیاده سازی راهکارها در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مبدل نموده است. از جمله این راهکارها، تدوین طرح هایی تحت عنوان سیاست های تشویقی است که ترویج منابع انرژی تجدیدپذیر و اعمال محدودیت بر انتشار بخش تولید را دنبال می کنند. در مقاله پیش رو با تکیه بر مفهوم تابع رفاه اجتماعی برگسون- ساموئلسون، اثر افزایش درصد نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر تحت اجرای سیاست های تشویقی در برنامه ریزی بلندمدت توسعه تولید از دیدگاه های مختلفی چون مسایل زیست محیطی، رفاه سرمایه گذاران بخش تولید و رفاه مصرف کنندگان انرژی الکتریکی مورد ارزیابی قرار می گیرد. بدین منظور ابتدا با در نظر داشتن اثر یکی از رایج ترین سیاست ها تحت عنوان سیاست حق انتشار با قابلیت داد و ستد، یک مدل جامع برای برنامه ریزی توسعه تولید از دید یک شرکت تولیدی ارائه می گردد. مدل مزبور در قالب یک مساله غیر خطی آمیخته با اعداد صحیح با استفاده از نرم افزار بهینه سازی گمز، طی دو سناریو حل می گردد. سپس با توجه به استراتژی های بهینه به دست آمده برای توسعه، به بررسی دیدگاه های مطرح شده پرداخته خواهد شد.

وقوع خطا و خروج ناگهانی ژنراتورها از مدار می تواند خسارات مالی سختی در پی داشته باشد، بدین سبب روش های مختلف ارزیابی وضعیت ژنراتورها گسترش یافته اند. قصد این مقاله گردآوری اطلاعات مهم ژنراتور و انجام یک تحلیل جامع توسط روش تحلیل سلسله مراتبی است. فرایند تحلیل سلسله مراتبی یک روش تحلیل چندمعیاری است که برای ترکیب نتایج روش های تشخیصی به هنگام و تشخیص محتمل ترین عیب و قسمت معیوب ژنراتور به کار رفته است. در این راستا چندین جدول مقایسه ای تشکیل شده و نهایتا این روند منجر به آشکارسازی محتمل ترین عیب ژنراتور در حال کار خواهد شد. در این مقاله چگونگی طراحی و پیاده سازی ساختار تشخیص عیب LEMS به همراه نتایج شبیه سازی دو ساختار نمونه ای مورد بحث قرار گرفته است.

در شرایط عملکرد عادی یا خطای ژنراتورهای القایی با تغذیه دوگانه، مولفه های فرکانسی مختلفی در هر یک از سیم پیچ های استاتور و روتور یا در بخش مکانیکی می تواند ایجاد گردند که قابل انتقال به طرف های دیگر هستند و می توانند مولفه های فرکانسی دیگری ایجاد کنند. در این مقاله ابتدا روابط تحلیلی دقیقی برای این مولفه های فرکانسی و انتقال آنها به طرف های دیگر بر حسب دامنه و فاز مولفه های فرکانسی ارائه گردیده است که صورت کامل تری از روابط ارائه شده در آخرین مقالات در این زمینه است. سپس مدلی برای ژنراتور تغذیه دوگانه ارائه شده که با دقت خوبی می تواند مولفه های فرکانسی را در بخش های الکتریکی و مکانیکی ژنراتور محاسبه و مدل سازی نماید. در انتها صحت و دقت روابط و مدل ارائه شده با مطالعات موردی صحت سنجی شده است.

در این مقاله روش کنترل دوحلقه ای برای کنترل اینورتر 400 هرتز معرفی می شود. در حلقه بیرونی از کنترل کننده های تشدیدی برای تنظیم دامنه هارمونیک اصلی و حذف هارمونیک های نامطلوب ولتاژ استفاده می شود. در حلقه داخلی برای پرهیز از ایجاد تاخیر فاز و کاهش پهنای باند از کنترل کننده تناسبی جریان بهره گرفته شده است. در این مقاله برای طراحی ضرایب کنترل کننده های حلقه های داخلی و خارجی، روش دیجیتال ترکیبی در حوزه زمان- گسسته و زمان- پیوسته پیشنهاد شده است. به منظور مجزاسازی سیستم کنترل از ورودی اغتشاش جریان بار و بهبود پاسخ دینامیکی سیستم، بلوک پیش خور به ساختار کنترل دوحلقه ای افزوده شده است. برای پیاده سازی ایمن در برابر نویز بلوک پیش خور، یک مشتق گیر نرم معرفی شده است که به صورت بهینه برای فرکانس 400 هرتز طراحی شده است. شبیه سازی های متعددی به منظور تایید کارایی سیستم کنترل انجام شده که بیان گر عملکرد مطلوب حالت گذرا و ماندگار سیستم است. در انتها نتایج عملی به دست آمده از یک نمونه آزمایشگاهی-صنعتی 20 kVA و مبتنی بر سیستم کنترل دوحلقه ای ارائه می شود.

انتقال القایی توان یکی از تکنولوژی های برتر اخیر می باشد که به کمک آن می توان اتصالات الکتریکی را در هنگام انتقال انرژی الکتریکی حذف کرد. کاربردهای متنوعی از این تکنولوژی ارائه شده که یکی از آنها تغذیه بارهای ac در قالب V2G و موتورهای تک فاز است. برای تغذیه بارهای ac، توان خروجی مبدل القایی توان پس از یکسوشدن در اختیار یک اینورتر قرار می گیرد. تبدیل متوالی dc/ac/dc/ac در فرایند انتقال القایی توان سبب کاهش بازده IPT می شود که بخشی از این کاهش بازده ناشی از تلفات کلیدزنی در IPT می باشد. برای ساخت شکل موج ولتاژ ac دلخواه با THD قابل قبول از یک منبع ولتاژ dc، فرکانس کلیدزنی می بایست چندین برابر فرکانس موج مرجع باشد. در این مقاله بر اساس مشخصه بهره- فرکانسIPT ، روش جدید سنتز شکل موج PFSW بر پایه مدولاسیون فرکانس پالس ارائه می شود. روش PFSW تلفات کلیدزنی اینورتر سمت ثانویه را قابل صرف نظر کردن می کند. همچنین نشان داده می شود که روش PFSW علاوه بر کاهش تلفات کلیدزنی، سبب کاهش مجموع توان المان کلیدزنی (TSDP) برای مبدل های سمت ثانویه IPT و افزایش طول عمر مبدل های به کار رفته می شود. در این مقاله صحت ادعای بیان شده از طریق روابط ریاضی و بررسی نتایج نمونه آزمایشگاهی اثبات می شود.

بهساز یکپارچه کیفیت توان (UPQC) متشکل از اینورترهای منبع ولتاژ پشت به پشت، تلفیق فیلترهای اکتیو سری و موازی است که به صورت هم زمان هارمونیک های جریان بار غیر خطی و اغتشاشات ولتاژ شبکه را جبران می کند. برای کارکرد مناسب هر دو مبدل و عبور دوطرفه توان، باید ولتاژ لینک DC حداقل 1.41 برابر ولتاژ خط به خط سمت ولتاژ بالای سیستم یعنی فیلتر اکتیو موازی باشد. یکی از فاکتورهای تعیین کننده قیمت ادوات نیمه هادی، حداکثر استرس ولتاژ قابل تحمل آنها می باشد. با بالابودن ولتاژ لینک DC، استرس ولتاژ کلیدهای سمت مبدل سری افزایش می یابد و برای رفع این نقص، در این مقاله یک شبکه منبع امپدانس به ساختار اینورترهای پشت به پشت رایج در UPQC اضافه می شود که بدین وسیله ولتاژ DC اعمالی به اینورتر فیلتر اکتیو سری را به میزان چشم گیری کاهش داده و هزینه ساخت آن کاهش خواهد یافت. در این ساختار از شبکه منبع امپدانس در یک مبدل AC/DC (فیلتر موازی) برای ایجاد خاصیت باک- بوست استفاده شده است. در عین حال به علت استفاده شبکه منبع امپدانس در فیلتر موازی، زمان مرده لازم برای کلیدزنی این مبدل حذف شده و کیفیت عملکرد و قابلیت اطمینان آن به میزان چشم گیری افزایش خواهد یافت. در این مقاله با شبیه سازی های لازم کارایی ساختار رایج و پیشنهادی با هم مقایسه خواهد شد. برای اثبات کاهش هزینه ساخت در ساختار پیشنهادی از معیار Total Switching Device Power استفاده شده است.

موتورهای مغناطیس دایم داخلی از یک سو به دلیل ویژگی هایی نظیر بازده بالا و دارابودن نسبت توان به حجم بیشتر در مقایسه با موتورهای القایی و سویچ شونده رلوکتانسی و از سوی دیگر استحکام مکانیکی بهتر و خطر مغناطیس زدایی کمتر نسبت به موتورهای مغناطیس دایم سطحی، یک انتخاب مناسب جهت کاربرد در صنایع حمل و نقل محسوب می شوند. با این وجود همواره کاهش هزینه ساخت این موتورها و افزایش محدوده سرعت تحت توان ثابت (CPSR) همواره یکی از مسایل مورد توجه در طراحی این ماشین ها بوده است. این مقاله یک طراحی بهینه را برای موتور مغناطیس دایم داخلی به منظور دستیابی به CPSR بزرگ و کاهش حجم آهن ربای مصرفی به طور هم زمان ارائه می دهد. بهینه سازی در دو مرحله انجام می شود، در مرحله اول به کمک الگوریتم ژنتیک مقدار CPSR موتور نسبت به طرح اولیه افزایش می یابد و در مرحله دوم با ترکیب دو ایده ساختار آهن رباهای چند تکه شده و استفاده از پل های هوایی غیر متعارف طرحی ارائه می شود که ضمن افزایش مقدار CPSR، حجم آهن ربای مصرفی را نیز کاهش خواهد داد.

در این مقاله یک شبکه همیار که شامل یک منبع، یک رله و یک مقصد می باشد، بررسی می شود. منبع و مقصد سیستم های تک آنتنه هستند ولی رله مجهز به یک سیستم –N آنتنه می باشد و در حالت دیکد و ارسال (DF) عمل می کند. با فرض فاصله زیاد بین منبع و مقصد، از مسیر مسقیم بین آن دو صرف نظر می کنیم. رله با استفاده از روش های پرتودهی پیشنهادشده سیگنال را به سمت مقصد ارسال می کند. این پرتودهی ها با فرض آگاهی رله از دو بیت اطلاعات کوانتیزه شده راجع به فاز تمامی لینک های بین رله و مقصد انجام می گیرد. یک حد بالا برای احتمال خطای بیت سیستم محاسبه خواهد شد و نشان داده می شود که الگوریتم پیشنهادی به مرتبه دایورسیتی کامل دست می یابد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که احتمال خطای بیت الگوریتم پیشنهادی بهتر از چندین الگوریتم شناخته شده است و نیز عملکردی نزدیک به سیستم هایی با فرض های ایده آل دارد.