روش های هوشمند در صنعت برق
سال:1402 | دوره:14 | شماره:55 |تعداد مقالات:10

ساختارهای بسیار افزاینده عموماً برای ارتقاء سطح ولتاژ پایین تولید شده توسط منابع انرژی تجدید پذیر به کار گرفته می شوند. در این مقاله یک ساختار بسیار افزاینده مبتنی بر شبکه شبه امپدانس ارائه شده است، که دارای ساختاری ساده و در عین حال کاربردی متشکل از دو سلف و خازن می باشد. با توجه به ضریب وظیفه در محدوده 50 درصد برای این مبدل مشکلات بازیابی معکوس دیودها و پایدارسازی مبدل برطرف می گردد. از طرفی زمین مشترک کلید قدرت و منبع ورودی باعث سادگی مدار کنترل می شود. با بهره گیری از تکنیک سلف کوپل شده و همچنین سلول چند برابر کننده ولتاژ، بهره ولتاژ مبدل به مقدار چشم گیری افزایش می یابد. علاوه بر آن در جهت محدود کردن تنش ولتاژ روی کلید، از خازن استک شده استفاده شده است. استفاده از ساختار پیشنهادی باعث افزایش بهره ولتاژ مبدل می گردد. همچنین ساختار ارائه شده سطح تنش ولتاژ روی نیمه هادی های مدار را کاهش می دهد که باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان مدار می گردد. مبدل طراحی شده با ولتاژ ورودی 25 ولت و ولتاژ خروجی400 ولت و توان 100 وات در نرم افزار اسپایس شبیه سازی شده و نتایج در مقاله آمده است.

در این مقاله به منظور بهبود پاسخ دینامیکی ژنراتور القایی دوسوتغذیه (DFIG)، یک سیستم کنترلی جدید مبتنی بر کنترل کننده سطح لغزش پیشنهاد شده است. به این منظور کنترل مستقل توان های اکتیو و راکتیو خروجی ژنراتور از طریق یک کنترل کننده مد لغزشی (SMC) که در برابر اغتشاشات خارجی و نامعینی های سیستم مقاوم است، کنترل می گردد. برای بهبود عملکرد کنترل در حالت ماندگار، مدل انتگرالی کنترل کننده مد لغزشی (ISMC) و برای بهبود قابلیت عبور از ولتاژ پائین (LVRT) ژنراتور در شرایط وقوع خطا، کنترل کننده توان راکتیو با مرجع متغیر مبتنی بر کنترل کننده متناسب-انتگرال گیر (PI) پیشنهاد شده است. عملکرد کنترل کننده پیشنهادی در مدت زمان ردیابی توان مرجع، با دو سیستم کنترلی دیگر که مرجع ثابتی برای توان راکتیو داشته و مبتنی بر کنترل کننده های SMC و PI هستند در 9 حالت مختلف خطا مقایسه شده است. خطاهای تک فاز به زمین، دو فاز به زمین و سه فاز به زمین در حالت های زیر سنکرون، سنکرون و فوق سنکرون حالت های مختلف مورد نظر در مقایسه سیستم های کنترلی هستند. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار سیمولینک متلب، نشان دهنده رفتار حالت گذرای مناسب تر و به ویژه فراجهش های کمتر جریان، ولتاژ لینک DC و توان اکتیو خروجی در سیستم کنترل پیشنهادی در مقایسه با دو سیستم دیگر در شرایط وقوع انواع خطا بوده است.

امروزه افزایش قیمت سوخت های فسیلی و کاهش منابع از یک سو و آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر باعث افزایش استفاده از منابع تجدیدپذیر گردیده است. در این مقاله ریزشبکه مورد مطالعه از منابع بادی و خورشیدی، ذخیره ساز (باتری و فلایویل) خودرو الکتریکی، دیزل ژنراتور و حضور سیستم های انرژی چند حاملی MCH)) به عنوان انرژی ترکیبی برق و حرارت (CHP) تشکیل شده است. فرکانس ریزشبکه باتوجه به شبکه گاز و پیک مصرف کنترل می شود. در ریزشبکه چند حاملی پخش بار شبکه گاز همزمان با پخش بار الکتریکی منظور می گردد. همچنین فرکانس به صورت غیرخطی کنترل می شود. از طرف دیگر روند رو به رشد تولید و به کارگیری خودروهای برقی (V2G) بارهای جدیدی برای شبکه برق ایجاد کرده است که در صورتی که مدیریت صحیحی بر روی نحوه شارژ آنها صورت نگیرد انحراف فرکانس شبکه افزایش یافته و می تواند سبب فروپاشی شبکه گردد. لذا از خودروهای برقی به منظور مشارکت در عملیات تنظیم فرکانس ریزشبکه با روش سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) استفاده می شود. به منظور مقایسه روش پیشنهادی در شبیه سازی ها از کنترل کننده فازی استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها در پنج مطالعه مورد بررسی قرار می گیرند که بیان گر عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در کاهش انحراف فرکانس، استحکام در برابر اغتشاشات و مقاوم بودن در برابر عدم قطعیت های موجود در سیستم است. همچنین روش پیشنهادی توان خروجی پایدارتری در منابع تولید ریزشبکه دارد.

در این مقاله یک مبدل بسیار افزاینده درهم تنیده با مدار کمکی ساده ارایه شده است. مدار کمکی پیشنهادی دارای سلف های تزویج شده با سلف های اصلی مبدل است و شرایط کلیدزنی در ولتاژ صفر را برای کلیدهای اصلی مبدل فراهم می کند. از طرفی کلید کمکی و دیودهای مدار کمکی دارای کلیدزنی در جریان صفر هستند و به همین دلیل تلفات محسوسی به مبدل تحمیل نمی کنند. از دیگر ویژگی مدار کمکی امکان افزایش شاخه های موازی مبدل افزاینده بدون اضافه کردن مدار کمکی جدید است، لذا مبدل می تواند به راحتی برای توان های بسیار بالا نیز طراحی گردد. مبدل پیشنهادی از روش سلف های تزویج شده ضربدری با خازن های بالابرنده سری برای افزایش بهره ولتاژ و کاهش استرس ولتاژ روی کلیدهای اصلی، استفاده کرده است. مبدل بسیار افزاینده پیشنهادی به طور مشروح تحلیل گشته و یک نمونه عملی از آن در توان 100 وات پیاده سازی گردیده است. نتایج عملی درستی عملکرد مدار و تحلیل های تئوری را تایید می کنند.

درحالت عملکرد جزیره ای ریزشبکه ها تقسیم توان های اکتیو و راکتیو بار بین منابع نیاز است. برای فراهم کردن آن و بر اساس رویکرد غیرمتمرکز از مشخصه های افتی استفاده می شود. مشخصه های افتی مرسوم توان اکتیو-فرکانس (P-ω, ) و توان راکتیو-ولتاژ (Q-V) بر فرض خاصیت سلفی امپدانس خروجی منابع بنا نهاده شده اند. از آنجا که امپدانس خروجی سلفی غالب مخصوصا در ریزشبکه های ولتاژ پایین فراهم نمی شوند، مشخصه های افتی قاب مجازی فرکانس-ولتاژ که شامل مشخصه افتی توان اکتیو-فرکانس مجازی (P-ω, ʹ, ) و مشخصه افتی توان راکتیو-ولتاژ مجازی (Q-Vʹ, ) هستند مورد توجه محققان قرار گرفته اند. خاصیت محلی هر دو کمیت فرکانس مجازی و ولتاژ مجازی منجر به بروز خطاهای تقسیم توان اکتیو و راکتیو با به کار بردن این مشخصه ها می شود. همچنین نیاز به محدوده کوچک تغییرات فرکانس مجازی و ولتاژ مجازی، منجر به بروز خطاهای بزرگ تقسیم توان می شود. برای برطرف کردن خطاهای تقسیم توان اکتیو و راکتیو، در این مقاله یک روش کنترل غیر متمرکز پیشنهاد می شود. در روش پیشنهادی منابع به جای فرکانس مجازی و ولتاژ مجازی ترمینال خود، فرکانس و ولتاژ مجازی نقطه اتصال مشترک (PCC) را افت می دهند تا پارامتری مشترک مسئول تولید توان اکتیو و همچنین پارامتری مشترک مسئول تولید توان راکتیو منابع شده و خطای تقسیم توان برطرف شود. نحوه تحقق این مشخصه های افتی با جزئیات توضیح داده خواهد شد. برای تایید عملکرد ساختار کنترل پیشنهادی، شبیه سازی زمانی یک ریزشبکه نمونه در نرم افزار PSIM ارائه شده است.

هدف از این تحقیق، مطالعه تأثیر شیار دوم در دندانه استاتور بر روی عملکرد دو ساختار متداول روتور به نام های اسپکی و سطحی، برای موتور جریان مستقیم بدون جاروبک (BLDC) است. نتایج برای حالت های مختلف بسته بودن شیارها ارائه و مقایسه شده است. سپس با جای گذاری یک سیم پیچ تغذیه شده با جریان مستقیم و یا آهنرباهای مغناطیس دائم درون شیار دندانه های استاتور موتوری که در مراحل قبل بهترین عملکرد را داشته، دو مدل هیبرید BLDC معرفی و مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که رویکرد بستن شیار به شدت بر روی نوسانات گشتاور مؤثر است در حالی که گشتاور تولیدی هر دو ساختار تقریباً ثابت مانده است. در خصوص HBLDC، میدان الکترومغناطیسی جانبی که در شیار دندانه استاتور جای گذاری شده عملکرد گشتاوری موتورها را بهبود می بخشد. در همه مراحل این تحقیق از روش اجزای محدود استفاده شده است.

این مقاله یک کنترل کننده مقاوم بازنشان فیدبک خروجی بهینه به منظور کنترل یک ربات با دو درجه آزادی معرفی می شود. در این راستا، در این مقاله با استفاده از معرفی یک کنترل ترکیبی خاص تحت عنوان کنترل فیدبک خروجی بازنشان مقاوم، معایب موجود در کنترل کننده خطی برطرف و هدف اصلی آن کاهش فراجهش و افزایش سرعت پاسخ و پایداری بهتر سیستم تحت کنترل است. برای این کار ابتدا یک کنترل کننده فیدبک خروجی بهینه بدون عمل بازنشان طراحی می شود، به طوری که قطب های سیستم حلقه بسته در یک منطقه از پیش تعریف شده قرار می گیرند. این ناحیه به گونه ای انتخاب می شود که پایداری نمایی و زمان رسیدن حلقه بسته در زمان محدود تضمین شود. سپس، مقدار پس بازنشان در زمان های تنظیم مجدد با به حداقل رساندن یک تابع هزینه مناسب برای دستیابی به کارایی بهتر طراحی می شود. در این مقاله، برای اولین بار مقدار پس بازنشان تنها با اطلاعات خروجی سیستم مشخص شده و در ادامه پایداری سیستم نیز تضمین خواهد شد. ربات استفاده شده در این مقاله یک نمونه کاربردی و صنعتی بوده که دارای دو بازو و دو مفصل با قابلیت کنترل مجزا می باشد. موقعیت و رفتار بازوها بر اساس معادلات و روابط ریاضی حاکم، نشان دهنده اثرگذاری مستقیم آن بر روی یکدیگر می باشد. در پایان برای اثبات طرح پیشنهادی، با استفاده از نرم افزار متلب شبیه سازی عددی انجام شده و مقایسه ای بین کنترل کننده ارائه شده با کنترل کننده مشابه انجام خواهد شد.

در زندگی مدرن، تامین انرژی الکتریکی پایدار اهمیت ویژه ای دارد و اختلال در این امر می تواند خسارت های سنگینی را به بخش های مختلف صنعت، تجارت، حمل و نقل، بهداشت و سلامت، آموزش و مدیریت جامعه وارد کند. برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدن شبکه به زمین لازم است مقدار فلش (افتادگی) هادی ها در محدوده استانداردی قرار داشته باشد. روش های موجود برای اندازه گیری فلش اغلب نیازمند نصب دائمی تجهیزاتی مانند دوربین، گیرنده GPS (سیستم موقعیت یابی جهانی) و حسگر میدان مغناطیسی روی خط و تیرها/دکل ها یا اطراف آن ها هستند. روش ارائه شده در این مقاله اندازه گیری فلش را بر مبنای تک تصویری که از هادی و تیرها/دکل های دو طرف آن ثبت می شود انجام می دهد. همچنین لازم است فاصله دو انتهای هادی از دوربین به کمک یک فاصله-سنج لیزری اندازه گیری شود. ابتدا به کمک داده های فاصله سنج، موقعیت دو انتهای هادی در فضای سه-بعدی به-دست می آید. سپس از بین تمامی سهمی هایی که از این دو نقطه عبور می کنند، سهمی ای که با مشاهدات تصویری و فرضیات میدانی بهترین تطابق را دارد انتخاب می شود و بر مبنای آن مدل سه-بعدی هادی تولید و میزان فلش محاسبه می شود. روش اندازه گیری پیشنهادی بدون قطع شبکه و نزدیک شدن مخاطره آمیز به خط و با کمک تجهیزات قابل حمل و ارزان قیمت قابل انجام است. ارزیابی روی ستاپ های آزمایشگاهی و داده های میدانی نشان داد که روش پیشنهادی به زاویه عکس برداری حساس نیست، در پس زمینه های شلوغ عملکرد خوبی دارد و خطای متوسط آن کمتر از یک درصد مقدار فلش است.

در عصر جدید تکنولوژی، آنتن با نمایه مجذور کسکانت، نقش مهمی در کاربردهای راداری ایفا می کند که می توان به کاربرد آنها برای پوشش یک منطقه هوایی جهت جستجوی اهداف و تخمین ارتفاع آن ها اشاره کرد. در این مقاله روشی جهت سنتز نمایه مجذور کسکانت با استفاده از آنتن موج نشتی ارائه شده است. آنتن های موج نشتی گونه ای از آنتن ها هستند که مکانیسم اصلی آنها تضعیف موج با نشت توان هم زمان با انتشار موج در طول ساختار است؛ لذا با کنترل ثابت نشت و ثابت فاز در طول ساختار می توان به سنتز نمایه های تشعشعی موردنظر رسید. در این پژوهش از الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی ثابت نشت جهت دستیابی به نمایه مجذور کسکانت در محدوده 10 تا 30 درجه استفاده شده است. تطابق در نتایج شبیه سازی و نتایج اندازه گیری شده بیانگر دقت در روند طراحی است. روش پیشنهادی، نمایه موردنظر را با ریپل کمتر از 2 دسیبل در ناحیه تعیین شده و گلبرگ های کناری کمتر از 18-دسیبل به دست می آورد که آنتن را برای کاربردهای راداری مناسب می-سازد.

شبکه های موردی بین خودرویی با هدف ایجاد ایمنی و راحتی برای رانندگان و مسافران ایجاد شده است. در این شبکه ها، تغییرات زیاد توپولوژی، چالش های زیادی را برای تحویل کارآمد داده ها ایجاد می کند. روش انتشار داده می تواند نیازهای پخش پیام اضطراری را برآورده کند. انتشار داده ها در این شبکه ها کاری پیچیده و مهم است زیرا تغییر زیاد سرعت ماشین ها، احتمال وجود شکاف های ارتباطی را بالا می برد. در این شبکه ها تحویل سریع و تضمینی بالای بسته ها دارای اهمیت بسیاری است. در این مقاله روشی پیشنهاد شده که در آن کانال ارتباطات برد کوتاه اختصاصی (DSRC) با سه نوع اولویت متفاوت برای پیام های ایمنی تقسیم می گردد. جهت انتشار پیام برای هر کلاس یک گیرنده پویا تعریف می گردد، برای جلوگیری از انتشارات افزونه و استفاده بهینه از پهنای باند، شرط مابین بودن گره مبدأ و گره انتشار دهنده در نظر گرفته شده است. روش پیشنهادی به هیچ گونه سخت افزار یا کنترل کننده مرکزی نیاز ندارد. به منظور تحلیل میزان کارایی، روش پیشنهادی را با روش های تقسیم بندی و پخش برنامه ریزی شده تطبیقی (ASPBT) و پروتکل انتشار داده های انطباقی (AddP) مقایسه شده است. نتایج ارزیابی تحلیلی و شبیه سازی نشان می دهد که در روش پیشنهادی تاخیر در مقایسه با روش های ASPBT و AddP به ترتیب 5 درصد و 14 درصد کاهش یافته است. نرخ تحویل بسته در مقایسه با روش های AddP و ASPBT به ترتیب 37 درصد و 83/0 درصد بهبود یافته است. همچنین نرخ تصادم روش پیشنهادی 4 درصد و 11 درصد در مقایسه با روش های ASPBT و AddP بهبود یافته است.