فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز
سال:1402 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در لیزرهای حالت جامد دمش نوری میله لیزری توسط فلاش لامپ انجام می شود. به منظور راه اندازی فلاش لامپ از یک منبع تغذیه الکتریکی متشکل از چهار بخش اصلی شامل منبع تغذیه شارژ کننده خازنی، مدار تریگر، شبکه شکل دهنده پالس و مدار زیمر استفاده می شود. با استفاده از خروجی ولتاژ بالای مدار تریگر، گاز زنون داخل فلاش لامپ یونیزه می شود. پس از عمل تریگر وظیفه اصلی مدار زیمر تولید جریان کم به منظور حفظ حالت یونیزه فلاش لامپ است. استفاده از حالت زیمر موجب افزایش طول عمر فلاش لامپ و همچنین کاهش چشمگیر تداخل مزاحم الکتریکی و الکترومغناطیسی می شود. در این مقاله یک مدار زیمر جدید جهت راه اندازی فلاش لامپ در لیزر حالت جامد پیشنهادشده است. مدار ارائه شده به طور کامل طراحی و سپس در محیط نرم افزار PSPICE شبیه سازی شده است. پس از تأیید صحت عملکرد آن، مدار پیشنهادی به صورت آزمایشگاهی پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی مدار و نتایج آزمایشگاهی در این مقاله ارائه و گزارش شده است.

این مقاله یک موج بر پلاسمونیک نواری بسیار فشرده جدید فلز-عایق-فلز (MIM) بر روی ساختار سیلیکون بر روی عایق (SOI) پیشنهاد می کند. ساختار موج بر می تواند به طور مؤثر پلاریتون پلاسمون­های سطحی (SPPs) را در یک لایه نازک SiO2 با ضریب شکست کم در پنجره طول موج نوری 1550 نانومتر منتشر کند. پارامترهای اصلی شامل، ضریب شکست مؤثر، طول انتشار، ضریب تحدید و ناحیه حالت مؤثر برای موج بر پیشنهادی با پهناهای مختلف موج بر محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی با موج بر پلاسمونیک MIM افقی قابل مقایسه می­باشد. ساختار پیشنهادی می تواند به صورت یکپارچه با ادوات مبتنی برSOI عایقی مرسوم و پلاسمونیکی ترکیبی مجتمع سازی شده و پتانسیل متمرکز کردن نور، در ابعاد نانو را دارد.

در این مقاله یک توپولوژی مبدل غیرایزوله چندورودی با بهره بالا برای کاربردهای انرژی­های پاک که نیاز به سیستم ذخیره­ساز انرژی دارند پیشنهاد شده است. در این مبدل­ از تکنیک­های سلول چند برابرکننده ولتاژ و همچنین سلف تزویج برای طراحی مدار استفاده شده که با ترکیب آنها امکان استفاده از کلیدهایی با استرس ولتاژ پایین و در نتیجه رسانایی کم وجود دارد. عملکرد شارژ سیستم ذخیره انرژی توضیح داده شده و برای طراحی مبدل چند ورودی غیرایزوله با بهره ولتاژ بالا ساختار و عملکرد مبدل پیشنهادی بررسی شده است. روش طراحی دقیق به منظور عملکرد صحیح مبدل ارائه شده و نتایج شبیه­سازی عملکرد مبدل نشان داده شده است. در انتها جهت تأیید صحت نتایج حاصل از شبیه­سازی مبدل پیشنهادی، یک نمونه آزمایشگاهی از مبدل پیشنهادی برای تأمین بار 400ولت-400 وات ساخته شده و مقایسه بین نتایج انجام شده است.

در شبکه­های هوشمند برق، تجهیزات و زیرساخت­های الکتریکی هوشمند به منظور افزایش بازده، بهبود قابلیت اطمینان و کاهش آلودگی­های زیست محیطی با هم ادغام می­گردند. در سال­های اخیر مفهوم ریزشبکه به معنای یک شبکه توزیع ولتاژ متوسط یا ولتاژ پایین شامل واحدهای تولید پراکنده، ذخیره ­سازها و بارهای کنترل شونده مختلف با قابلیت بهره­برداری در هر دو حالت متصل به شبکه و جزیره­ای پیشنهاد گردیده است. چون ریزشبکه در حالت جزیره­ای، شبکه­ای با واحدهای تولید توان کوچک است، کوچکترین اغتشاشی ممکن است موجب ناپایداری آن شود. لذا ضرورت دارد تا در هنگام گذر از حالت متصل به شبکه به حالت جزیره­ای از وجود ذخیره کافی در ژنراتورهای تولید پراکنده با توجه به منحنی قابلیت تولید آن­ها به منظور تامین توان اکتیو و راکتیو بارهای مصرفی اطمینان حاصل شود. تمرکز اصلی این مقاله بر روی برنامه­ریزی بهینه یکپارچه توان اکتیو و راکتیو در ریزشبکه­های هوشمند با امکان وقوع 1 ساعت کارکرد جزیره­ای می­باشد. ضرورت گذر پایدار از حالت متصل به شبکه به حالت جزیره­ای در صورت وقوع خطا در شبکه از قیود بسیار مهم در ریزشبکه­ها می­باشد. بنابراین برنامه­ریزی اقتصادی واحدهای تولید پراکنده یک ریزشبکه با در نظر گرفتن این قیود مورد بررسی قرار می­گیرد. نتایج نشان می­دهند در صورت در نظر گرفتن قید امنیت گذر پایدار ریزشبکه، هزینه بهره­برداری از آن افزایش یافته ولی قابلیت اطمینان آن نیز بیشتر می­گردد. هزینه­های بهره­برداری در مطالعات موردی محاسبه شده است. با شدیدتر شدن تعداد باز­ه­های زمانی که ریزشبکه باید در حالت جزیره­ای مورد بهره­برداری قرار بگیرد، هزینه بهره­برداری نیز افزایش می­یابد. همچنین با در نظر گرفتن نایقینی­­های موجود در مسئله، مدل دقیق­تر شده ولی هزینه بهره­برداری نیز افزایش می­یابد.

در این مقاله یک مبدل بوست جدید با شرایط کلید زنی نرم ارائه شده است. در این ساختار پیشنهادی یک مدار اسنابر فعال بدون تلفات شامل یک کلید کمکی، سه دیود، یک خازن و یک سلف تزویج، شرایط کلید زنی نرم را برای کلید اصلی و دیود خروجی فراهم می کنند. بدین صورت که کلید اصلی به ترتیب تحت شرایط ZCS و ZVS و دیود خروجی تحت شرط ZCS روشن و خاموش می شوند. عملکرد مدار اسنابر با تنش جریانی پایین روی کلید اصلی و تنش پایین جریانی و ولتاژی روی دیود خروجی همراه است. مبدل پیشنهادی قادر است در یک رنج وسیعی از تغییرات بار خروجی و ولتاژ ورودی شرایط کلید زنی نرم را فراهم کند. اصول کاری، بررسی حالت دائم و طراحی این مبدل با جزئیات در این مقاله بحث گردید. همچنین برای تأیید نتایج تئوری یک نمونه آزمایشگاهی ساخته و تست شده است. با توجه به نتایج حاصل از تست های آزمایشگاهی، نتایج تئوری تأیید شده است.

یکی از مهمترین چالش های پیش روی سیستم های انتقال قدرت الکتریکی کشتی مدرن با ساختار ناحیه ای، حفاظت آنها در شرایط وقوع خطا به منظور حفظ پایداری و قابلیت اطمینان در سطح قابل قبول می باشد. عدم آشکارسازی خطا و جدا کردن قسمت معیوب در زمان مناسب عواقب فاجعه آمیزی برای سیستم انتقال قدرت الکتریکی کشتی در پی دارد. نیاز به قابلیت اطمینان بالای کشتی های مدرن، منجر به توسعه ساختار ناحیه ای برای سیستم توزیع انرژی الکتریکی کشتی شده است. هدف این مقاله ارائه یک طرح حفاظتی کارا برای کلیه قسمت های سیستم توزیع برق کشتی با ساختار ناحیه ای و از نوع ترکیبی جریان متناوب-جریان مستقیم است. در روش پیشنهادی، حفاظت در برابر خطاهای تکفاز به زمین با بهره گیری از سیستم زمین مقاومت-بالا و تایمر انجام می شود در حالیکه جریان خطاهای دو فاز و سه فاز با استفاده از کلید-فیوز قطع می شود. استفاده از سیستم زمین با مقاومت بالا امکان عملکرد بدون وقفه سیستم برق کشتی را در هنگام وقوع خطاهای تکفاز به زمین فراهم می کند. بدلیل عدم استفاده از رله های حفاظتی، هزینه اجرای طرح پیشنهادی کم است. طرح حفاظت پیشنهادی شامل حفاظت اصلی و پشتیبان بوده و به زیرساخت مخابراتی نیاز ندارد. همچنین کلیه اجزای سیستم برق کشتی شامل ژنراتور، موتور پیشران، باسبار، فیدر، خط، بار و شبکه جریان مستقیم در طرح پیشنهادی در نظرگرفته شده اند. عملکرد هماهنگ طرح حفاظت پیشنهادی با استفاده از مدل یک سیستم تست برق کشتی با ساختار ناحیه ای در نرم افزار ETAP مورد ارزیابی قرار می گیرد.