مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق
سال:1400 | دوره:19 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

از محدودیت های اصلی استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای تولید برق می توان به کم بودن ولتاژ خروجی نیروگاه های تولید برق با انرژی های نو اشاره کرد. بنابراین جهت بهره گیری کارآمدتر از انرژی های تجدیدپذیر طراحی یک مبدل با ضریب بهره بالاتر و راندمان بیشتر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله یک ساختار جدید ارائه شده که هم زمان با داشتن یک مبدل افزاینده، تلفات ناشی از کلیدزنی نرم نسبت به روش های مرسوم به حداقل رسانده می شود. همچنین بر اساس روش ارائه شده تنش ولتاژ روی دیودها و کلیدها در حد قابل قبول محدود می شود. یک مبدل افزاینده ساده می تواند به کمک اضافه کردن یک شاخه موازی با ایجاد تشدید سری تا حد قابل ملاحظه ای ولتاژ خروجی را افزایش دهد و هم زمان کلیدزنی در ولتاژ صفر را ممکن سازد. مبدل پیشنهادی بدون اضافه کردن قطعه فعال به مبدل و با ساختار ساده غیر ایزوله در توان 500 وات و ولتاژ 385 ولت دارای ضریب بهره ولتاژ حدود 8/10 و راندمان بیشتر از 93% است. نتایج شبیه سازی عملکرد مبدل پیشنهادی را برای حالت های عملکردی مختلف نشان می دهد.

در این مقاله، یک کنترل کننده فازی مد لغزشی به همراه فیلتر کالمن توسعه یافته تطبیقی برای کنترل یک سیستم میز لرزه به همراه عملگر الکتریکی و مکانیزم بال اسکرو طراحی می شود. وجود عدم قطعیت های مربوط به پارامترهای مدل و آلوده به نویز بودن داده های دو سنسور انکودر و شتاب سنج خطی موجب بروز مشکلات فراوانی در کنترل این سیستم می شود. از این رو به کارگیری کنترل کننده ای که مبتنی بر مدل دقیق نباشد و یک فیلتر غیر خطی تطبیقی، امری حیاتی است. روش کنترل فازی مد لغزشی و فیلتر کالمن توسعه یافته یک روش مناسب برای کنترل این سیستم می باشد. در کنترل مد لغزشی، بروز لرزش در ورودی کنترلی امری اجتناب ناپذیر است. در این مقاله برای کاهش پدیده نامطلوب لرزش از یک مکانیزم استنتاج فازی ساده برای تخمین درست حد بالای عدم قطعیت استفاده می شود. در ادامه از یک روش بازگشتی برای تعیین ماتریس های کواریانس نویز سیستم و اندازه گیری استفاده می شود. داده های دو سنسور انکودر و شتاب سنج خطی در فیلتر کالمن توسعه یافته تطبیقی ترکیب شده و نتایج حاصل در حذف نویز و تخمین پارامترهای لازم مورد بررسی قرار می گیرد. از فیدبک سرعت خطی که توسط فیلتر کالمن در دسترس قرار می گیرد به منظور پایدارسازی و کنترل سیستم حلقه بسته استفاده می شود. در انتها به منظور بررسی عملکرد ساختار کنترلی ارائه شده با آزمایش به کمک میز لرزه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان می دهند که روش مطرح شده بسیار کارآمد است.

امروزه با توجه به رشد گسترده و نفوذ استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکه های هوشمند، پیش بینی بار خالص شبکه با در نظر گرفتن اثر تولیدات پراکنده اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است. در این مقاله یک روش بهینه سازی ترکیبی به منظور پیش بینی احتمالاتی بلندمدت بار خالص شبکه با استفاده از روش تحلیل اجزای همسایگی و حل مسأله رگرسیون به روش mini-batch-LBFGS و ترکیب پیش بینی های به دست آمده با استفاده از سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی ارائه شده است. این ساختار شامل ترکیب چندین پیش بینی بلندمدت از جمله پیش بینی بار، توان یک ایستگاه خورشیدی و توان یک مزرعه بادی با توربین های بادی مجهز به ژنراتور القایی دوسوتغذیه است. پیش بینی بار خالص و بررسی وابستگی موجود بین خطاهای پیش بینی بار و توان های خورشیدی و بادی نیز در این مقاله مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی و مقایسه آن با مدل های تائو و رگرسیون چندکی نشان می دهد که درصد میانگین مطلق خطا برای پیش بینی های بار و توان های خروجی ایستگاه خورشیدی و مزرعه بادی به ترتیب به میزان 947/0%، 3079/0% و 0042/0% بهبود یافته است که کاهش خطای کلی پیش بینی را سبب می شود.

در این مقاله برای بهبود عملکرد افزاره اثر میدانی بدون پیوند مبتنی بر سیلیسیم روی عایق نانومقیاس، تغییراتی هدفمند در ساختار افزاره انجام شده است. ساختار پیشنهادی با دو هدف مهم، یکی کاهش اثر خودگرمایی و دیگری کاهش جریان خاموش طراحی شده است. برای کاهش اثر خودگرمایی، ضخامت اکسید مدفون زیر کانال به نصف تقلیل یافته و همچنین بخشی از آن که زیر کانال و نزدیک به ناحیه منبع است با یک لایه بافر با آلایشی برابر با بستر جایگزین شده است. افزایش رسانش حرارتی مؤثر و همچنین تشکیل ناحیه تخلیه اضافی در مرز کانال پایینی با لایه بافر تعبیه شده، منجر به بهبود مشخصات حالت ماندگار و همچنین فرکانسی افزاره پیشنهادی شده است. در روش پیشنهادی که بر اصلاح شکل نوار انرژی استوار است، پارامترهای مهمی همچون جریان خاموش، نسبت جریان روشنایی به خاموش، شیب زیرآستانه، دمای شبکه بحرانی، بهره ولتاژ، رسانایی انتقالی، خازن های پارازیتی، بهره های توان، فرکانس قطع و فرکانس بیشینه نوسانی و بهره نویز مینیمم در مقایسه با ساختار متداول بهبود قابل ملاحظه ای یافته است. همچنین ملاحظات طراحی لایه بافر و نقش پارامترهای آن بر روی عملکرد الکتریکی افزاره پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای مورد مطالعه در این مقاله توسط نرم افزار SILVACO که از مدل های فیزیکی مقاوم و دقیقی برای آنالیز افزاره های نیمه هادی برخوردار است، شبیه سازی شده و نتایج ارائه شده در مقاله حاضر همگی برتری عملکرد ساختار پیشنهادی را نشان می دهند.

در این مقاله روشی جهت بهبود عملکرد طیفی و کاهش EMI مبدل های باک مبتنی بر روش کلیدزنی ارائه شده و این کار با به کارگیری تکنیک جهش فرکانسی در قسمت مدولاتور انجام گردیده است. به این منظور یک مدولاتور عرض پالسی آسنکرون (APWM) با قابلیت جهش فرکانسی پیشنهاد شده است. از آنجایی که این نوع مدولاتور ذاتاً دارای رفتار خودنوسانی بوده و فرکانس نوسان آن وابسته به تأخیر حلقه آن می باشد، از این خاصیت جهت تغییر فرکانس نوسان آن استفاده شده است. به طوری که با تغییر تصادفی تأخیر حلقه آن بین 8 مقدار تصادفی، فرکانس خودنوسانی آن نیز بین 8 مقدار متفاوت تغییر یافته و در نتیجه طیفی بدون اسپور در خروجی آن ایجاد می شود. رفتار مدولاتور بر اساس مدل سیستمی به کمک روابط ریاضی تجزیه و تحلیل شده و سپس صحت این روابط به صورت رفتاری توسط نرم افزار Simulink-Matlab بررسی گردید. با توجه به این که در روش پیشنهادی عمل جهش فرکانسی در بخش دیجیتال مدولاتور انجام می شود، کنترل فرکانس به مراتب ساده تر از روش های ارائه شده در کارهای قبلی است. همچنین لازم به ذکر است که بزرگ ترین مزیت روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش های گسترش طیفی، پیوستگی سیگنال حامل آن به هنگام جهش فرکانس می باشد.

مبدل چندسطحی مدولار خازن شناور به عنوان یک توسعه سخت افزاری از مبدل چندسطحی مدولار مرسوم با هدف کاهش ریپل ولتاژ خازن سلول ها در کاربرد محرکه الکتریکی در سرعت های پایین معرفی شده است. ریپل ولتاژ خازن سلول ها در این مبدل تنها با تزریق جریان چرخشی فرکانس بالا میان ساق ها کاهش می یابد. در روش کنترل مرسوم این مبدل، مؤلفه جریان چرخشی با هدف جبران سازی کامل ریپل ولتاژ در فرکانس های پایین تزریق می شود که منجر به افزایش غیر ضروری دامنه جریان در ساق های مبدل می شود. در این مقاله با استخراج رابطه میان ریپل ولتاژ خازن سلول ها و دامنه جریان چرخشی فرکانس بالا، سیستم کنترل مبدل اصلاح می گردد. روش کنترل پیشنهادی قادر است تا با تزریق دامنه مناسب از جریان چرخشی، ریپل ولتاژ را در تمام بازه فرکانس به جای جبران سازی کامل، در یک محدوده مجاز کنترل کند. نشان داده می شود که با جبران سازی جزئی و کنترل ریپل ولتاژ خازن سلول ها در محدوده استاندارد ولتاژ کلیدهای قدرت، علاوه بر کاهش دامنه جریان ساق، تلفات محرکه الکتریکی به شکل قابل توجهی کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی و آزمایش های عملی عملکرد موفق روش پیشنهادی را تصدیق می کند.

با افزایش نفوذ منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر، دستورالعمل های شبکه خواستار عدم قطع این مبدل ها از شبکه هنگام رخداد خطا می باشند. این مبدل ها همچنین می بایست با تزریق توان راکتیو به رفع خطا کمک کنند. از آنجایی که شبکه های برق سلفی خالص نبوده و دارای مقاومت اهمی نیز هستند، این شبکه ها هنگام رخداد خطا با مشکل ناپایداری مبدل روبه رو می شوند. مبدل ها که جهت سنکرون ماندن با شبکه از حلقه قفل فاز (PLL) استفاده می کنند، هنگام رخداد خطای افت ولتاژ سنگین، دیگر قادر به حفظ پایداری با شبکه نیستند. در نتیجه این مبدل ها قادر به گذر از خطا نبوده و می بایست از شبکه جدا شوند. این مقاله با ارائه روشی جدید مبتنی بر امپدانس مجازی در هنگام رخداد افت ولتاژ سنگین، پایداری سنکرون با شبکه برق را حفظ می کند. این روش نیاز به تخمین تقریبی امپدانس شبکه دارد و مبدل را مجازاً با نقطه ای که اتصال قوی تری دارد سنکرون می کند. با استفاده از روش پیشنهادی در هنگام افت ولتاژ، مبدل به شبکه متصل مانده و می تواند به شبکه توان راکتیو تزریق کند. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار Matlab درستی روش پیشنهادی برای بهبود پایداری گذرای مبدل را نشان می دهد.

در این مقاله، یک شبکه مخابراتی تغذیه شده بی سیم چندکاربره در نظر گرفته شده که در آن کاربران و ایستگاه پایه ترکیبی به چند آنتن مجهز هستند. در فاز فروسو، ایستگاه پایه ترکیبی، سیگنال انرژی را برای کاربران ارسال کرده و در فاز فراسو، کاربران با استفاده از انرژی برداشت شده در فاز قبل، اطلاعات خود را با استفاده از فناوری دسترسی چندگانه فضایی به ایستگاه پایه ترکیبی ارسال می کنند. با در نظر گرفتن مدل عملی غیر خطی برای برداشتگر انرژی و با هدف بیشینه کردن مجموع نرخ، روشی بهینه را برای طراحی ماتریس پیش کدگذار انرژی، ماتریس های پیش کدگذار اطلاعات کاربران و زمان اختصاص یافته به فاز فروسو و فراسو پیشنهاد می دهیم. به این منظور با استفاده از تغییر متغیرهای مناسب، مسئله را به صورت یک مسئله بهینه سازی محدب بازنویسی کرده و روشی برای حل آن ارائه می کنیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در شرایط عملی، با لحاظ رفتار غیر خطی برای برداشتگر در طراحی، انرژی ارسالی کاهش و مجموع نرخ افزایش می یابد.