مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق
سال:1399 | دوره:18 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

در این مقاله، یک طرح کنترلی جامع برای یک ریزشبکه DC مستقل، شامل توربین بادی متصل به ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم، واحد ذخیره سازی انرژی الکتریکی و بارهای الکتریکی متغیر ارائه گردیده است. منابع انرژی از طریق مبدل های DC باک و باک-بوست به شین مشترک متصل می باشند. در لایه اول کنترلی کنترل کننده های توزیع شده محلی قرار دارند. این کنترل کننده ها به واسطه یک تحلیل پایداری لیاپانوف طراحی شده و علاوه بر تضمین پایداری، جریان و ولتاژ تزریقی به شبکه را از طریق کنترل تابع سوئیچینگ مبدل ها تنظیم می نمایند. کنترل کننده های ثانویه به صورت نامتمرکز بوده و میزان مشارکت هر واحد را در تأمین بار تعیین می نمایند. در این لایه کنترلی یک طرح کنترل کننده مدل پیش بین برای نیروگاه بادی پیشنهاد شده است و یک کنترل کننده تناسبی-انتگرالی با هدف تثبیت ولتاژ شین، مقادیر مرجع جریان را برای کنترل کننده محلی تعیین می نمایند. علاوه بر سادگی، سهولت در اجرا و سرعت عمل، استقلال کامل کنترل کننده های ثانویه و حداقل نیاز به بستر ارتباط داده در کنترل کننده های محلی و عدم نیاز به تغییر ساختار کنترلی در برنامه توسعه از ویژگی های مهم طرح کنترلی پیشنهادی می باشند. همچنین صحت عملکرد کنترل کننده ها با شبیه سازی در نرم افزار Matlab و برای موارد مطالعاتی مختلف مورد ارزیابی و تأیید قرار گرفته اند.

در این مقاله، یک شبکه رادیوشناختگر ارائه داده ایم که شامل چند کاربر ثانویه و یک کاربر اولیه است. کاربران ثانویه با روش تحت پوشش، از طیف کاربر اولیه استفاده می کنند. کاربر اولیه نیز دارای عملکرد Successive Relay است. در Successive Relay با استفاده از دو رله نیمه دوطرفه به عملکردی مشابه رله تمام دوطرفه ولی با شدت تداخل بین رله ای کمتر می رسیم که باعث بهبود بهره طیفی می شود. همچنین با وجود اضافه شدن کاربران ثانویه، برای حفظ عملکرد صحیح کاربر اولیه و افزایش مجموع نرخ کاربران ثانویه، استفاده از عملکرد Successive Relay در کاربر اولیه را مطرح کرده ایم. در شبکه رادیوشناختگر نیز کاربران دارای تداخل هستند که برای حذف تداخل از ایده هم ترازسازی تداخل بهره گرفته ایم. در ادامه با در نظر گرفتن یک نرخ آستانه برای کاربر اولیه، حداقل توان لازم را برای منبع و رله به منظور تضمین کیفیت سرویس دهی کاربر اولیه به دست آورده ایم. یک مسئله تخصیص توان بیشینه سازی نرخ مجموع کاربران ثانویه ارائه کرده ایم و جواب بهینه را به فرم بسته به دست آورده ایم. همچنین یک مسئله بیشینه سازی بهره انرژی شبکه را طرح کردیم که در دو مرحله و با روش حل مسایل کسری، جواب های بهینه را به فرم بسته به دست آوردیم.

در این تحقیق، یک مبدل فوروارد با کلمپ فعال تغییر فاز یافته برای راه اندازی لامپ مگنترون ارائه شده است. مبدل ارائه شده از نوع افزاینده و با بهره بالا می باشد. برای کاهش تنش ولتاژ کلید اصلی از ساختار کلمپ فعال استفاده شده است. به علاوه با استفاده از روش تغییر فاز کلید کلمپ، ضمن حفظ چگالی شار بیشینه هسته ترانسفورماتور قدرت، امکان افزایش زمان روشن بودن کلید اصلی فراهم می گردد. بدین ترتیب با یک هسته یکسان امکان افزایش انتقال توان به وجود می آید. لذا در یک توان یکسان حجم، وزن و قیمت هسته مورد استفاده کاهش می یابد. همچنین یک مدار تشدید سری شرایط کلیدزنی نرم را فراهم می کند. توان بیشینه و متوسط منبع تغذیه برای کمینه تلفات کنترل می گردد. منبع تغذیه، توانی در حدود kW 1 با متوسط توان در حدود W 250 را با تنظیم زمان فعال بودن مبدل تحویل می دهد. از مزایای دیگر مدار ارائه شده می توان به سادگی مدار قدرت، کاهش تعداد المان های کلیدزنی و کاهش تلفات کلیدزنی اشاره کرد. نتایج طراحی توسط نرم افزار PSCAD شبیه سازی و تأیید شده است.

وجود پارامترهای نامطمئن در سیستم قدرت چالش های فراوانی را برای طراحان و بهره برداران این سیستم ایجاد کرده است که از آن جمله می توان به مسئله خازن گذاری در حضور نیروگاه های بادی اشاره کرد. پاسخ مسئله به مقدار بار و خروجی نیروگاه بادی وابسته است که مقادیری نامطمئن دارند. در این مقاله، از روش تئوری تصمیم گیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی برای مدل سازی عدم قطعیت در بار شبکه و خروجی نیروگاه بادی استفاده می شود. تابع هدف شامل هزینه بانک های خازنی و تلفات انرژی است که برای محاسبه تلفات انرژی از پخش بار مبتنی بر تبدیل بی بو استفاده شده است. پاسخ بهینه مسئله خازن گذاری بر اساس الگوریتم ژنتیک حاصل می شود. در نهایت کارایی روش بیان شده با انجام مطالعات عددی بر روی شبکه 33شینه IEEE مورد بررسی قرار گرفته است.

سیستم های چندورودی-چندخروجی (MIMO)، به ویژه سیستم های MIMO انبوه، با به کار گرفتن تعداد زیاد آنتن بازده طیفی بزرگی به دست می آورند. یک مسئله مهم در این سیستم ها شکل دهی پرتو است. اگر شکل دهی پرتو به صورت کاملاً دیجیتال در باند پایه انجام شود، به ازای هر آنتن یک زنجیره RF لازم است که منجر به هزینه و مصرف توان بالا می شود. در شکل دهی پرتو کاملاً آنالوگ، فقط یک زنجیره RF استفاده می شود و الگوی انتشار توسط شیفت دهنده های فاز تنظیم می شود ولی با این روش نمی توان بازدهی طیفی بهینه را ایجاد کرد. به همین دلیل روش های ترکیبی آنالوگ-دیجیتال برای شکل دهی پرتو مورد توجه هستند. در این مقاله، یک روش شکل دهی ترکیبی پرتو پیشنهاد می شود که در آن تعداد زنجیره RF مورد نیاز نسبت به حالت کاملاً دیجیتال بسیار کمتر است. طراحی پیش کدگذار و فیلتر گیرنده بر اساس بیشینه کردن بازده طیفی انجام شده است. این هدف در فرستنده، با نزدیک کردن حاصل ضرب دو ماتریس شکل دهنده پرتو آنالوگ و دیجیتال به ماتریس شکل دهی پرتو بهینه (که حاوی بردارهای منفرد سمت راست ماتریس کانال است) و با یک روش تکراری برآورده می شود. معیار نزدیک بودن دو ماتریس، نرم فروبنیوس تفاضل در نظر گرفته می شود. در گیرنده، طراحی شکل دهنده ترکیبی پرتو به طریق مشابه و با استفاده از معیار کمترین میانگین مربعات خطا انجام می شود. همچنین برای بهبود روش، یک الگوریتم مبتنی بر گرادیان برای کمترکردن خطا پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی، برتری عملکرد روش پیشنهادی نسبت به روش های مشابه و همچنین پیچیدگی کمتر آن را نشان می دهد. بسته به سناریوی انتخابی، فاصله بازدهی طیفی روش پیشنهادی با روش بهینه به کمتر از dB 2 می رسد.

در این مقاله روشی برای تعیین محل تغذیه در یک آنتن هم موقعیت چندورودی-چندخروجی (MIMO) بر مبنای تئوری مود مشخصه ارائه می شود. از خاصیت تعامد جریان های مشخصه برای تعیین محل های بهینه تغذیه در آنتن مورد نظر استفاده می شود. ابتدا تحلیل مود مشخصه برای تعیین مودهای رزونانسی متعامد آنتن، انجام و سپس محل های بهینه تغذیه برای تحریک این مودها، تعیین می شود. همچنین با تغییر دامنه تحریک این مودها، شکل الگوی میدان دور آنتن را تغییر می دهیم. مشاهده می شود که تنها با تغییر دامنه تحریک مودهای متعامد آنتن و ترکیب آنها در فرکانس مورد نظر، شکل و پهنای پرتوی آنتن تغییر می کند.

ترانزیستور تک الکترونی یک قطعه الکترونیکی در ابعاد نانومتر است که شامل سه الکترود فلزی و یک جزیره یا نقطه کوانتومی می باشد. جزیره می تواند از نانومواد کربنی مانند نوار نانومتری گرافنی انتخاب شود. تعداد اتم های کربن موجود در نوار نانومتری گرافنی بر سرعت عملکرد ترانزیستور و ناحیه انسداد کولنی تأثیر می گذارد. در این تحقیق، جریان ترانزیستور تک الکترونی با جزیره ای از نوار نانومتری گرافنی مدل سازی شده است. تأثیر عواملی از جمله تعداد اتم های کربن موجود در عرض نوار نانومتری گرافنی، طول نوار نانومتری گرافنی و ولتاژ اعمالی بر گیت روی جریان ترانزیستور بررسی شده است. نتایج مدل سازی نشان می دهد که با افزایش تعداد اتم ها در عرض نوار نانومتری گرافنی، ناحیه انسداد کولنی در نمودارهای پایداری بار ترانزیستور کاهش می یابد. همچنین کاهش طول نوار نانومتری گرافنی و افزایش ولتاژ اعمالی بر گیت باعث کاهش ناحیه جریان صفر ترانزیستور می شود. افزایش تعداد اتم ها در عرض سه جزیره باعث افزایش ناحیه تونل زنی تک الکترون و بهبود عملکرد ترانزیستور می شود.

اخیراً فیلترهای رنگی برای تصویربرداری و پرینت رنگی با کیفیت و وضوح بالا، در مقیاس زیر طول موج به کار می روند. در این مقاله، یک فیلتر رنگی کاهشی بازتابنده با کنتراست رنگی عالی نشان داده شده است. در فیلتر پیشنهادی، نانومکعب های دی اکسید تیتانیوم با آینه های آلومینیومی در بالا و پایین نانومکعب ها مجتمع شده است. به دلیل ایجاد دوقطبی مغناطیسی در نانومکعب های دی اکسید تیتانیوم، یک تشدید در طیف مرئی اتفاق می افتد که با تغییر اندازه ضلع نانومکعب ها، طول موج تشدید در تمام طیف مرئی تنظیم می شود. پچ های آلومینیومی در دو طرف نانومکعب ها، باعث دستیابی به بازده بیش از 70% و پهنای باند کمتر از 35 نانومتر می شوند. فیلتر پیشنهادی نسبت به زاویه تابش خیلی حساس نیست، به طوری که با افزایش زاویه تابش از 0 تا 60 درجه، طول موج تشدید تغییر بسیار ناچیزی دارد و پهنای باند و بازده یکسانی را حفظ می کند. به علاوه، به دلیل هندسه متقارن، فیلتر پیشنهادی به قطبش موج ورودی نیز وابسته نیست. این مزیت ها عملکرد فیلتر پیشنهادی را در تصویربرداری و نمایشگرهای با روشنایی و وضوح بالا تسهیل می سازد.