مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321An Investigation on the Impacts of Renewable Energy Sources in the Generation Expansion Planning Framework from Social Welfare Perspectiveارزیابی اثرات منابع انرژی تجدیدپذیر در چهارچوب برنامهریزی توسعه تولید از دیدگاه رفاه اجتماعی112faهادیصادقیدانشگاه شهید باهنر کرمانمسعودرشیدینژاددانشگاه شهید باهنر کرمانامیرعبداللهی دانشگاه شهید باهنر کرمان2017713Nowadays, it is clear to everyone that climate change has posed a huge threat to human welfare. Hence, the growth of demand for electricity as well as the dependence of power sector to the fossil fuel sources has converted the electrical energy sector into one of the most important areas suitable for applying the restrictions and implementation of the solutions provided to mitigate greenhouse gases. Enacting different incentive-based support schemes pursuing the promotion of renewable energy sources along with emission reduction in power generation sector is treated as one the main provided solutions. In this paper, from various points of view, such as environmental issues, power sector investors’ profit and the surplus of electricity consumers, the effect of renewable penetration rate growth under implementation of incentive-based policies is evaluated in a long-term generation expansion planning framework by employing the concept of Bergson-Samuelson social welfare function. To achieve this aim, first, a comprehensive generation expansion planning model, faced by a generation company, is proposed, as the effect of one on the most popular policies, namely emission trading system, is incorporated into the model. As a mixed integer nonlinear programming problem, the model is solved through two different scenarios using the GMAS optimization package. Then, regarding the obtained optimized expansion strategies, aforementioned viewpoints are assessed.امروزه بر همگان مبرهن است که تغییرات شرایط آب و هوایی تهدیدی جدی برای رفاه بشر بر روی کره زمین تلقی میشود، از این رو رشد روزافزون تقاضا برای انرژی الکتریکی و وابستگی بخش تولید به منابع سوختهای فسیلی، این بخش را به یکی از مهمترین حوزهها برای اعمال محدودیتها و پیادهسازی راهکارها در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانهای مبدل نموده است. از جمله این راهکارها، تدوین طرحهایی تحت عنوان سیاستهای تشویقی است که ترویج منابع انرژی تجدیدپذیر و اعمال محدودیت بر انتشار بخش تولید را دنبال میکنند. در مقاله پیش رو با تکیه بر مفهوم تابع رفاه اجتماعی برگسون- ساموئلسون، اثر افزایش درصد نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر تحت اجرای سیاستهای تشویقی در برنامهریزی بلندمدت توسعه تولید از دیدگاههای مختلفی چون مسایل زیستمحیطی، رفاه سرمایهگذاران بخش تولید و رفاه مصرفکنندگان انرژی الکتریکی مورد ارزیابی قرار میگیرد. بدین منظور ابتدا با در نظر داشتن اثر یکی از رایجترین سیاستها تحت عنوان سیاست حق انتشار با قابلیت داد و ستد، یک مدل جامع برای برنامهریزی توسعه تولید از دید یک شرکت تولیدی ارائه میگردد. مدل مزبور در قالب یک مسأله غیر خطی آمیخته با اعداد صحیح با استفاده از نرمافزار بهینهسازی گمز، طی دو سناریو حل میگردد. سپس با توجه به استراتژیهای بهینه به دست آمده برای توسعه، به بررسی دیدگاههای مطرحشده پرداخته خواهد شد.http://ijece.org/en/Article/Download/28153مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321Design and Implementation of a Generator Fault Diagnosis Structureطراحی و پیادهسازی ساختار هوشمند تشخیص عیب ژنراتور1324faمحمد زارع ارنانیجهاد دانشگاهی صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیاصغراکبریدانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی2017713Generators failure and generators break down can cause high financial consequences. For this reason, several concepts for the condition monitoring of generators have been developed. The purpose of this article is to collect significant generator data in order to form a comprehensive analysis by analytical hierarchy process (AHP) method. The AHP is a multi-criteria analysis approach, where is used in order to combine the results of online diagnostic methods and draw conclusions on the most probable failure. A fault diagnosis structure has been designed and several comparison charts have been generated. This trend led to the running generator probable failure, to be revealed. In this paper the circumstances of design and implementation of the LEMS structure with two simulation results are described.وقوع خطا و خروج ناگهانی ژنراتورها از مدار میتواند خسارات مالی سختی در پی داشته باشد، بدین سبب روشهای مختلف ارزیابی وضعیت ژنراتورها گسترش یافتهاند. قصد این مقاله گردآوری اطلاعات مهم ژنراتور و انجام یک تحلیل جامع توسط روش تحلیل سلسلهمراتبی است. فرایند تحلیل سلسلهمراتبی یک روش تحلیل چندمعیاری است که برای ترکیب نتایج روشهای تشخیصی به هنگام و تشخیص محتملترین عیب و قسمت معیوب ژنراتور به کار رفته است. در این راستا چندین جدول مقایسهای تشکیل شده و نهایتاً این روند منجر به آشکارسازی محتملترین عیب ژنراتور در حال کار خواهد شد. در این مقاله چگونگی طراحی و پیادهسازی ساختار تشخیص عیب LEMS به همراه نتایج شبیهسازی دو ساختار نمونهای مورد بحث قرار گرفته است.http://ijece.org/en/Article/Download/28154مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321Exact Formulation and Modeling for Analytical Calculation of the Electrical and Mechanical Harmonic Behaviors of Doubly Fed Induction Generator in Wind Turbineارائه مدلی برای ژنراتور تغذیه دوگانه در توربین بادی بر اساس روابط تحلیلی دقیق هارمونیکی و نوسان2535faمجید نیریپوردانشگاه صنعتی شیرازمحمدمهدیمنصوریدانشگاه صنعتی شیراز2017713This paper presents a new exact formulation which models all harmonics in Double Fed Induction Generator (DFIG). In this methodology, the harmonics which originate from rotor side converter, stator side and mechanical part are analyzed and their interactions are considered and a new model is extracted based on frequency components in electrical and mechanical parts. The proposed method expands previous analytical approach and phase angle/amplitude of frequency components take to be account.
Since this model is derived from time domain relations between frequency components, it can be used in normal and faulty conditions. The proposed model is evaluated by some case study in MATLAB/SIMULINK software.
در شرایط عملکرد عادی یا خطای ژنراتورهای القایی با تغذیه دوگانه، مؤلفههای فرکانسی مختلفی در هر یک از سیمپیچهای استاتور و روتور یا در بخش مکانیکی میتواند ایجاد گردند که قابل انتقال به طرفهای دیگر هستند و میتوانند مؤلفههای فرکانسی دیگری ایجاد کنند. در این مقاله ابتدا روابط تحلیلی دقیقی برای این مؤلفههای فرکانسی و انتقال آنها به طرفهای دیگر بر حسب دامنه و فاز مؤلفههای فرکانسی ارائه گردیده است که صورت کاملتری از روابط ارائهشده در آخرین مقالات در این زمینه است. سپس مدلی برای ژنراتور تغذیه دوگانه ارائه شده که با دقت خوبی میتواند مؤلفههای فرکانسی را در بخشهای الکتریکی و مکانیکی ژنراتور محاسبه و مدلسازی نماید. در انتها صحت و دقت روابط و مدل ارائهشده با مطالعات موردی صحتسنجی شده است.http://ijece.org/en/Article/Download/28155مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321Dual Loop Control of 400 Hz Inverter for Ground Power Unitsکنترل دوحلقهای اینورتر 400 هرتز برای کاربرد منابع تغذیه زمینی3646faمحمودنوریدانشگاه تهرانحسینایمانعینیدانشگاه تهران2017713In this paper dual-loop control method is proposed for control of 400 Hz inverter. Resonant controllers are used in the outer loop to regulate the amplitude of fundamental harmonic and to remove the unwanted harmonics. To avoid phase delay and bandwidth degradation, proportional controller is used as the inner control loop. In this paper, hybrid digital design in discrete- and continuous-time domain is introduced to design the inner and outer control loops. To decouple the control system from the load current disturbances and to improve the dynamic performance, a feed-forward path is added to the dual-loop control structure. To reduce the noise of feed-forward path, a soft-derivative term is introduced which is optimized for 400 Hz frequency. To verify the system performance, several simulations have been carried out which shows satisfactory results under dynamic and steady state conditions. Finally, the experimental results of a 20 kVA hardware prototype is presented to confirm the validity of theoretical and simulation results.در این مقاله روش کنترل دوحلقهاي براي کنترل اينورتر 400 هرتز معرفی میشود. در حلقه بیرونی از کنترلکنندههاي تشدیدی برای تنظیم دامنه هارمونیک اصلی و حذف هارمونیکهای نامطلوب ولتاژ استفاده میشود. در حلقه داخلی براي پرهيز از ايجاد تأخير فاز و کاهش پهناي باند از کنترلکننده تناسبي جریان بهره گرفته شده است. در این مقاله برای طراحی ضرايب کنترلکنندههاي حلقههاي داخلي و خارجي، روش ديجيتال ترکيبي در حوزه زمان- گسسته و زمان- پيوسته پیشنهاد شده است. به منظور مجزاسازي سيستم کنترل از ورودي اغتشاش جريان بار و بهبود پاسخ ديناميکي سيستم، بلوک پيشخور به ساختار کنترل دوحلقهاي افزوده شده است. برای پیادهسازی ایمن در برابر نویز بلوک پیشخور، یک مشتقگیر نرم معرفی شده است که به صورت بهینه برای فرکانس 400 هرتز طراحی شده است. شبيهسازيهاي متعددي به منظور تأييد کارايي سيستم کنترل انجام شده که بيانگر عملکرد مطلوب حالت گذرا و ماندگار سيستم است. در انتها نتايج عملي به دست آمده از يک نمونه آزمايشگاهي- صنعتيkVA 20 و مبتنی بر سیستم کنترل دوحلقهای ارائه میشود.http://ijece.org/en/Article/Download/28156مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321A New Pulse Frequency Waveform Synthesizing Method Using IPT Frequency-Gain Characteristicsیک روش جدید سنتز فرکانس پالس شکل موج بر پایه مدولاسیون فرکانس پالس با استفاده از مشخصه فرکانس- بهره IPT4753faمحمدحسنعامریدانشگاه تربیت مدرسعلی یزدیان ورجانیدانشگاه تربیت مدرسمصطفیمحمدیاندانشگاه تربیت مدرس2017713The electrical connection between the load and source can be eliminated using inductive power transfer. Supplying AC Loads, such as V2G and single phase motors, is one of the many applications of IPT. To supply an AC load, the rectified output power of IPT should be delivered to an inverter. The sequential dc/ac/dc/ac conversions cause IPT efficiency decreases. To make an output AC voltage with acceptable THD, the carrier frequency of the PWM method should be several times the reference frequency which increases the switching loss. In this paper based on IPT gain-frequency characteristics, a new pulse frequency waveform synthesizing method (PFWS) has been presented. This method eliminates secondary inverter switching losses. It is shown that besides loss reduction, synthesized sinusoidal waveform at secondary of IPT, causes the Total Switching Device Power (TSDP) of secondary converters decrease, therefore their lifetime increase. Simulated and experimental results of the developed laboratory model which verify and illustrate the operation of the proposed method are presented.انتقال القایی توان یکی از تکنولوژیهای برتر اخیر میباشد که به کمک آن میتوان 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 G2V و موتورهای تکفاز است. برای تغذیه بارهای ac، توان خروجی مبدل القایی توان پس از یکسوشدن در اختیار یک اینورتر قرار میگیرد. تبدیل متوالی dc/ac/dc/ac در فرایند انتقال القایی توان سبب کاهش بازده IPT میشود که بخشی از این کاهش بازده ناشی از تلفات کلیدزنی در IPT میباشد. برای ساخت شکل موج ولتاژ ac دلخواه با THD قابل قبول از یک منبع ولتاژ dc، فرکانس کلیدزنی میبایست 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 میشود. روش PFSW تلفات کلیدزنی اینورتر سمت ثانویه را قابل صرف نظر کردن میکند. همچنین نشان داده میشود که روش PFSW علاوه بر کاهش تلفات کلیدزنی، سبب کاهش مجموع توان المان کلیدزنی (TSDP) برای مبدلهای سمت ثانویه IPT و افزایش طول عمر مبدلهای به کار رفته میشود. در این مقاله صحت ادعای بیانشده از طریق روابط ریاضی و بررسی نتایج نمونه آزمایشگاهی اثبات میشود.http://ijece.org/en/Article/Download/28157مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321A New Unified Power Quality Conditioner based on Trans-Z-Source Inverterبهساز يکپارچه کيفيت توان جدید بر پايه مبدل منبع امپدانس ترانسفورماتوري5460faمهدی سیاهیمکانیک ، برق و کامپیوترمحمدداودیدانشگاه آزاد اسلامی، واحد بینالمللی کیش2017713Unified Power quality conditioner (UPQC) consists of back to back voltage source inverters. In UPQC combination of parallel and series active power filters are used to compensate for the nonlinear load current harmonics and voltage distortions, simultaneously. For appropriate performance of both converters and bidirectional power flow, the DC link voltage should be at least 1.41 times larger than the line to line voltage in the high voltage part of the system; i.e. the parallel active filter. One of the determining factors for the cost of semiconductors is the maximum tolerable voltage stress. The voltage stress of the series converter increases when the DC link voltage is high. In order to overcome this deficiency, a Z-source network is added to the common structure of back to back invertors in the UPQC. It will reduce the applied DC voltage to the series active power filters significantly and decrease the cost of manufacturing. In this structure, an impedance source network is used in an AC/DC inverter to produce a buck-boost effect. Additionally, dead time has been eliminated through the use of a Z source network in the parallel active filter and thus its performance and reliability has increased impressively. In this paper, a comparison study has been conducted through necessary simulations for the performance evaluation of the common and proposed structures. The total switching device power has been used as a criteria to confirm the manufacturing cost reduction in the proposed structure.
بهساز يکپارچه کيفيت توان (UPQC) متشکل از اينورترهاي منبع ولتاژ پشت به پشت، تلفيق فيلترهاي اکتيو سري و موازي است که به صورت همزمان هارمونيکهاي جريان بار غير خطي و اغتشاشات ولتاژ شبکه را جبران ميکند. براي کارکرد مناسب هر دو مبدل و عبور دوطرفه توان، بايد ولتاژ لينک DC حداقل 41/1 برابر ولتاژ خط به خط سمت ولتاژ بالاي سيستم يعني فيلتر اکتيو موازي باشد. يکي از فاکتورهاي تعيينکننده قيمت ادوات نيمههادي، حداکثر استرس ولتاژ قابل تحمل آنها ميباشد. با بالابودن ولتاژ لينک DC، استرس ولتاژ کليدهاي سمت مبدل سری افزايش مييابد و براي رفع اين نقص، در اين مقاله يک شبکه منبع امپدانس به ساختار اينورترهاي پشت به پشت رايج در UPQC اضافه میشود که بدين وسيله ولتاژ DC اعمالي به اينورتر فيلتر اکتيو سري را به ميزان چشمگيري کاهش داده و هزينه ساخت آن کاهش خواهد يافت. در اين ساختار از شبکه منبع امپدانس در يک مبدل AC/DC (فيلتر موازي) براي ايجاد خاصيت باک- بوست استفاده شده است. در عين حال به علت استفاده شبکه منبع امپدانس در فيلتر موازي، زمان مرده لازم براي کليدزني اين مبدل حذف شده و کيفيت عملکرد و قابلیت اطمینان آن به ميزان چشمگيري افزايش خواهد يافت. در این مقاله با شبيهسازيهاي لازم کارايي ساختار رايج و پيشنهادي با هم مقايسه خواهد شد. برای اثبات کاهش هزينه ساخت در ساختار پيشنهادي از معيار Total Switching Device Power استفاده شده است.http://ijece.org/en/Article/Download/28158مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321Optimization Design of Interior Permanent Magnet Motor Based on Wide Flux Weakening Range and Reduction of Permanent Magnet Volumeطراحي بهينه موتور مغناطيس دایم داخلي برای افزایش محدوده تضعيف شار و کاهش حجم آهنربای مصرفی6166faمهدیاره پناهیدانشگاه تفرشوحیدسنایی ترابدانشگاه تفرش2017713An interior permanent magnet motor is a good option for traction application related to the induction motor and switched reluctance motor because of high mechanical rigidity and low demagnetization risk. the design of this kind of motor is attractive for engineer despise the implementation cost of them in high constant speed power range (CPSR) is high. in this paper using combination of two ideas i.e. non conventional air bridge and segmented permanent magnet a optimal design has been proposed. in this paper non conventional air bridge is used for reducing the permanent magnet volume. the genetic algorithm has been applied to the goal function. simulation results show the good performance of optimal design related the conventional design.موتورهای مغناطيس دایم داخلي از یک سو به دليل ويژگيهايي نظير بازده بالا و دارابودن نسبت توان به حجم بیشتر در مقایسه با موتورهای القايي و سويچشونده رلوكتانسي و از سوی دیگر استحكام مكانيكي بهتر و خطر مغناطيسزدايي كمتر نسبت به موتورهای مغناطيس دایم سطحي، یک انتخاب مناسب جهت كاربرد در صنایع حمل و نقل محسوب میشوند. با اين وجود همواره كاهش هزينه ساخت اين موتورها و افزايش محدوده سرعت تحت توان ثابت (CPSR) همواره یکی از مسایل مورد توجه در طراحی این ماشینها بوده است. اين مقاله يك طراحي بهينه را براي موتور مغناطيس دایم داخلي به منظور دستيابي به CPSR بزرگ و كاهش حجم آهنرباي مصرفي به طور همزمان ارائه میدهد. بهينهسازي در دو مرحله انجام ميشود، در مرحله اول به كمك الگوريتم ژنتيك مقدار CPSR موتور نسبت به طرح اوليه افزايش مييابد و در مرحله دوم با تركيب دو ایده ساختار آهنرباهاي چند تكه شده و استفاده از پلهاي هوايي غير متعارف طرحی ارائه میشود که ضمن افزايش مقدار CPSR، حجم آهنرباي مصرفي را نیز كاهش خواهد داد.http://ijece.org/en/Article/Download/28159مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451412016321New Beamforming Algorithm for Cooperative Networks with Multiple Antenna Decode and Forward Relayالگوریتم پرتودهی جدید برای شبکههای همیار با رله دیکد و ارسال چندآنتنه6772faمحمدمحمدی امیریدانشگاه تهرانعلیالفتدانشگاه تهران2017713In this paper, a cooperative network consisting of one source, one relay, and one destination is considered. The source and the destination are both single-antenna systems, while the relay is equipped with N antennas and operates in decode-and-forward (DF) mode. We assume that there is no direct link between the source and the destination. We propose two beamforming methods at the relay to transmit the data to the destination. Beamforming is performed at the relay by the assumption of having two bit quantized information about the phase of all links between the relay and the destination. We derive an upper bound on bit error probability of the system and show that the proposed scheme achieves full diversity order. Simulation results illustrate that performance of the system in terms of bit error probability is better than some well-known scenarios and is close to some scenarios with ideal assumptions.در این مقاله یک شبکه همیار که شامل یک منبع، یک رله و یک مقصد میباشد، بررسی میشود. منبع و مقصد سیستمهای تکآنتنه هستند ولی رله مجهز به یک سیستم N - آنتنه میباشد و در حالت دیکد و ارسال (DF) عمل میکند. با فرض فاصله زیاد بین منبع و مقصد، از مسیر مسقیم بین آن دو صرف نظر میکنیم. رله با استفاده از روشهای پرتودهی پيشنهادشده سيگنال را به سمت مقصد ارسال میكند. اين پرتودهيها با فرض آگاهي رله از دو بیت اطلاعات کوانتیزهشده راجع به فاز تمامی لینکهای بین رله و مقصد انجام ميگيرد. یک حد بالا برای احتمال خطای بیت سیستم محاسبه خواهد شد و نشان داده میشود که الگوریتم پیشنهادی به مرتبه دایورسیتی کامل دست مییابد. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که احتمال خطای بیت الگوریتم پیشنهادی بهتر از چندین الگوریتم شناخته شده است و نیز عملکردی نزدیک به سیستمهایی با فرضهای ایدهآل دارد.http://ijece.org/en/Article/Download/28160