مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225A Thermal Equivalent Circuit for Thermal Analysis of Power Transformers under Harmonic Loadsارائه یک مدار معادل حرارتی برای تحلیل گرمایی ترانسفورماتورهای قدرت با بارهای هارمونیکی229239faمرتضیمیخک بیرانونددانشگاه لرستانبهروزرضایی علمدانشگاه لرستانمهردادجعفربلنددانشگاه صنعتی مالک اشترولی‌الهابراهیمیانشرکت برق منطقه‌ای باخترمحسنعسگریشرکت برق منطقه‌ای باختر2018827The majority of the power transformers failures are caused by the thermal stresses under abnormal operating conditions, such as harmonic loads. Therefore, it is of great interest to determine the temperature distribution inside the power transformers. In this paper, a new thermal equivalent circuit is presented by which the temperature in different regions of the transformer is estimated under harmonic loads. Also, the three-dimensional Finite Element (FE) Model of the power transformer is developed to calculate the power losses in each part of the transformer that are considered as the heat sources in the proposed equivalent circuit. The computed hotspot and average oil temperatures are compared with those obtained from IEEE Std C57.91 method, thereby the accuracy of the proposed method for calculating the temperature rise due to harmonic loads, is investigated. Finally, derating of the power transformer is discussed under harmonic loads.بیشترین خرابی‌های ترانسفورماتورهای قدرت ناشی از مشکلات حرارتی می‌باشد که این مشکلات در شرایط کاری غیر نامی مثل تغذیه بارهای هارمونیکی بیشتر بروز پیدا می‌کند. تحلیل گرمایی ترانسفورماتور و گرمای اضافی تحمیل‌شده به ترانسفورماتور به علت وجود هارمونیک‌ها موضوع مورد بررسی این مقاله است. در این مقاله یک مدار معادل حرارتی جدید ارائه می‌شود به نحوی که دمای اجزای مختلف ترانسفورماتورهای قدرت روغنی را به صورت تفکیک‌شده در شرایط تغذیه بارهای هارمونیکی مشخص می‌کند. تلفات اجزای مختلف ترانسفورماتور به عنوان منبع تولید حرارت بایستی محاسبه شوند و به این منظور در این مقاله یک روش مدل‌سازی المان محدود 3بعدی مناسب پیشنهاد شده است که قادر به محاسبه تلفات اجزای مختلف ترانسفورماتور قدرت با ساختار هندسی پیچیده است. مقایسه نتایج به دست آمده از مدار معادل حرارتی پیشنهادشده با دماهای نقاط داغ سیم‌پیچی و میانگین روغن به دست آمده از 57.91IEEE Std C نشان می‌دهد مدار معادل حرارتی پیشنهادی از دقت کافی برای تخمین توزیع دمای ترانسفورماتور تغذیه‌کننده بارهای هارمونیکی برخوردار است. به منظور جلوگیری از افزایش دمای ترانسفورماتور با تغذیه بارهای هارمونیکی، کاهش بارگیری ترانسفورماتور مورد بررسی قرار می‌گیرد. http://ijece.org/fa/Article/Download/28810

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225Adaptive Non-singular Terminal Sliding Mode Control Based On Disturbance Observer for the Microelectromechanical Vibratory Gyroscope Controکنترل مد لغزشی ترمینال تطبیقی بدون تکینگی و مبتنی بر رؤیتگر اغتشاش برای کنترل سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیک240250faمحمدرضاسلطانپوردانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری20181217In this paper, an adaptive non-singular terminal sliding mode control based on disturbance observer is proposed for detection process and control of the micro-electromechanical vibratory gyroscope stimulation process. For this purpose, the dynamical equations of the vibrational gyroscope system are initially expressed. In the following, the dynamical equations of this system are transmitted to the domain of state-space equations and then to the domain of tracking error. After that, the dynamic structure of the finite time disturbance observer is presented. Then, the design of the adaptive non-singular terminal sliding mode control based on finite time disturbance observer is expressed. The proposed strategy carries out the control of the stimulation process in the presence of structured and un-structured uncertainties existing in the dynamic equations of the microelectromechanical vibrational gyroscope system, and performs the detection process through only an adaptive law. The mathematical proof shows that the closed-loop system with the proposed control, and in the presence of the existing uncertainties, has the finite time global asymptotic stability. The presence of a disturbance observer in the proposed control structure will weaken the role of un-structured uncertainties in the gyroscope control process and reduce the control input amplitude. In order to evaluate the proposed control performance, simulations in 3 steps are implemented on the electromechanical vibrational gyroscope system. Simulation results confirm the desired performance of the proposed control.در این مقاله، یک کنترل‌کننده مد لغزشی ترمینال تطبیقی بدون تکینگی مبتنی بر رؤیتگر اغتشاش برای فرایند تشخیص و کنترل فرایند تحریک سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیک پیشنهاد می‌شود. بدین منظور در ابتدا معادلات دینامیکی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی بیان می‌گردد. در ادامه معادلات دینامیکی این سیستم به حوزه معادلات حالت و سپس به حوزه خطای ردگیری انتقال داده می‌شود. پس از آن ساختار دینامیکی رؤیتگر اغتشاش زمان محدود ارائه می‌گردد. سپس روش طراحی کنترل مد لغزشی ترمینال تطبیقی بدون تکینگی و مبتنی بر رؤیتگر اغتشاش زمان محدود بیان می‌شود. راهکار پیشنهادی کنترل فرایند تحریک را در حضور عدم قطعیت‌های ساختاری و غیر ساختاری موجود در معادلات دینامیکی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیکی انجام می‌دهد و فرایند تشخیص از طریق تنها یک قانون تطبیقی انجام می‌گردد. اثبات ریاضی نشان می‌دهد که سیستم حلقه بسته با کنترل پیشنهادی و در حضور عدم قطعیت‌های موجود، دارای پایداری مجانبی سراسری زمان محدود است. حضور رؤیتگر اغتشاش در ساختار کنترل پیشنهادی باعث می‌شود تا نقش عدم قطعیت‌های غیر ساختاری در فرایند کنترل سیستم ژیروسکوپ را تضعیف نماید و دامنه ورودی کنترل را نیز کاهش دهد. برای بررسی عملکرد کنترل پیشنهادی، شبیه‌سازی‌هایی در 3 مرحله بر روی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی الکترومکانیک پیاده‌سازی می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی‌ها، عملکرد مطلوب راهکار پیشنهادی را تأیید می‌نمایند.http://ijece.org/fa/Article/Download/28811

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225A New Non-Isolated Buck-Boost DC-DC Converter with Wide Voltage Conversion Rangeیک مبدل DC-DC کاهنده- افزاینده غیر ایزوله جدید با محدوده تبدیل ولتاژ گسترده251260faمجتبی حیدریدانشگاه صنعتی قمحسینخرمی‌کیادانشگاه صنعتی اصفهانسید محمد دهقاندانشگاه صنعتی قم20191025In this paper, a new wide-input-wide-output non-isolated buck-boost DC-DC converter is presented. The proposed converter has continuous current and is able to buck and boost the input voltage with shorter duty-cycles of the power switch compared to conventional buck-boost converters. A smaller duty cycle for a given voltage gain translates to lower current ripple of the inductors, reduced conduction losses, alleviated voltage stresses of the semiconductor switches and improved overall efficiency. The proposed converter also benefits from a simpler structure and control scheme. In this paper, the steady state operation of the proposed converter is investigated under both continuous conduction mode (CCM). The simulation and experimental results confirm the validity of theoretical analysis as well as the proper performance of the proposed converter.در این مقاله یک مبدل DC-DC غیر ایزوله کاهنده- افزاینده جدید با محدوده گسترده ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی پیشنهاد می‌شود. مبدل پیشنهادی دارای جریان ورودی پیوسته بوده و قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ ورودی را در دوره کاری پایین‌تری از سوییچ قدرت نسبت به مبدل‌های کاهنده- افزاینده غیر ایزوله مرسوم فراهم می‌کند. این موضوع باعث کاهش ریپل جریان سلف‌ها و کاهش تلفات هدایت و افزایش بازده کلی آن می‌شود. ساختار مدار پیشنهادی و سیستم کنترل آن ساده بوده و همچنین سوییچ‌های مورد استفاده به صورت هم‌زمان با یکدیگر روشن و خاموش می‌شوند. در این مقاله تحلیل حالت ماندگار مبدل پیشنهادی در مد CCM ارائه می‌شود. نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی صحت عملکرد مبدل پیشنهادی و تحلیل‌های تئوری را تأیید می‌کند.http://ijece.org/fa/Article/Download/28812

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225A Reduced Data Transfer Scheme in Distributed Secondary Control of Microgrid Using Aperiodic Sampling Methodساختار انتقال داده کاهش‌یافته در کنترل ثانویه توزیع‌شده یک ریزشبکه با استفاده از تبادل داده نامنظم261270faمحی الدینگنجیان ابوخیلیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلمجیدشهابیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل-دانشکده مهندسی برق و کامپیوترقبادشفیعیدانشگاه کردستان2019130The steady state error in voltage amplitude and frequency and improper reactive power sharing are main disadvantages of droop control in primary level of control of distributed resources (DERs) in microgrid. Secondary control can compensate these problems. In contrary to centralize control, distributed secondary control may bring merits such as reliability, flexibility and scalability improvement. The distributed secondary control is usually implemented using consensus algorithm whose communication network is very important. Communication network is usually modeled continuously with a constant transfer rate. In this paper, the consensus algorithm with communication network are implemented in discrete domain because of discrete nature of them. Two aperiodic data transfer strategies state dependent and state independent are also proposed for releasing communication network burden where data rate is not fixed. Time delay as a non-desirable effect is evaluated. The proposed method applied on an islanded microgrid, and simulation results show the effectiveness of the proposed method.استفاده از مشخصه شیب افتی در سطح کنترل اولیه جهت کنترل منابع موجود در ریزشبکه، همواره با یک خطای ماندگار در ولتاژ و فرکانس و عدم تسهیم مناسب توان راکتیو همراه می‌باشد. به کارگیری کنترل ثانویه می‌تواند تا حد مطلوبی این عیوب را جبران نماید. کنترل ثانویه به روش توزیع‌شده در مقابل روش متمرکز، مزیت‌های مختلفی مانند افزایش قابلیت اطمینان، انعطاف‌پذیری و توسعه‌پذیری را به ارمغان می‌آورد. پیاده‌سازی کنترل ثانویه توزیع‌شده معمولاً مبتنی بر الگوریتم اجماعی است که شبکه مخابراتی نقش بسیار مهمی در آن ایفا می‌کند. شبکه مخابراتی معمولاً به صورت پیوسته و با نرخ ثابت تبادل داده مدل شده است. در این مقاله با توجه به ماهیت گسسته شبکه مخابراتی، مدل گسسته الگوریتم اجماعی و شبکه مخابراتی آن در نظر گرفته شده است. همچنین به منظور کاهش میزان تبادل داده و آزادسازی ترافیک شبکه مخابراتی، دو نوع انتقال داده نامنظم وابسته به شرایط و مستقل از شرایط پیشنهاد شده است. در این روش فواصل زمانی بین انتقال داده‏ها یکسان نمی‌باشد. همچنین تأخیر زمانی در انتقال داده به عنوان یک اثر نامطلوب مورد بررسی قرار گرفته است. روش پیشنهادی بر روی یک ریزشبکه جزیره‏ای اعمال شده و نتایج حاصل از شبیه‌سازی عملکرد مطلوب این روش را به خوبی نشان می‌دهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28813

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225Coordinated Design of Power System Stabilizer and Variable Impedance Devices to Increase Damping of Inter-Area Modes Using Genetic Algorithmطراحی هماهنگ پایدارساز سیستم قدرت و ادوات امپدانس متغیر برای افزایش میرایی مدهای بین ناحیه‌ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک271278faمیثمزمانیدانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آبادغضنفرشاهقلیانمهندسی برق201852Power system stabilizer (PSS) does not have a significant impact on inter-area modes and FACTS devices are used to damping these modes and to enhance power system stability. In this article, an objective function based on different and variable weight coefficients according to eigenvalues condition is proposed and optimization parameters of power system stabilizer and variable impedance parameters include static VAR compensator (SVC) and thyristor controlled series capacitor (TCSC), (Including amplifying gain rate and time constant of phase-compensating blocks) is done using genetic algorithm in harmony. Also, in the process of optimization, the location of the FACTS devices and the control signal are considered as optimization parameters. Simulation results on IEEE 68-bus system show improvement damping of inter-area modes using the proposed method.پایدارساز سیستم قدرت تأثیر بسزایی در میرایی مدهای بین ناحیه‌ای ندارد و از سیستم‌های انتقال انعطاف‌پذیر جریان متناوب (FACTS) برای میرایی این مدها و پایداری سیستم قدرت استفاده می‌شود. در این مقاله یک تابع هدف بر مبنای ضرایب وزنی متفاوت و متغیر بر اساس موقعیت مقادیر ویژه ارائه می‌گردد و بهینه‌سازی پارامترهای پایدارساز سیستم قدرت (PSS) و ادوات امپدانس متغیر شامل جبران‌کننده وار استاتیکی (SVC) و خازن سری کنترل‌شده با تریستور (TCSC) شامل ضریب بهره تقویت‌کننده و ثابت‌های زمانی بلوک‌های جبران‌کننده فاز به صورت هماهنگ با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شده است. همچنین در فرایند بهینه‌سازی مکان ادوات FACTS و سیگنال کنترلی نیز به عنوان پارامتر بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی در سیستم قدرت 68باسه IEEE بهبود میرایی مدهای بین ناحیه‌ای را با استفاده از روش پیشنهادی نشان می‌دهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28814

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225Multi-Stage Restoration of Electrical Distribution Networksبازیابی چندمرحله‌ای شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی279286faساسانقاسمیدانشگاه اصفهانامینخدابخشیانمهندسیرحمت‌اللههوشمنددانشگاه اصفهان2018829The purpose of distribution networks restoration is to re-energize the out-of-service loads after fault occurrence which is accomplished by changing the status of network switches and considering the network constraints. In this paper a multi-stage restoration method by the help of the modified decision-making tree algorithm is proposed to maximize the restored loads and also to minimize switching operations. The main stages of this method include initial restoration, reconfiguration and optimal load shedding. To reduce the search space, the network switches are categorized into different sets which avoid having any inappropriate result space. The proposed method is tested on two IEEE 69-bus and 119-bus distribution networks. The simulation results confirm the accuracy and efficiency of the proposed method in distribution network restoration.هدف از بازیابی شبکه‌های توزیع، انرژی‌رسانی مجدد به بارهای بی‌برق شده شبکه پس از رخداد خطا است که با تغییر در وضعیت کلیدهای شبکه و در نظر گرفتن قیود شبکه انجام می‌گیرد. در این مقاله، یک روش بازیابی چندمرحله‌ای با کمک روش درخت تصمیم‌گیری اصلاح‌شده جهت بازیابی شبکه‌های توزیع با هدف بازیابی حداکثر بار بی‌برق شبکه با کمترین تعداد کلیدزنی ارائه شده است. روش بازیابی چندمرحله‌ای پیشنهادشده در سه مرحله 1) بازیابی اولیه شبکه با بستن کلیدهای در حالت عادی باز شبکه، 2) بازآرایی و 3) بهینه‌سازی عملیات قطع بار انجام می‌گیرد. به منظور کاهش فضای جستجو در روند بازیابی، کلیدهای شبکه در گروه‌های مختلفی دسته‌بندی شده‌اند که از حرکت به سمت فضاهای جواب نامناسب جلوگیری می‌کند. روش پیشنهادی بر روی شبکه‌های 69باسه و 119باسه استاندارد IEEE اجرا شده است. نتایج به دست آمده بیانگر کارایی و دقت بالای روش پیشنهادی در بازیابی شبکه‌های توزیع می‌باشد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28815

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225Optimal Allocation of Battery Energy Storage in Distribution Network for Maximum Profitabilityتخصیص بهینه باتری ذخیره‌ساز انرژی در شبکه توزیع انرژی الکتریکی با هدف سودآوری حداکثری287295faمحمد رسول جان نثاردانشگاه یزدمحسن کلانتردانشگاه علم و صنعت ایران علیرضاصدیقی انارکیمهندسی برق2019126In this paper, the optimal allocation of battery energy storage in the distribution network is performed for peak shaving and maximizing profitability. To this end, indicator shave been introduced using hourly load information, feeder upgrade cost and electricity sales price to various tariffs. Then, using the Analytic Hierarchy Process (AHP), the indicators are weighted and a suitable feeder is indicated for installing energy storage. Then, to achieve the maximum possible peak shaving and maximize profit, an economic objective function is defined to determine the optimal sizing and charge-discharge of the energy storage. The objective function includes the investment and operating cost of battery energy storage and the profits of energy arbitrage, deferring facility investment, environmental issues, and reducing the upstream access cost. Appropriate constraints are considered according to the peak shaving, range of battery power and energy capacity as well as balance in the amount of charge and discharge. Due to the nonlinearity of the objective function, the components involved in the nonlinearity of the objective function are determined according to the heuristic algorithms (Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Ant Colony Optimization (ACO), and Tabu Search (TS)) and then the objective function is solved by the Interior-point linear programming. The results provide the most suitable battery type and optimization method among the introduced batteries and methods while fulfilling the objectives.در این مقاله، تخصیص بهینه باتری ذخیره‌ساز انرژی در شبکه توزیع با هدف کاهش اوج بار و سودآوری حداکثری انجام شده است. برای این منظور، شاخص‌هایی با استفاده از اطلاعات بار ساعتی، هزینه ارتقای فیدر و قیمت فروش برق به تعرفه‌های مختلف، معرفی شده است. در ادامه با استفاده از روش تحلیل سلسله‌مراتبی، شاخص‌ها وزن‌دهی شده و فیدر مناسب برای نصب ذخیره‌ساز مشخص شده است. سپس به منظور دستیابی به میزان حداکثر ممکن کاهش اوج بار و تأمین سود حداکثری، یک تابع هدف اقتصادی با هدف یافتن اندازه و نحوه شارژ و دشارژ بهینه ذخیره‌ساز تعریف شده است. تابع هدف شامل هزینه‌های نصب و بهره‌برداری ذخیره‌ساز، سود خرید و فروش انرژی، سود به تعویق افتادن توسعه شبکه، سود ناشی از مسایل زیست‌محیطی و سود ناشی از کاهش هزینه‌های دسترسی به شبکه بالادست است. با توجه به کاهش اوج بار، محدوده توان و ظرفیت باتری و همچنین تعادل در میزان شارژ و دشارژ باتری، قیود مناسبی در نظر گرفته شده است. با توجه به غیر خطی بودن تابع هدف، در ابتدا مؤلفه‌هایی که در غیر خطی شدن تابع هدف نقش داشته‌اند با توجه به الگوریتم‌های ابتکاری (ژنتیک، دسته ذرات، مورچگان و جستجوی ممنوع) تعیین شده و سپس تابع هدف توسط روش خطی نقطه داخلی حل شده است. نتایج ضمن تأمین اهداف مد نظر، مناسب‌ترین باتری و روش بهینه‌سازی را از بین باتری‌ها و روش‌های معرفی‌شده ارائه می‌دهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28816

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451742020225Robust Optimal Control of Lateral Vehicle’s Dynamics with Adaptive Dynamic Programming Approachکنترل بهینه مقاوم دینامیک عرضی وسایل نقلیه خودران با رویکرد برنامه‌ریزی پویای تطبیقی296301faمحمدرضاساطوریدانشگاه تهرانابوالحسنرزمی نیادانشگاه خلیج فارسآرشمرعشیاندانشگاه خلیج فارس بوشهر20181126Lateral vehicle’s control with constant longitudinal velocity using adaptive dynamic programming, backstepping and zero-sum games theory is investigated in this paper. The nonlinear dynamics is considered and the steering torque is chosen to be the control input instead of the steering angle. At first, a subsystem is created by augmenting the lateral vehicle’s dynamics with lane keeping ones considering the steering angle as the control input and the road curvature as a disturbance. Utilizing adaptive dynamic programming, neural networks and zero-sum games theory, the optimal control law is obtained and then, the results exerted on the second subsystem which is the dynamics of the steering angle and a control law is captured for which using the backstepping control method. Finally, performance of the proposed algorithm is demonstrated by applying it on a typical vehicle model.در اين مقاله کنترل دینامیک عرضی خودرو با سرعت طولی ثابت، با استفاده از برنامه‌ریزی پویای تطبیقی، کنترل پس‌گام و نظریه بازی‌های مجموع- صفر بررسی شده است. دینامیک به صورت غیر خطی در نظر گرفته شده و گشتاور فرمان به جای زاویه فرمان به عنوان ورودی قرار گرفته است. در روش ارائه‌شده ابتدا دینامیک عرضی خودرو به همراه دینامیک نگهداری خط ادغام شده و تشکیل یک زیرسیستم می‌دهند که ورودی آن زاویه فرمان است و انحنای جاده به عنوان اغتشاش در نظر گرفته شده است. با استفاده از برنامه‌ریزی پویای تطبیقی، شبکه‎های عصبی و نظریه بازی‌های مجموع- صفر برای این زیرسیستم، قانون کنترل بهینه استخراج شده و سپس نتیجه به زیرسیستم دوم که همان دینامیک زاویه فرمان خودرو است اعمال می‌گردد که در آن قانون کنترل با استفاده از روش کنترل پس‌گام استخراج می‌شود. در پایان به منظور مشاهده کارایی الگوریتم ارائه‌شده، روش مذکور بر روی یک مدل، شبیه‌سازی می‌شود.http://ijece.org/fa/Article/Download/28817