فهرست مطالب

نشریه فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز
سال دوم شماره 3 (پیاپی 7، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جلیل جلیلی، سید محمدمهدی میرطلایی*، محمدرضا محمدی، سید بهروز مجیدی صفحات 1-12

    در این مقاله یک مبدل کلیدزنی نرم بهره ولتاژ بالای غیرایزوله با ورودی جریان ارایه شده است. مبدل پیشنهادی ترکیبی از یک مبدل بوست کلیدخازنی دو وضعیتی (2-SSC) و یک سلول کلیدزنی نرم فعال است. در این مبدل برای تحقق افزایش بهره ولتاژ از یک سلف کوپل شده استفاده شده است. این مبدل در مقایسه با مبدل های مشابه دارای بهره ولتاژ بالاتری است. با استفاده از یک مدار کلپ اکتیو در این مبدل انرژی سلف نشتی جذب شده است، از اینرو کلیدها در شرایط ZVS کار می کنند. همچنین تنش ولتاژ بر روی کلید ها پایین است. در این مقاله عملکرد اولیه مبدل به طور کامل تشریح شده و نتایج شبیه سازی و یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده برای ولتاژ ورودی 20 ولت و خروجی 400 ولت در توان 200 وات به طور کامل ارایه شده است.

    کلیدواژگان: مبدل کلیدزنی خازنی، کلیدزنی نرم، سلف تزویج، بهره ولتاژ بالا
  • حمید قدیری*، حامد خدادادی صفحات 13-35
    سیستم های سرو الکتروهیدرولیک یکی از مهم ترین سیستم های کنترلی هستند که در بسیاری از حوزه ها از جمله اتوماسیون صنعتی، ماشین های کنترل عددی، صنعت نفت و گاز و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به رفتار غیرخطی اجزای سیستم هیدرولیکی و وجود نامعینی های مختلف در عملکرد آن، مدل سازی و کنترل این سیستم ها را با مشکل مواجه می سازد. در این مقاله از به منظور غلبه بر نامعینی ها یک کنترل کننده تطبیقی فازی مبتنی بر کنترل مودلغزشی برای کنترل موقعیت یک سیستم سرو الکتروهیدرولیک پیشنهاد شده است. ارایه کنترل کننده مقاوم پیشنهادی منجر به وابستگی حداقلی به مدل سیستم خواهد شد. پایداری سیستم در حضور عدم قطعیت ها با تکیه بر تیوری لیاپانوف، اثبات شده و با توجه به متغیر با زمان بودن عدم قطعیت ها، برای تقریب حداکثر باند و محدوده عدم قطعیت ها، یک قانون تطبیق برای تخمین آن نیز پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی، عملکرد مناسب و پایدار کنترل کننده فازی تطبیقی مودلغزشی پیشنهادی را نسبت به سایر روش های کنترلی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده فازی، تطبیقی، کنترل مدلغزشی، کنترل موقعیت، سیستم سرو الکتروهیدرولیک
  • زینب عبدالامیر الدباغ، محمد روح الله یزدانی*، فاضل عباس حسن الاشعه صفحات 36-53

    مبدل DC-DC بسیار افزاینده  بخش مهمی در سامانه های انرژی های تجدیدپذیر است. هرچند مبدل های بوست سری نسبت به مبدل بوست مرسوم دارای  بهره بیشتری هستند، ولی میزان افزایش نسبت ولتاژ آنها کافی نیست. برای بهبود بهره ولتاژ مبدل بوست سری، می توان از سلف تزویج استفاده کرد ولی سلف نشتی سلف  باعث ایجاد پرش ولتاژ سوییچ می شود و بازده به  دلیل شرایط سوییچینگ سخت زیاد نیست. برای غلبه بر این مشکلات، در این مقاله یک مبدل بسیار افزاینده پیشنهاد می شود که در آن ساختار مبدل بوست سری، سلف تزویج و اسنابر پسیو بدون اتلاف با هم تلفیق شده اند. در لحظه روشن و خاموش شدن، مبدل پیشنهادی درای شرایط سوییچینگ در جریان صفر و ولتاژ صفر است. در این مقاله، ابتدا مبدل پیشنهادی به صورت تیوری تحلیل شده و سپس طراحی و شبیه سازی آن در نرم افزار OrCAD ارایه شده است. علاوه بر این، نتایج اندازه گیری عملی برای نمونه ساخته شده مبدل پیشنهادی برای تایید شرایط سوییچینگ نرم و بهره بسیار افزاینده ارایه می شود.

    کلیدواژگان: مبدل بوست سری DC-DC، تبدیل بسیار افزاینده، سلف تزویج، اسنابر پسیو بدون تلفات، سوئیچینگ نرم
  • مجید رستم نیا، محمدصادق رستم نیا، احسان حیدریان فروشانی*، سید فریبرز زارعی، سید حسین حسینیان صفحات 54-75
    با افزایش روز افزون منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر در شبکه‏های توزیع و نیز افزایش وسعت شبکه، تعداد ارتباطات مبتنی بر عامل در سیستم‏های حفاظت بطور چشمگیری افزایش خواهند یافت؛ که نقش حیاتی در سیستم حفاظتی به منظور تشخیص خطا و حفظ هماهنگی خواهند داشت. علیرغم ماهیت سریع و مطمین سیستم‏های چندعاملی، احتمال عملکرد نامناسب به خصوص در طرح‏های هماهنگی حفاظتی متمرکز به دلیل وجود یک بار ارتباطی سنگین وجود دارد. به همین منظور این مقاله یک روش خود ترمیمی هوشمند را در شرایط خطا ارایه می‏دهد، که هماهنگی حفاظتی را در یک تک سطح کنترل و بدون وابستگی به سطوح مخابراتی بالاتر انجام می‏دهد. عملکرد غیرمتمرکز طرح پیشنهادی با استفاده از دستگاه‏های الکترونیکی هوشمند و مخابرات توزیع‏شده بیان می‏شود. بر این اساس، حفظ هماهنگی در این ساختار با استفاده از قابلیت ارتباط نقطه به نقطه سرعت بالا از پروتکل IEC-61850 GOOSE انجام خواهد شد. همچنین، به منظور جلوگیری از هرگونه قطع برق ناشی از تنظیمات حفاظتی نامناسب، یک الگوریتم مستقل از نفوذ DG، بدون کمک‏ پردازشگر مرکزی و با استفاده از سرویس‏های پیام GOOSE ارایه شده است. در نهایت، صحت عملکرد الگوریتم پیشنهادی با طرح سناریوهای مختلف و شبیه‏سازی یک شبکه توزیع عملی توسط نرم افزار ETAP ارزیابی می‏شود.
    کلیدواژگان: هماهنگی حفاظتی، سیستم چند عاملی، دستگاه الکترونیکی هوشمند، تولید پراکنده، IEC-61850
  • هادی بیشه*، رضا بارانی صفحات 76-93
    امروزه از مهمترین چالش های مورد توجه بهره برداران و طراحان شبکه قدرت یافتن راهکار مناسب به منظور مواجهه با حضور روز افزون منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع برای شرایط بهره برداری غیر عادی نظیر شرایط وقوع خطا می باشد. وجود مزیت های زیست محیطی و اقتصادی منابع تولید پراکنده سبب گسترش به کار گیری از منابع پراکنده خصوصا منابع تجدید پذیر و در نتیجه ایجاد تغییر در توپولوژی سیستم قدرت و تبدیل شدن به یک شبکه فعال در سطح شبکه توزیع شده است. علی رغم وجود مزایای فراوان منابع پراکنده، این مساله عامل به وجود آمدن اختلال در عملکرد تجهیزات حفاظتی شبکه توزیع تا جایی شده که روش های مرسوم اصلاح تنظیمات حفاظتی جوابگو نمی باشد. در این مقاله یک مرور جامع بر روی راهکارهای نوین در زمینه اصلاح و بازیابی سیستم حفاظتی شبکه های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده شده است. برای این منظور در ابتدا عملکرد سیستم حفاظتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین از طریق دسته بندی جامع مطالعات انجام شده در این زمینه، نقاط ضعف و یا قوت هر یک از گروه های مطالعاتی و همچنین استراتژی های پیشنهادی، مشخص شده است.
    کلیدواژگان: منابع تولید پراکنده، طرح حفاظتی متداول، شبکه توزیع شعاعی، ناهماهنگی اضافه جریان
  • سید محسن موسوی* صفحات 94-129
    یکی از مولفه های اصلی در امنیت سامانه های رمزنگاری، اعداد تصادفی است. اعداد تصادفی، اغلب در تولید کلیدهای امن، امضاهای دیجیتال و سایر سامانه های رمزنگاری، مورداستفاده قرار می گیرند. اعداد تصادفی تولیدشده توسط یک الگوریتم را اعداد شبه تصادفی می نامند. اعداد شبه تصادفی اگرچه که دارای ویژگی های آماری خوبی هستند اما مشکل تناوبی بودن را دارند. به همین علت، برای تولید اعداد تصادفی، از روش مولد اعداد تصادفی واقعی استفاده می گردد که از یک منبع آنتروپی فیزیکی برای تولید اعداد تصادفی استفاده می کند. در روش مولد اعداد تصادفی واقعی، به دلیل بی ثباتی مدارهای الکتریکی یک مرحله پساپردازش نیاز بوده تا اعداد تولیدشده دارای ویژگی های آماری قابل پذیرشی باشند. در این مقاله، یک مرور کلی بر روی انواع روش های متداول پساپردازش مولدهای اعداد تصادفی، انجام گرفته است به طوری که برخی از روش های معرفی شده، در تولید اعداد تصادفی کوانتومی نیز کاربرد دارند. نکته مهم، نقش انرژی های تجدید پذیر در طراحی و ساخت دستگاه های با توان محدود محاسباتی است. به همین منظور در بخش پایانی این مقاله، یک روش پساپردازش سریع و بهینه از نظر پیاده سازی سخت افزاری معرفی می گردد که مولد معرفی شده را می توان در تلفن های همراه، کارت های هوشمند و وسایلی که دارای توان محاسباتی محدود هستند استفاده نمود.
    کلیدواژگان: مولد اعداد تصادفی، روش های پساپردازش، رمزنگاری
|
  • Jalil Jalili, Sayyed Mohammad Mehdi Mirtalaei *, Mohammad Reza Mohammadi, Sayyed Behrooz Majidi Pages 1-12

    In this paper, a non-isolated current-fed high step-up soft-switching converter, is presented. In proposed converter are used of 2-stge switched capacitor and a soft switching active cell. Compared to its high step-up counterpart, the proposed converter has a higher voltage gain. In this converter, an active clamp circuit is used to absorb the energy of leakage inductor, therefore, the ZVS for switches. Also, voltage stresses on the switches are low. In this paper, the operational principle and characteristics of proposed converter are presented, and in order to verify the proposed converter, a 20-400V, 200W prototype converter is simulated and implemented and experimental results are provided.

    Keywords: Switched-capacitor converter, Soft-Switching, coupled inductor, high step-up
  • Hamid Ghadiri *, Hamed Khodadadi Pages 13-35
    Electro-hydraulic servo systems are one of the most important control systems used in many fields such as industrial automation, numerical control machines, the oil and gas industry. Due to the non-linear behavior of hydraulic system components and the presence of various uncertainties in their operation, the modeling and control of these systems face problems. In this paper, a fuzzy adaptive controller based on sliding mode control is proposed to control the position of an electrohydraulic servo system and overcome the uncertainties. The proposed robust controller results in minimal dependence on the system model. The system's stability in the presence of uncertainties has been proved by applying the Lyapunov theory and considering the time-varying nature of the uncertainties. Besides, to approximate the maximum band and the range of uncertainties, an adaptation law has been proposed for its estimation. The simulation results show the reasonable and stable performance of the proposed adaptive fuzzy controller compared to other control methods.
    Keywords: Fuzzy controller, adaptive, sliding mode control, Position Control, Electrohydraulic servo
  • Zainab Abdul Ameer AL-Dabbagh, Mohammad Rouhollah Yazdani *, Fadhil Abbas Hassan H. Al-Ashaa Pages 36-53

    An effective high-step-up DC-DC converter is an important section of renewable energy systems. Cascaded boost converters provide more voltage gain than single boost converters, but they are still unsuitable for high step-up voltage conversion due to gain and hard switching conditions. To improve the voltage, gain of the cascaded boost converter, a coupled inductor can be used but the leakage inductance causes a voltage. To overcome these problems, a high step-up converter is proposed in which a cascaded structure, coupled inductor, and a lossless passive snubber are utilized together. The proposed converter has zero current and zero voltage switching conditions at turn-on and off instants. First, the proposed converter is theoretically analyzed, and then its design and simulation in OrCAD software are presented.  Furthermore, the experimental results of the prototype verify soft switching conditions and high step-up gain.

    Keywords: cascaded DC-DC boost converter, high step-up conversion, coupled inductor, lossless passive snubber, soft switching
  • Majid Rostamnia, Mohammad Sadegh Rostamnia, Ehsan Heydarian-Forushani *, Seyed Fariborz Zarei, Seyed Hossein Hosseinian Pages 54-75
    By increasing the penetration level of renewable distributed generations and increasing the size of the distribution networks, the more number of agent-based protection systems with its communication infrastruture will be used. Such systems play a vital role in the protection system to detect the faults and maintain the protection coordination. Despite the fast and reliable nature of multi-agent systems, there is a possibility of poor performance especially in protection coordination schemes with heavy communication load. For this purpose, this paper presents an intelligent self-healing method under fault conditions, which provides the protection coordination in a single control level without dependence on a higher communication level. The decentralized performance of the proposed scheme is expressed by using intelligent electronic devices and distributed communication. Accordingly, the coordination is done using the high-speed point-to-point communication capability of the IEC-61850 GOOSE protocol. Also, to avoid power outages due to the protection system malfunction, an algorithm independent of DG peneration and based on GOOSE message service mechanism is proposed, which does not need a central processor. Finally, the performance of the proposed algorithm is evaluated under different scenarios in a practical distribution network using ETAP software environment.
    Keywords: Protection coordination, Multi-Agent System, Intelligent Electronic Device, distributed generation, IEC-61850
  • Hadi Bisheh *, Reza Barani Pages 76-93
    Today, one of the most important challenges of power network operators and designers is to find a suitable solution to deal with the increasing presence of distributed generations in distribution networks for abnormal operating conditions such as fault conditions. The existence of environmental and economic advantages of distributed generations has led to the expansion of the use of distributed resources, especially renewable resources, and as a result, changes in the topology of the power system and becoming an active network at the level of the distributed network. Despite the existence of many advantages of distributed resources, this issue has caused disruption in the performance of the protection equipment of the distribution network to the point where the conventional methods of modifying the protection settings are not responsive. In this article, there is a comprehensive review on new solutions in the field of modifying and restoring the protection system of distribution networks in the presence of distributed generations. For this purpose, the performance of the protection system has been evaluated. Also, through the general classification of studies conducted in this field, the weak points or strengths of each of the study groups as well as the proposed strategies have been determined.
    Keywords: distributed generations, Conventional Protection Scheme, Radial distribution network, Over Current Miscoordination
  • Mohsen Mousavi * Pages 94-129
    One of the main components in the security of cryptography systems is random numbers. Random numbers are often used in the generation of secure keys, digital signatures, and other cryptographic systems. Random numbers generated by an algorithm are called pseudo-random numbers. Although pseudo-random numbers have good statistical properties, they have the problem of periodicity. For this reason, to generate random numbers, the true random number generator method is used, which uses a physical entropy source to generate random numbers. In the real random number generator method, due to the instability of electric circuits, a post-processing step is needed so that the generated numbers have acceptable statistical characteristics. In this paper, an overview of the common post-processing methods of random number generators has been done, so that some of the introduced methods are also used in the generation of quantum random numbers. An important point is the role of renewable energies in the design and construction of devices with limited computing power. For this purpose, in the final part of this article, a fast and optimal post-processing method is introduced in terms of hardware implementation, which can be used in mobile phones, smart cards and devices that have limited computing power.
    Keywords: Random number generator, Post-processing methods, Cryptography