تحقیق درباره عملکرد مبدل های منبع هیبریدی نیمه امپدانس تغذیه شده با فتوولتائیک خورشیدی

Investigation on performance of solar photovoltaic fed hybrid semi impedance source converters

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم های موجود
3 سیستم پیشنهاد شده
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده
ولتاژ خروجی صفحه فتوولتاییک خورشیدی معمولاً خیلی پایین است؛ مقدار این ولتاژ تحت تأثیر محیط و شرایط جوی، تا حد زیادی متغیر است. دراین مقاله ترکیب هر سیستم قدرت و خروجی مبدل های dc-dc را توسط نوعی ولتاژ ورودی افزایش یافته، تنظیم می کنیم. ساختار مبدل dc-dc برای سیستم های قدرت فتوولتاییک نیز خیلی مهم است. تکنولوژی های مختلف افزایش ولتاژ – همچون مدار یکسو کننده – در حقیقت به طور کامل آزمایش شده اند و موفق شده اند که «اندوکتانس، ظرفیت تغییر، اندوکتانس جفت شده، تطبیق امپدانس، و تکنولوژی های افزایش افزایش مارپیچی» را تغییر دهند. البته این فرآیندها هم دقت ضعیف تر و هم هزینه بالاتری دارند. اثربخشی مبدل منبع نیمه امپدانس هیبرید، بالاتر است.

2- سیستم های موجود
در سیستم های موجود، اینورتر منبع امپدانس میتواند از یک حالت راه به در استفاده کند که از طریق اینورترهای منبع ولتاژ متعارف برای افزایش ولتاژ، مجاز نخواهد بود. به منظور دسترسی پیدا کردن، توان تبدیل ولتاژ باک نیز حفظ میشود. اینورتر منبع امپدانس به علت قابلیت مدوله سازی باک-بوست خود، بسرعت به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است. با این حال توپولوژی پیشنهاد شده اولیه با مزایای بالا، همیشه معایبی نیز دارد که عبارتند از: توان فعال متناوب، ولتاژ نیروی بالا، و همچنین فاکتور بهره کوچک. در حقیقت نه امپدانس منبع و نه پل شارژر باتری دارای یک اتصال به زمین مشترک نیستند [8]. عملکردهای انتقال منبع تقویت جدید در بررسی های مختلفی معرفی شدند تا محدودیت های اینورتر منبع امپدانس اصلی را رفع نمایند. از بین این شبکه های بزرگ منبع امپدانس اصلاح شده، شبکه منبع نیمه امپدانس، یک راه حل ساده و آسان است.

2-1 معایب سیستم های موجود
ولتاژ بالا
فشار و فاکتور بوست حداقل
کارایی ضعیف
نمودار بلوکی برای سیستم موجود

3- سیستم پیشنهاد شده
سه ترکیب اضافی از مبدل های dc-dc منبع امپدانس نیز به شیوه ای توصیف شده اند که جدیدترین گونه مبدل منبع امپدانس نوظهور را نشان میدهند. در مبدل های dc-dc، ترکیب شبکه های منبع امپدانس افزایش یافت تا مزایای متعارف شبکه های منبع امپدانس ولتاژ بزرگتر محقق گردند [9,10].

3-1 نمودار مدار برای سیستم پیشنهاد شده
شکل ارائه شده ترکیب دو مبدل منبع شبه z را نشان میدهد. مبدل منبع شبه z اول توسط دیود D1، القاگرهای L1 و L2، و خازن های C1 و C2 تشکیل می گردد . مبدل منبع شبه z دوم توسط دیوید D3، القاگرهای L3 و L4، و خازن های C5 و C6 تشکیل میگردد.

توپولوژی بهینه شده مبدل های بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC با استفاده از کنترل فرکانس متغیر

Improved topology of three-phase series resonant DC-DC boost converter with variable frequency control

خلاصه

1- مقدمه

2- توپولوژی و مشخصات مبدل پیشنهادی

2.1- پیکربندی مدار مبدل پیشنهادی

2.2- مشخصات مدار

3- قواعد عملکرد

3.1- حالت 1 t0<t<t1

3.2- حالت 2 (t1<t<t2)

3.3- حالت 3 (t2<t<t3)

3.4- حالت 4 (t3<t<t4)

3.5- حالت 4 (t4<t<t5)

3.6- حالت 6 (t5<t<t6)

3.7 – حالت 7 (t6<t<t7)

4 – پارامترهای مدار

5- نتایج تجربی

6- نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله ، یک مکان یابی بهبود یافته برای مبدلهای بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC  را با استفاده از کنترل فرکانس متغیر ارایه میدهد. ولتاژ DC خروجی را میتوان در یک مقدار ثابت ،در شرایط بدون بار تا بار کامل با تنظیم فرکانس سویچینگ، به طور مناسبی تنظیم کرد. این امر با تزویج سه مدار تشدید سری به مبدل سه فاز قابل انجام است. از اندوکتانس نشتی و متقابل درترانسفورماتور افزاینده نیز در مدار تشدید سری استفاده شده است. بنابراین، مبدل ارایه شده، در مقایسه با مبدلهای LLC معمول، به ترانسفورمرها، قطعات پسیو و تجهیزات سویچینگ احتیاج کمتری دارد. همچنین، این مبدلها بازدهی بالاتر و سایز کوچکتری دارند. جهت اطمینان از ولتاژ صفر سویچینگ(ZVS)   برای تمامی سوییچها در دامنه فرکانس عملیاتی ، مبدلهای SRC  معرفی شده ، از اندوکتانس القایی استفاده مینمایند. کنترلر فرکانس به کار رفته میزان قابل قبولی از پایداری در شرایط بارگذاری را نشان میدهد. با تغییر فرکانس سویچیینگ و بدون توجه به تغییرات بار، نسبت ولتاژ خروجی به ورودی به طور ثابت به نسبت 6:1 باقی مانده است. یافته های تئوری در یک مدل آزمایشگاهی سایز کوچکتر و توان پایین، به طور عملی تایید شده اند. با استفاده از نتایج به دست آمده، عملکرد مبدل ارایه شده( بر اساس مقدار بازدهی آن) تایید شده است.

1- مقدمه

نیاز به انرژیهای پاک در سیستمهای قدرت، با افزایش موارد مصرف صنعتی از قبیل، شبکه های انتقال هوشمند، خودروهای برقی و سیستمهای انرژیهای تجدید پذیر همراه شده است که این امر منجر به تقاضای روزافزون مبدلهای تشدیدی DC/DC  شده است. این مبدلهای تشدید در فرکانسهای عملیاتی بالا دارای مزایایی از قبیل سویچینگ نرم، شکل موجهای هموار و بازدهی بالا هستند[1,3]. مزیت بدون چون و چرای سویچینگ نرم این امکان را به مبدل می دهد که حتی در هنگام کار در فرکانسهای بالای سویچینگ تلفات کاهش یابد. [4,6] طبقه بندی رفتار مبدلهای تشدیدی به عوامل مختلفی از قبیل روشهای سویچینگ ، ضریب فرکانس و حالت عملیاتی بستگی دارد. یک مبدل در صورتیکه بتواند به فرکانس سویچینگی بیشتر از فرکانس تشدید برسد، میتواند به مرحله جابه جا گری ZVS برای تمامی سویچها برسد[7]. به بیان دیگر، فرکانس تشدید بالاتر از فرکانس سویچینگ میتواند به سویچینگ جریان صفر(ZVC) منجر شود[8,9]. مبدلهای تشدید سری (ZRC) به دلیل سهولت استفاده موارد مصرف بسیاری دارند[10,11].

6- نتیجه گیری

در این مطالعه ، مخازن تشدید سری سه فاز SRC با کنترل فرکانس متغیر پیشنهاد شده بودند. این مبدل مفهومی، دربرگیرنده ویژگیهای مشخصی به شرح زیر می باشد: (a) در مقایسه با مبدل تشدید سه فاز LLC درهم تنیده ، این مدل پیشنهادی تعداد کمتری سوییچ استفاده می نمود. این امر کاهش محسوسی در کاهش وزن، قیمت پایینتر و مدار ساده تر خواهد داشت. (b) القا کنایی مغاطیسی ترانسفورماتور دامنه وسیعی از ZVS فراهم نموده و که در آن ZVS می تواند در کل دامنه عملیاتی فرکانس و هر سوییچ می تواند بوسیله مدل پیشنهادی قابل دستیابی می باشد. (C) ولتاژ خروجی مبدل پیشنهادی، شش برابر ولتاژ خروجی می باشد. این نشان دهنده مناسب بودن این مبدل برای استفاده در موارد مصرفی با ولتاژ بالا می باشد. (d) با استفاده از مبدل پیشنهادی، می تواند از کنترل فرکانس سویچینگ استفاده و تغییرات گسترده بار را حفظ نمود. از آنجایی که این مدل پیشنهادی تکیه زیادی بر روی فرکانس سویچینگ تشدید ندارد، میتوان دید که ضریب بار، به طور جدی بر روی بهره تاثیر نمیگذارد.

Abstract

This paper proposes an improved topology of the three-phase series resonant DC-DC Boost converter with variable frequency control. The DC output voltage can be properly regulated at a constant value from no-load condition to full-load condition by adjusting the switching frequency. This is feasible with the three series resonant circuits coupled to the three-phase inverter. The leakage and mutual inductances of the step-up transformer are used implicitly in the series resonant circuits. Therefore, the proposed converter, when matched to the traditional three-phase inter-leaved LLC converters, requires fewer transformers, passive components, and switching devices. Furthermore, it offers better efficiency and size reduction. The proposed SRC converter also relies on the transformer’s magnetizing inductance to ensure zero voltage switching (ZVS) for all the switches within the considered range of the operating frequency. The deployed variable frequency controller shows a good level of stability at the considered loading conditions. The output voltage-to-input voltage ratio is steadily regulated at 6:1, irrespective of the load variation, by varying the switching frequency. The experimental validation of the theoretical findings proceeded on a low power scaled-down laboratory prototype. From the achieved results, the performance of the proposed converter (in terms of its effectiveness) was validated.

1. Introduction

The recent drive for clean energy in power systems, coupled with the increasing industrial applications, such as in smartgrids, electric vehicles, and renewable energy systems, has led to a substantial interest in DC/DC resonant converters. These resonant converters have the advantages of high-frequency operations with soft switching, smooth waveforms, highpower density, and high-efficiency [1–3]. The soft switching merit undoubtedly allows the converter to experience reduced switching losses, even when operating at a high switching frequency [4–6]. The classification of the behavior of resonant converters might depend on many variables, such as their switching technique, frequency ratio, and mode of operation. A converter can achieve ZVS commutation for all switches if it achieves a higher switching frequency than the resonant frequency [7]. Alternatively, a higher resonant frequency than the switching frequency results in zero current switching (ZCS) [8,9]. Series resonant converters (SRC) are popular for many applications due to their simplicity [10,11].

6. Conclusion

In this study, a three-phase series resonant tanks SRC with variable frequency control was proposed. This conceptualized converter contains certain attributes, as follows: (a) in comparison to the three-phase interleaved LLC resonant converter, the suggested converter might decrease how many power switches. are needed. This would have a major influence, enabling weight reduction, lower cost, and a simpler circuit. (b) The utilized transformers’ magnetizing inductance provide a broad ZVS range, within which the ZVS for the entire operating range of frequency and for every switch could be achieved by the suggested converter. (c) The suggested converter’s output voltage is a six-fold increase over the input voltage. This indicates the suitability of the suggested converter for applications of high voltage. (d) With the suggested converter, variable switching frequency control was utilized and a wide load variation was maintained. This give confirmation that the load factor does not strictly affect any gain, since there is heavy reliance on the ratio of switching to resonant frequency.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

توپولوژی بهینه شده مبدل های بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC با استفاده از کنترل فرکانس متغیر

Improved topology of three-phase series resonant DC-DC boost converter with variable frequency control

مدولاسیون حامل محور با تزریق ولتاژ توالی صفر برنامه ریزی شده برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی برای مبدل سه سطحی

A Carrier-Based Modulation With Planned Zero Sequence Voltage Injection to Control Neutral Point Voltage for Three-Level Inverter

چکیده
1- مقدمه
II- تحلیل مبدل های سه سطحی نوع T
A- TLI نوع T و جریان NP آن
B- اختلاف در جریان NP با UZSV
C- شرایط لازم برای نگه داشتن بدون تغییر ولتاژ NP در یک چرخه کلید زنی
D- شرایط لازم برای حفظ ولتاژ NP بدون تغییر در یک چرخه اساسی
III- روش کنترل ولتاژ NP بر اساس تزریق ZVS برنامه ریزی شده
A- روش تزریق برنامه ریزی شده ZSV
B- روش حالت نزدیکترین گره
IV- نتایج تجربی
A-آزمایش وضعیت ثابت
B- عملکرد حالت دینامیک
V- نتیجه گیری

چکیده

در این تحقیق، یک استراتژی مدولاسیون حامل محور با ولتاژ تزریق توالی صفر برنامه ریزی شده (ZSV) برای مبدل سه سطحی نوع T(TLI) برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی (NP) معرفی شده است که دارای کاربرد ساده است. این استراتژی به صورت جامع بر اساس رابطه بین جریان NP و ZSV تزریق شده در یک چرخه کلید زنی مورد تحلیل قرار گرفته است.ZSV برنامه ریزی شده با توجه به اختلاف ولتاژ بین خازن بالا و پایین و دامنه ZSV قابل تزریق بدون مدولاسیون مازاد محاسبه می شود. به علاوه، برای کاهش افت کلید زنی، نزدیکترین حالت گیره اعمال می شود که در آن ZSV ویژه برای شکل دادن مدولاسیون عرض پالس های غیر پیوسته (DPWM) تزریق می شود و توانایی کنترل ولتاژ NP تا حدودی تعدیل می شود. در بسیاری از کاربردهای روشهای معرفی شده، ولتاژ NP می تواند به خوبی همانند بردار فضای مجازی PWM(VSVPWM) کنترل شود. به هر حال، تعداد کلید زنی ها در استراتژی با تزریق برنامه ریزی شده ZSV یک سوم و حتی یک دوم کمتر از VSVPWM هستند. و دفعات کلید زنی در روش حالت نزدیک ترین گیره حتی یک سوم SVPWM می باشد. آزمایشات جامع برای تائید کارایی دو روش معرفی شده انجام شد.

1- مقدمه

اخیرا، مبدل های چند سطحی مورد توجه زیادی قرار گرفته اند زیرا برای محصولات صنعتی دارای ولتاژ برق بالا و متوسط مناسب هستند(1,2). مبدل های چند سطحی دارای مزایایی در مقایسه با مبدل دو سطحی قدیمی از نظر ویژگیهای هارمونیک ولتاژ خروجی، فشار ولتاژ پایین تر در ابزار کلیدی و کیفیت برق ارتقا یافته هستند و به صورت گسترده در انرژی های جدید (3)، محرک های موتوری (4) و غیره می باشند. از میان مبدل های چند سطحی، مبدل سه سطحی (TLI) بیشتر استفاده می شود، به طوری که نوع T و گیره نقطه خنثی از فناوریهای پر کاربرد TLI هستند.

V- نتیجه گیری

در این مقاله، حداکثر و حداقل جریان NP با توجه به ZSV تزریق شده در چرخه کلید خوری مشخص شده اند. بر اساس تحلیل، انتظار می رود که روش تزریق برنامه ریزی شده ZSV فقط در چرخه کلید خوری با تزریق مناسب ZSV مناسب باشد. این مورد در صورتی قابل دسترسی است که مقدار مرجع جریان NP بین حداقل و حداکثر مقدار جریان NP باشد. به علاوه، روش حالت نزدیکترین گره برای کاهش افت در حالت کلیدی با از دست رفتن ولتاژ NPکنترلی معرفی شده است. دو روش معرفی شده بر اساس تزریق ZSV هستند و این ویژگی باعث تشخیص آسان از طریق کاربرد حامل محور می شود. کارایی روش های معرفی شده از طریق نتابج تجربی متعدد تائید شده است که نشانگر ویژگیهای خوب کنترل ولتاژ NP است.

Abstract

In this paper, a carrier-based modulation strategy with planned zero sequence voltage (ZSV) injection for T-type three-level inverter (TLI) is proposed to control neutral point (NP) voltage, which is simple to be implemented. This strategy is analyzed comprehensively based on the relationship between NP current and the injected ZSV in one switching cycle. The planned ZSV is calculated according to the voltage difference between upper and lower capacitors and the injectable ZSV range without over-modulation. Furthermore, in order to reduce switching losses, the closest clamping mode method is applied, in which specific ZSV is injected to form discontinuous pulse width modulation (DPWM), and the NP voltage control ability is sacrificed to some extent. In most applications of the two proposed methods, the NP voltage can be perfectly controlled almost like virtual space vector PWM (VSVPWM). However, the switching numbers of the strategy with planned ZSV injection are a third even half less than that of VSVPWM. And the switching numbers of the closest clamping mode method are even a third less than that of SVPWM. Comprehensive experiments are carried out to verify the feasibility of the proposed two methods.

I- INTRODUCTION

Recently, multilevel inverters have gained more and more attentions since they are suitable for high-power and highand/or medium-voltage industrial products [1], [2]. Multilevel inverter has superior advantages compared with the conventional two-level inverter on the better output voltage harmonic characteristic, lower voltage stress across switching devices, and improved power quality, which is widely used in new energy [3], motor drive [4] and so on. Among multilevel inverters, three-level inverter (TLI) has been widely employed, where the neutral-point-clamped and T-type are the two most commonly used TLI topologies.

V- CONCLUSION

In this paper, the maximum and minimum NP current with respect to the injected ZSV in a switching cycle are revealed. Based on the analysis, a planned ZSV injection method is expected to balance NP voltage just in a switching cycle with appropriate ZSV injection. That’s achievable if the NP current reference value is between the maximum and minimum NP current. Furthermore, a closest clamping mode method is proposed to reduce switching losses with a small sacrifice of controlling NP voltage. The proposed two methods are both based on ZSV injection, which makes their realization easy by carrier-based implementation. The effectiveness of the proposed methods is verified by lots of experimental results, which show good characteristics on NP voltage control.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدولاسیون حامل محور با تزریق ولتاژ توالی صفر برنامه ریزی شده برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی برای مبدل سه سطحی

A Carrier-Based Modulation With Planned Zero Sequence Voltage Injection to Control Neutral Point Voltage for Three-Level Inverter

یک LDO مبتنی بر پمپ شارژ با امپدانس بالای پویا با ویژگی های شبیه LDO دیجیتال برای دستیابی به FoM Sub-4-fs

A Dynamically High-Impedance Charge-Pump-Based LDO With Digital-LDO-Like Properties Achieving a Sub-4-fs FoM

چکیده

1 معرفی

2 اساس معماری و عملکرد

3 تحلیل عملکرد

4 نکاتی درباره پایداری

5 پیاده سازی مداری

6 نتایج اندازه گیری

7 نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله یک رگولاتور با افت خروجی کمِ (LDO) رویداد-محورِ مبتنی بر پمپ شارژ با یک حلقه فیدبک امپدانس-بالایِ کوپلاژ ac شده (ACHZ) را معرفی می کند. با استفاده از حلقه ی ACHZ و تشخیص مداوم ناحیه مرده، LDO ارائه شده در طی گذراهای  بار در کمتر از یک سیکل ساعت، پاسخ می دهد، بنابراین در یک جریان ساکن 4.9μA برای یک FOM زیر 4-fs، دارای پاسخ و زمان های نشست به ترتیب برابر با 6.9 و 65 نانو ثانیه است. ریپل خروجی برای دستیابی به یک دامنه پایدار اندازه گیری شده است که در طول 105000 × محدوده بار پایدار (μA-105mA1) LDO دارای مقدار کمتر از 15mV است. علاوه بر تمام این ویژگی ها، LDO پیشنهادی مزایای LDOهای دیجیتالی معمولی را نیز دربر دارد: قابل حمل بودن و قابلیت راه اندازی در یک ولتاژ تغذیه پایین.

2- اساس معماری و عملکرد

معماری LDO پیشنهادی در شکل 1 نشان داده شده است. برخلاف LDOهای دیجیتالی متداول که از آرایه های ترانزیستورهای توان PMOS استفاده می کنند، طرح پیشنهادی از یک ترانزیستور توان PMOS تکی، M1، استفاده می کند که توسط یک جفت پمپ شارژ راه اندازی می شود. پمپ های شارژ به نوبه خود توسط یک جفت مقایسه گر زمان-پیوسته مبتنی بر وارونگر دینامیکی یک درمیان سازی شده ی زمانی راه اندازی می شوند که این مقایسه گرها محدوده های تنظیمات بالا و پایین (VrefH و VrefL) یک ناحیه مرده را تنظیم می کنند. خازن CC از این طرف به آن طرف ترانزیستور توان M1 قرار گرفته است تا حلقه ACHZ را تشکیل دهد. علاوه بر یک جفت مقایسه کننده زمان-پیوسته که تنظیم ناحیه مرده را انجام می دهند، یک مقایسه کننده ی کلاکیِ کمکی برای مقایسه ولتاژ خروجی با Vref، که معمولا Vref طوری تنظیم می شود که در وسط ناحیه مرده باشد، استفاده شده است تا به کمک آن بتوان تشخیص داد که آیا ولتاژ خروجی از ولتاژ مرجع مطلوب بالاتر است یا پایین تر و بتوان دقت تنظیم را از طریق یک پمپ شارژِ تنظیم دقیق 1 بیتیِ کمکی بهبود داد.

اساس عملکرد LDO به صورت زیر است. وقتی که در حالت پایدار Vout در ناحیه ی مرده بین مرزها قرار دارد، پمپ شارژهای اصلی غیر فعال هستند (فعلا پمپ شارژ تنظیم دقیق را نادیده بگیرید)، و خروجی آن ها، VG، بالا است. هر شارژ باقی مانده ذخیره شده در CC و خازن پارازیتی CG ولتاژ گیت ترانزیستور توان و در نتیجه، جریان تولید شده توسط LDO را تعیین می کند. با کوپلاژ ac مستقیم Vout به VG از طریق خازن CC، حلقه ACHZ شکل می گیرد. چون این گره، در این حالت (هنگامی که پمپ های شارژ خاموش هستند) امپدانس بالایی دارد، در طی یک گذرای بار هر کاهشی در Vout، با تنظیم راندمان کوپلاژ CC/(CC + CG)، مستقیما به VG منتقل می شود. این بطور مستقیم ولتاژ گیت M1 را کاهش می دهد، در نتیجه جریان جبرانسازی تقریباً فوری (یعنی IMOS) از طریق ترانزیستورهای توان فراهم می شود، که همانطور که در قسمت قرمز نمودارها در شکل 2 نشان داده شده است به کوتاه شدن قابل توجه زمان پاسخ کمک می کند.

گرچه این امر به بهبود قابل توجه زمان پاسخ کمک می کند، اما حلقه ACHZ ممکن است تحت هر شرایطی قادر به تامین همه جریان جبرانسازی لازم برای بازگرداندن خروجی LDO به وسط ناحیه مرده نباشد. اینجاست که پمپ های شارژ وارد عمل می شوند. وقتی که Vout به زیر VrefL کاهش می یابد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، مقایسه کننده زمان-پیوسته پایینی فعال می شود، که MchargepumpN را برای ادغام زمان-پیوسته روشن می کند. این امر باعث می شود برای کمک به بازگشت Vout به ناحیه مرده، VG بیشتر دشارژ شود و در نتیجه جریان ترانزیستور توان، IMOS، بیشتر افزایش یابد. پس از اینکه Vout به VrefL رسید، خروجی مقایسه کننده ی تشخیص مرز پایینی دوباره معکوس می شود که ترانزیستور MCPN را در پمپ شارژ خاموش می کند و بنابراین، پمپ شارژ اصلی خاموش می شود. جالب است، در طی این مرحله Vout با کمک حلقه ACHZ در ناحیه مرده قرار می گیرد_درباره جزئیات آن به تفصیل در بخش IV بحث خواهد شد.

تحقیق در مورد فرورزونانس مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی در 550 کیلو ولت HGIS

Research on Ferroresonance of Electromagnetic Voltage Transformer in 550kV HGIS

چکیده

1) مقدمه

2) شرایط تجهیزات

3) شرایط رزونانس فرومغناطیسی

آ) منحنی مشخصه القایی

ب) شرایط رزونانس مقسّم فرکانس

4) آنالیز ولتاژ بیش از حد مجاز عملیاتی

5) آنالیز ولتاژ بیش از حد مجاز گذرای خیلی سریع

6) نتیجه گیری

چکیده

در یک مبدل الکترومغناطیسی  ولتاژ  ۵۵۰ کیلوولتی،  رزونانس  فرومعناطیسی زمانی رخ می دهد که  عنصر قطع کننده، باز شود.  در این مقاله، ابتدا شرایط  رزونانس  فرومعناطیسی، تجزیه خطا، ثبت خطا   در نظر گرفته می شود  و داده ی کاری ولتاژ  بیش از حد، به منظور بررسی دلایل ایجاد رزونانس  فرومعناطیسی  آنالیز  میرشود‌  سپس یک مدل شبیه سازی HGIS  به منظور محاسبه ولتاژ گذرای خیلی سریع، ساخته می شود که این ولتاژ با باز کردن  عنصر قطع کننده، حاصل می شود. بر اساس نتایج حاصله، دامنه ی  VFTO   در PT  زیاد نیست  ولی   شیب جبهه موج به مقدار 2837 kv/micro s  می رسد که این مقدار برای عایق بین چرخشی  سیم پیچ اصلی  PT  خطرناک و مضر است و ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه بین چرخشی شود. سپس باعث اشباع هسته می شود. در انتها ابزارهای پیش گیری  کننده از ایجاد رزونانس  فرومعناطیسی پیشنهاد شده است. 

 مقدمه

با توسعه سریع شبکه های برق در سال های اخیر،  HGIS(GIS)   به دلیل ایمنی، پایداری، ادغام بالا و ناحیه ی کوچک، در بسیاری از پست ها و نیروگاه  ها مورد استفاده قرار گرفته است [1-3]. 

مبدل های ولتاژ یک بخش مهم از HGIS(GIS) هستند و در اصل از ساختار های الکترومغناطیسی برای اندازه گیری انرژی و ولتاژ  و محافظت رله  استفاده می کنند [4-6] . 

نتیجه گیری

VFTO در حین فرآیند بازگشایی عنصر قطع کننده، رخ می دهد  و ساختارهای مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی ، موج شیب دار  گذرای خیلی سریع را با ضعف تحمل میکند.  شیب جبهه موج خیلی تند بوده و باعث آسیب رساندن  به ایزولاسیون سیم پیچ اولیه می شود. 

بعد از اینکه سیم پیچ اولیه به طور جزیی  اتصال کوتاه شد،  هسته آهنی به شدت اشباع شده و باعث ایجاد رزونانس  فرومغناطیسی می شود. ممکن است   سیم پیچ اولیه در اثر بار زیاد سیم رزونانس فرومغناطیسی   بسوزد.

 پیشنهاد می شود  حالت  و دنباله عملیاتی مربوطه بهینه شود  تا از فرآیند  بازگشایی عنصر قطع کننده  جلوگیری شود  تا بعد از تقسیم ولتاژ بین خازن معادل زمین و خازن شکاف، VFTO تولید شود.

فشرده سازی  HGIS  باید  با ساختارهایی بهتر طراحی  شود تا  به عمل  امنی  در شبکه منجر شود .

Abstract

For a 550kV HGIS electromagnetic voltage transformer(PT), ferromagnetic resonance occured after the disconnector was opened. In this paper, firstly, considering the ferromagnetic resonance condition, the fault disintegration, fault recording, and operating overvoltage datas were analyzed to analyze the causes of ferromagnetic resonance.Then a HGIS simulation model was built by EMTP-ATP to calculate very fast transient voltage which was caused by opening operation of disconnector. According to the results, the VFTO amplitude at the PT is not large, but the wave front steepness reaches 2837kV/ μs, which is harmful to the inter-turn insulation of the PT primary winding. It may cause partial inter-turn short circuit and then induce core saturation. Finally, the preventive measures of ferromagnetic resonance are proposed.

I. INTRODUCTION

In recent years, with the rapid development of power grids, HGIS (GIS) has been widely adopted by many substations and power plants because of its safety, stability, high integration and small footprint [1-3].

Voltage transformers are an important part of HGIS (GIS), and basically use electromagnetic structure, as voltage, energy measurement and relay protection [4-6].

VI. CONCLUSION

The VFTO occurred during the opening operation of the disconnector, and the electromagnetic voltage transformer structurewas weak tolerant to the Very Fast Transient Steep Wave .The wave front was too steep, which was easy to damage the primary winding insulation.

After the primary winding being partially short-circuited, the iron core was extremely saturated, which will result in ferromagnetic resonance. The primary winding would be burnt due to the overload of the ferromagnetic resonance wire.

It is recommended to optimize the relevant operation mode and sequence to avoid the opening operation of the HGIS disconnector to generate VFTO after the voltage division between equivalent capacitance of the ground and the capacitor of the fracture.

HGIS (GIS) compression should be designed with a better structure to meet the safe operation of the grid.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحقیق در مورد فرورزونانس مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی در 550 کیلو ولت HGIS

Research on Ferroresonance of Electromagnetic Voltage Transformer in 550kV HGIS

یک تغییر دهنده سطح ولتاژ زیر آستانه سطح کارآمد با استفاده از یک ویلسون اصلاح شده برای کاربرد هایی با توان پایین

An Area Efficient Sub-threshold Voltage Level Shifter using a Modified Wilson Current Mirror for Low Power Applications

چکیده

مقدمه

مطالعات قبلی

طرح LS پیشنهادی

تجزیه و تحلیل منطقی

ویژگی ها

نتایج شبیه سازی

تجزیه و تحلیل تاخیر

تجزیه و تحلیل انرژی در هر گذار

تجزیه و تحلیل قدرت

تجزیه و تحلیل قیاسی

نتیجه گیری

چکیده

در ارتباطات فعلی، یک تکنیک جدید برای پیاده سازی مدار تعویض کننده سطح ولتاژ آستانه کارآمد ناحیه کم توان (LS) معرفی شده است. مدار LS پیشنهادی تنها شامل نه ترانزیستور است و می تواند تا 100 مگاهرتز فرکانس ورودی با موفقیت عمل کند. LS پیشنهادی از ترانزیستور های ولتاژ تک آستانه ساخته شده است که نشان دهنده کم ترین پیچیدگی در ساخت و عملکرد بهتر از نظر تجزیه و تحلیل تاخیر و مصرف برق در مقایسه با سایر طرح های موجود می باشد. شبیه سازی مبتنی بر ابزار CAD در فناوری TSMC 180 نانومتر و مقایسه بین طرح پیشنهادی و سایر طرح های موجود نشان می دهد که طرح پیشنهادی برای طیف مشابهی از تبدیل ولتاژ با بیش ترین بهره وری ناحیه، بهتر از سایر طرح های جدید عمل می کند.

نتیجه گیری

در این مطالعه، محققان یک LS مبتنی بر نه ترانزیستور کم انرژی ارائه کرده اند که می تواند از ولتاژ زیر آستانه عمیق به ولتاژ تغذیه VDDH 1.8 ولت در فرکانس 10 مگاهرتز تبدیل شود. طرح پیشنهادی نشان دهنده تاخیر انتشار 19.9 ns در محدوده گسترده ای از ولتاژ های عامل است. محدوده ولتاژبالا برای فناوری CMOS 180 نانومتر، 1.8 ولت است. LS از ترانزیستور های آستانه متعدد اجتناب می کند، بنابراین، پیچیدگی های ساخت کاهش می یابند. LS پیشنهادی مبتنی بر آینه جریان ویلسون اصلاح شده، نشان دهنده پاسخ منطقی و کارکردی عالی در محدوده گسترده ای از فرکانس ها می باشد. مساحت طرح 92.3 μm2 در فناوری TSMC 180 نانومتر است. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که LS پیشنهادی محققان نشان دهنده PDP بهتر و کارآمدی سطح در مقایسه با سایر طرح های موجود می باشد.

Abstract

In the present communication, a new technique has been introduced for implementing low-power area efficient sub-threshold voltage level shifter (LS) circuit. The proposed LS circuit consists of only nine transistors and can operate up to 100 MHz of input frequency successfully. The proposed LS is made of single threshold voltage transistors which show least complexity in fabrication and better performance in terms of delay analysis and power consumption compared to other available designs. CAD tool-based simulation at TSMC 180 nm technology and comparison between the proposed design and other available designs show that the proposed design performs better than other state-of-the-art designs for a similar range of voltage conversion with the most area efficiency.

6- CONCLUSION

In this paper, the authors have presented a low-power nine transistor-based LS which can up-convert from the deep sub-threshold voltage to the VDDH supply voltage of 1.8 V at a frequency of 10 MHz. The proposed design shows the propagation delay of 19.9 ns over a wide range of operating voltages. The high voltage range is 1.8 Volt for CMOS 180 nm technology. The LS avoids multiple threshold transistors, thereby reducing the fabrication complexities. The modified Wilson current mirrorbased proposed LS shows excellent logical and functional response over a wide range of frequencies. The layout area is 92.3 μm2 at TSMC 180 nm technology. Therefore it can be concluded that authors’ proposed LS shows better PDP and area efficiency compared to available other designs.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک تغییر دهنده سطح ولتاژ زیر آستانه سطح کارآمد با استفاده از یک ویلسون اصلاح شده برای کاربرد هایی با توان پایین

An Area Efficient Sub-threshold Voltage Level Shifter using a Modified Wilson Current Mirror for Low Power Applications

تحلیل و طراحی شبکه های مسیریابی میکروسیالی کاهش –دستکاری

Analysis and Design of Tamper-Mitigating Microfluidic Routing Fabrics

چکیده

1. مقدمه

2. ارزیابی امنیت

الف) مدل تهدید: مداخله فیزیکی

ب) مفاهیم حمله

3. بررسی مشکل

4. تحلیل شبکه های مسیریابی

الف) اقدامات مقدماتی مدل سازی

ب. مدل نمودار (گراف) فیزیکی

پ) مدل گراف مسیریابی

ت. ارزیابی امنیت

5. ترکیب مسیریابی شبکه ای

الف. بیان مشکل

ب. ترکیب مبتنی بر ILP

پ. ترکیب سریع

ت. کاهش گراف مسیریابی

ث) هشدار

6. طراحی شبکه های مسیر یابی کاهش- مداخله برای بارکدینگ یا بارکد گذاری پزشکی قانونی

الف) بارکد گذاری پزشکی قانونی

ب) مفاهیم امنیت

پ. ساخت گراف مسیریابی کاهش-دستکاری

ت. نتایج تجربی

7. ارتباط با کارقبلی

8. نتیجه گیری

منابع

چکیده

شبکه های مسیریابی میکروسیالی، شبکه های اولیه قابل پیکربندی مجددی هستند که به تعین مسیر دینامیک سیالات  در تراشه زیستی میکروسیالی مبتنی بر جریان اجازه می دهند. چنین شبکه های اولیه ای مزایایی مانند نمونه سازی سریع و در زمان اجرای بازپرداخت پذیری (قابلیت پیکربندی) از مدارهای یکپارچه به دامنه میکروسیالی دارند. اثرات جانبی مخرب این انعطاف پذیری افزایشی، آسیب پذیر بودن در برابر دستکاری می باشد. مخالفان بدجنس می توانند سیگنال های کنترل الکترونیکی یا خطوط کنترل بادی مورد استفاده  برای انتقال شبکه مسیریابی را تغیر دهند. در این کار، ما ارزیابی امنیتی با سطح بالا سیستم های میکروسیالی را با استفاده از شبکه های مسیریابی و تحلیل کردن امنیت آنها در حملات مداخله ای (دستکاری) عملی ارئه می دهیم.  ما در فرضیه های منطقی نشان می دهیم که حالات مجاز شبکه مسیریابی  احتمال توزیع را تشکیل می دهد. ما شیوه هایی را برای تعین کارآمد این توزیع از طریق معرفی درخت دودویی ارائه کردیم. ما سپس نحوه سنتز شدن شبکه  های مسیریابی را  نشان می دهیم که رفتارهای بخوبی تعریف شده را نشان می دهد.  ما شبکه مسیریابی طراحی شده به چنین شیوه ای را کاهش-دستکاری می نامیم، همانطورکه آن اثرات مداخله احتمالا خفیف و اندک را ایجادمی کند. ما سپس شیوه پیشنهادی مورد استفاده برای حفاظت از برنامه بارکد کردن DNA پزشکی قانونی را در برابر حمله نشان می دهیم.

1. مقدمه

زیست تراشه های میکروسیالی مبتنی بر جریان به عنوان ابزاری موثر در یک آزمایشگاه- روی –تراشه آشکار  شده است. (2) و (3). با یکپارچه سازی کانال ها و فضاهای کنترل سیالات، میکرو دریچه مبتنی بر کنترل جریان و سنسورها در زیرلایه های الاستومر، بسیاری از پروتکل های  بیوشیمایی زمانی به  مجموعه ای پیچیده موکول می شود که حالا شیوه های آزمایشگاهی دستی می تواند بصورت خودکار و کارآمد در بسترهای کوچک شده اجرا شود (4) و (5).  در میان فناوری های میکروسیالی فراوان موجود امروزی، میکروسیالات مبتنی بر جریان یکی از توسعه یافته ترین هستند  و بصورت موفقیت آمیزی در برنامه ای اصلی مانند Fluidigm BioMark HD تجاری سازی شده است (6). آخرین تحقیقات در زیست تراشه های مبتنی بر جریان از مفاهیم  تثبیت شده در صنعت نیمه رسانا در تلاش برای مدیریت پیچیدگی های افزایشی  حاصل شده است درحالیکه طراحی، ساخت و اجرا ساده است.

8. نتیجه گیری

ما ارزیابی امنیتی از ظهور سخت افزارهای میکروسیالی اولیه را معرفی می کنیم: شبکه مسیریابی مبتنی بر ترانهاده از طریق  لاین کنترل سری حرکت می کند. سپس ما تحلیل را فرمول بندی و شیوه شناسی در مدل حمله بردار کنترل تصادفی را طراحی می کنیم. دو دسته امنیت یعنی غیرقابل کنترل و ایمن-خرابی، تعریف شد و مطالعات موردی برای نشان دادن چگونه چنین ویژگی هایی می تواند در عمل به عنوان مکانیسم کاهش دستکاری نفوذ کند. چنین تکنیکی کاهش دستکاری طراحی زمان را حذف می کند یکی از ساده ترین شیوه ها برای مداخله با دستگاه حساس فیزیکی به کاررفته شده در نقطه مراقبت می باشد.

Abstract

Microfluidic routing fabrics are reconfigurable primitives that permit the dynamic redirection of fluids on a flow-based microfluidic biochip. Such primitives are bringing the benefits of rapid prototyping and on-the-fly reconfigurability from integrated circuits to the microfluidic domain. An unfortunate side effect of this increased flexibility is susceptibility to tampering. A malicious adversary can alter either the electronic control signals or the pneumatic control lines used to drive the routing fabric. In this paper, we provide a high-level security assessment of microfluidic systems utilizing routing fabrics, and analyze their security under actuation tampering attacks. We show that under reasonable assumptions, the permissible states of a routing fabric form a probability distribution. We provide methods for efficiently determining this distribution through a binary tree representation. We then show how to synthesize routings fabrics that exhibit well-defined behaviors. We call a routing fabric designed in such a way tamper-mitigating, as it makes the effects of tampering probabilistically less severe. We then show how the proposed methodology can be used to protect a forensic DNA barcoding application from attack.

I. INTRODUCTION

Flow-based microfluidic biochips have emerged as an effective means of realizing the laboratory-on-a-chip [2], [3]. By integrating fluid handling channels and chambers, microvalvebased flow control, and sensors on elastomer substrates, many biochemical protocols once relegated to complex, manual laboratory procedures can now be performed efficiently and automatically in a miniaturized platform [4], [5]. Among the myriad of microfluidic technologies available today, flowbased microfluidics are one of the most developed and have been successfully commercialized in benchtop platforms such as the Fluidigm BioMark HD [6]. The latest research in flowbased biochips has drawn from well-established concepts in the semiconductor industry in an effort to manage increasing complexity while streamlining design, fabrication, and operation. 

VIII. CONCLUSIONS

We presented a security assessment of an emerging microfluidic hardware primitive: the transposer-based routing fabric driven through a serial control line. We then formulated an analysis and design methodology under a random control vector attack model. Two classes of security, fail-safe and uncontrollable, were defined and case studies were presented to show how such characteristics could be leveraged in practice as a tamper mitigation mechanism. Such a design-time tamper mitigation technique eliminates one of the simplest methods for tampering with a physically vulnerable device employed at the point-of-care.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحلیل و طراحی شبکه های مسیریابی میکروسیالی کاهش –دستکاری

Analysis and Design of Tamper-Mitigating Microfluidic Routing Fabrics

طراحی مدارهای منطقی آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی مبتنی بر یک مدل جایگزین

Designing ternary quantum-dot cellular automata logic circuits based upon an alternative model

چکیده

1. مقدمه

2. پس زمینه QCA دوگانه و سه گانه

3. طرح منطق سه گانه مطرح شده

4. گیت های سه گانه ساده پیشنهادی

5. مدارهای سه گانه پیشنهادی

6. نتیجه گیری

منابع

چکیده

     در حال حاضر در زمینه منطق چند گانه از منطق سه گانه به دلیل داشتن مزایای رقابتی نسبت به منطق دو گانه، در توسعه پیشرفته ترین سیستم های دیجیتال استفاده می شود. با وجود پیشرفت های حاصل شده در این حوزه، هنوز مدلی جامع که بتواند تاثیری عمیق بر روند چنین سیستم تازه تاسیسی داشته باشد ارائه نشده است. از این رو، در این مقاله سعی داریم با استفاده از مدل پیشنهادیمان به طراحی گیت های منطقی ماشین های خودکار سلولی کوانتومی-نقطه ای سه گانه ساده و مدارهای ترکیبی مانند افزایشگر ها بپردازیم. به منظور تایید مدارهای طراحی، مدارهای منطقی سه گانه را با استفاده از نرم افزار جدید TQCAsim شبیه سازی کردیم، تا بتوانیم بهره وری روش شبیه سازی را بدقت بررسی کنیم، همچنین برخی از گیت های مرسوم پیشین نیز شبیه سازی شدند. بعلاوه، عوامل موثری مانند، حوزه، مصرف انرژی، خطاپذیری، و هزینه نیز در مدارهای ارائه شده بررسی شدند. نتایج نشانگر این هستند که علاوه بر تعیین مشخصات، مدارهای طراحی شده نیز به آسانی در سیستم های دیجیتال قابل اجرا هستند.

پس زمینه QCA دوگانه و سه گانه

     سلول دوگانه کوانتومی-نقطه ای یک سلول مربعی شکل با 4 نقطه کوانتومی می باشد که 4 نوک سلول را اشغال کرده اند. بر اساس قانون دفع کولن دو الکترون فقط می توانند دو سمت مخالف یکدیگر را در سلول اشغال کنند. بنابر این هر سلول می تواند دارای حالت قطبی p=1 یا p=2 با حالت دوگانگی 1 و 0 باشد. برخلاف حوزه دوگانه، در MVL، هر ذره می تواند دارای بیش از یک عدد باشد و در مقایسه با دوگانگی اطلاعات بیشتری می تواند در حافظه MVL ذخیره شود. هزینه کم و آنالیز عددی سریعتر از دیگر مزایای مدارهای MVL می باشند. یک بحث مهم در رابطه با MVL، منطق سه گانه (3) می باشد که می تواند دارای مقادیر “صحیح”، “غلط” و “ناشناخته” (یعنی منطق لوکاسیویتز، کلین و پریست) باشد. منطق سه گانه با منطق دو گانه مساویست و حتی از برخی جهات بهتر از آن است. منطق سه گانه دارای این مزیت ها می باشد: (1) دارای کمترین پیچیدگی میان MVL ها (سادگی)؛ (2) توانایی ذخیره اطلاعات بیشتر در مقایسه با منطق دوگانه مرسوم؛ (3) سرعت بالا؛ (4) عملکرد عالی؛ (5) پایین بودن هزینه. بنابر این استفاده از این منطق می تواند دارای مزایایی در دستگاه های محاسباتی مدرن باشد.

     شایان ذکر است که، یکی از سیستم های منطقی سه گانه کم هزینه قابل مقایسه با سه گانه متعادل، منطق کلین است. گیت های منطق ساده ای همچون گیت های اقلیت (and)، اکثریت (or)، و معکوس کننده (not) در منطق کلین و منطق سه گانه متعادل یکسان می باشند. طبیعتا، تمامی مدارهای سه گانه با استفاده از این گیت های ساده بکارگیری می شوند، از این رو نتایج مدارهای ارائه شده ما در منطق کلین نیز صحیح می باشند. اطلاعات بیشتر در رابطه با این منطق را می توانید از طریق (11) بدست آورید.

     مشهورترین سلول سه گانه کوانتومی-نقطه ای دارای 8 چاه کوانتومی در یک شکل دایره ای و یک جفت الکترون است که می توانند بین این چاه ها به راحتی حرکت کنند. بر اساس نیروی دفعی کولن، یک جفت الکترون همیشه در دورترین فاصله ممکن از یکدیگر به سر می برند. به سبب ساختار سلول، این الکترون ها می توانند در 4 موقعیت مختلف قرار گیرند. هر موقعیت مساویست با یک حالت منطقی مانند -1, +1, و 0 (سه گانه متعادل) و یا 0، 1، 2/1، 2/1 یا 0، 0، 1، 2 (سه گانه نا متعادل). توجه کنید که، دو موقعیت متفاوت دارای مقادیر یکسانی هستند. الکترون ها اجازه دارند داخل یک سلول حرکت کنند، بنابراین، میان سلولهای QCA مجاور هیچ انتقال الکترونی انجام نمی گیرد، از این رو جریان از یک سلول به سلول دیگر در حال گردش است.

یک ضرب کننده امپدانسی جدید قابل کنترل با CMOS با ضریب تقویت کنندگی بزرگ

A New CMOS Controllable Impedance Multiplier with Large Multiplication Factor

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک افزاینده امپدانسی نوین قابل کنترل با سیموس با ضریب تقویت کنندگی بزرگ

A New CMOS Controllable Impedance Multiplier with Large Multiplication Factor

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تشخیص اتصال کوتاه حلقه داخلی در PMSM توسط تجزیه و تحلیل ولتاژ با مدل سیم پیچ خطایی

Interturn Short Fault Diagnosis in a PMSM by Voltage and Current Residual Analysis With the Faulty Winding Model

چکیده

1- مقدمه

2- شبیه سازی PMSM با ISF

3- مدل ISF و FWM برای PMSMS

الف- مدل PMSM دارای ISF

ب. مدل سیم پیچ خطایی دارای ISF

4- شاخص خطا برای ISF

الف- شاخص های خطای ایده آل برای ISF

ب- شاخص خطای پیشنهادی برای ISF

5- طرحی برای تشخیص ISF

الف- تشخیص ISF با VRC

ب- تشخیص ISF دارای CRC: یک مرحله دیگر

6- نتایج تجربی

الف- چیدمان تجربی

ب- نتایج طرح تشخیصی پیشنهادی

ج- مقایسه با مطالعات معمول

7- نتیجه گیری

چکیده

خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی (ISF) در یک ماشین سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) کارایی انرژی آن را کاهش می دهد و ممکن است باعث مشکلات دیگر شود، تشخیص خطای دقیق برای PMSMs ضروری است. در این مقاله، روشی را ارائه می دهیم که از ولتاژ و عناصر پسماند جریان برای تشخیص فاز و شدت ISF در PMSMs استفاده می کند. مدل سیم پیچ خطایی (FWM) برای تحلیل خطا معرفی شده است؛ این مدل ارتباط میان کاهش ولتاژ سیم پیچ خطایی را با ویژگی های خطا مانند مقاومت خطا و نسبت خطا توصیف می کند. بر اساس این مدل، یک شاخص خطا (FI) را پیشنهاد می کنیم که شدت ISF را نشان می دهد. همان طور که ISF عناصر پسماند را برای ولتاژ و جریان القا می کند، این مدل پیشنهادی، از عناصری با FWM استفاده می کند. روش حداقل مجذورات (LS) برای برآورد FI و تشخیص ISF از PMSMs استفاده می شود. نتایج تجربی نشان می-دهند که این روش پیشنهادی ISF را به خوبی تشخیص می دهد.

مقدمه

ماشین های سنکرون مغناطیس دائم (PMSMs) به خاطر مزایای مختلف آن به شکلی گسترده در بسیاری از موارد صنعتی کاربرد دارند. PMSMs کارآمدی بالاتر، نسبت بالاتر قدرت به حجم و کنترل گشتاور دقیق تری نسبت به ماشین های القایی دارند. این ویژگی ها آنها را کاندیدهای جذاب تری برای وسایل الکتریکی و هیبریدی می کند. با افزایش تقاضا برای PMSMs در مناطق صنعتی مختلف، احتمال شکست های غیرمنتظره سیستم افزایش می یابد. خطاهای موجود در PMSMs ممکن است به تخریب گیاهی، زیان اقتصادی و حتی تلفات انسانی منجر شود. برای جلوگیری از چنین فاجعه هایی، تشخیص خطا در PMSMs لازم است در سال های اخیر روی آن مطالعه شده است.

نتیجه گیری

این مقاله الگوریتمی را پیشنهاد می کند که در مؤلفه های پسماند جریان و ولتاژ مبتنی بر FWM به کار می رود که برای تشخیص ISF مربوط به PMSM است. بسیاری از مطالعات تلاش کرده اند تا ISF را تشخیص دهند، اما اکثر آنها سیم پیچی که دارای خطا است را در نظر نگرفته اند، و معمولاً بر شرایط بسیار شدید تمرکز داشته اند. از آنجایی که این می تواند موجب افزایش شدت شود، یا موجب خطاهای دیگری مانند خطای مغناطیس زدایی شود، ISF باید در مراحل اولیه تشخیص داده شود.

Abstract

As interturn short fault (ISF) in a permanent-magnet synchronous machine (PMSM) degrades its energy efficiency and may cause other problems, accurate fault diagnosis for the PMSMs is necessary. In this paper, we present a method that uses voltage and current residual components to diagnose the phase and the severity of the ISF in PMSMs. A faulty-winding model (FWM) is introduced to analyze the fault; the model describes a relationship between the voltage decrease of the faulty winding to the characteristics of the fault such as a fault resistance and a fault turn ratio. Based on the model, we suggest a fault index (FI) that shows the severity of the ISF. As the ISF induces residual components to both voltage and current, the proposed method utilized those components with the FWM. A least squares (LS) method is used to estimate the FI and to diagnose the ISF of PMSMs. Experimental results demonstrate that the proposed method diagnose the ISF effectively.

INTRODUCTION

PERMANENT magnet synchronous machines (PMSMs) are widely used in many industrial applications owing to their various advantages. PMSMs have higher efficiencies, higher power-to-volume ratios and more precise torque control than induction machines [1]. These features make them attractive candidates especially for electric and hybrid vehicles [2]. With the rising demand for the PMSMs in numerous industrial areas, there is an increasing possibility of unexpected system failures. Faults in PMSMs may result in plant breakdown, economic losses, and even human casualties. To prevent such catastrophies, fault diagnosis for PMSMs are necessary and has studied in recent years [3], [4].

CONCLUSION

This paper proposes a algorithm that utilizes on voltage and current residual components based on the FWM to diagnose the ISF of the PMSM. Many studies have attempted to diagnose the ISF, but most of them did not consider the winding that has the fault, ans usually focused on very severe conditions. Because it can result increase in severity, or cause other faults such as a demagnetization fault, the ISF must be diagnosed in its early stages.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تشخیص اتصال کوتاه حلقه داخلی در PMSM توسط تجزیه و تحلیل ولتاژ با مدل سیم پیچ خطایی

Interturn Short Fault Diagnosis in a PMSM by Voltage and Current Residual Analysis With the Faulty Winding Model