هزینه تجزیه و تحلیل مالکیت باتری ها در خودروهای هیبریدی تمام الکتریکی و پلاگین

A cost of ownership analysis of batteries in all-electric and plug-in hybrid vehicles

چکیده

1 مقدمه

2 زمینه

3 مدل هزینه

4 نتایج

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     تحول سریعتر خودروهای جاده ای از موتورهای سوخت سنتی به موتورهای برقی منجر به انجام تحقیقات گسترده و فزاینده درباره خودروهای برقی و زیرساخت های مرتبط با آنها (و توسعه آنها) گشته است. در همین زمینه در مقاله حاضر جنبه هزینه باتری ها را از دیدگاه مالک بررسی می کنیم. ما خصوصاً یک تحلیل از هزینه استفاده بهینه باتری ها را ارائه می دهیم تا نسبت هزینه-منفعت و فواصل زمانی تعویض باتری به حداکثر رسانده شود. به منظور تجزیه و تحلیل فرسایش باتری، آزمایشات مختلفی را برای خودروی برقی با باتری کامل (BEV) و خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) انجام دادیم. نتایج نشان داد که زمانی که خودرو در حالت پایداری شارژ قرار دارد باتری خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) دچار فرسایش بیشتری می شود؛ حالت پایداری شارژ به زمانی گفته می شود که از موتور احتراق استفاده می شود و توقف و حرکت مجدد زیادی در رانندگی رخ می دهد. از طرف دیگر، هزینه های فرسایش باتری خودروی برقی با باتری کامل (BEV) در هر سناریویی که پارامتر اصلی تأثیرگذار بر فرسایش باتری میانگین مسافت طی شده روزانه (بر حسب مایل) است، عموماً نزدیک به بهینه است.

زمینه
     اغلب خودروهای برقی (EV) را می توانیم در دو گروه بزرگ طبقه بندی کنیم: خودروهای برقی (باتری دار) و خودروهای برقی هیبریدی، که در گروه دوم هنوز هم موتور احتراق داخلی سنتی به عنوان منبع قدرت اصلی حفظ شده است. این گروه ها نیز به نوبه خود به زیرگروه هایی تقسیم می شوند. گروه اول زیرگروه های خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) و خودروهای برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx یا REEV) را شامل می گردد. گروه دوم نیز زیرگروه های خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV یا HEV)، خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) را شامل می گردد (به ترتیب رنگ های سبز و آبی در شکل 1).

     همان طور که در پژوهش شرکت LMC Automotive با مسئولیت محدود (2021) گزارش شده است، تقاضای جهانی برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV)، خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) عموماً به صورت یکنواخت تقسیم شده است اما تقاضا برای خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) حدوداً نصف تقاضا برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) یا خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) است. با این حال این توزیع به علت رشد سالانه چشمگیر (نسبت به مدت مشابه در سال قبل) در تولید و فروش خودروهای برقی (EV) ممکن است به راحتی تغییر کند و بنابراین پیش بینی سهام بازار را دشوارتر سازد.

     در حقیقت یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) دارای یک واحد قدرت کمکی (APU) سوخت است تا ماکزیمم مسافت طی شده (بر حسب مایل) را گسترش دهد. با این حال یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) هنوز هم به عنوان یک خودروی برقی با باتری کامل شناخته می شود چون استفاده کردن از یک واحد کمکی یا گزینه ذخیره سازی برای شارژ کردن باتری در مواقع تخلبه بخش عمده باتری است، و یک شرایط کارکرد نرمال به حساب نمی آید

تولید سیگنال CMOS 85 تا 127 گیگاهرتز با استفاده از VCO چهارتایی با کوپلینگ غیرفعال و ترکیب هارمونیک پهن باند برای طیف‌سنجی چرخشی

85-to-127 GHz CMOS Signal Generation Using a Quadrature VCO With Passive Coupling and Broadband Harmonic Combining for Rotational Spectroscopy

چکیده
1 مقدمه
2 طراحی مولد سیگنال
3 طراحی مدار پیشنهادی
4 نتایج پیاده‌سازی و اندازه‌گیری
5 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
تربیع LC-VCO با کوپلینگ  (تزویج) پسیو و ترکیب هارمونیک باندپهن برای گسترش 4 برابری فرکانس و القاگرهای  NMOS متغیر سوئیچی به‌منظور تولید سیگنال‌هایی در فرکانس 85 تا 127 گیگاهرتز در CMOS با اندازه 65 نانومتر قرار می‌گیرند. کوپلینگ تربیع پسیو ، نیاز به Tبایاس باندپهن روی تراشه را رفع می‌کند، درحالی‌که مصرف انرژی، نویز فاز و تلفات تئوری تبدیل برای تولید هارمونیک مرتبه چهارم را به اندازه 3 دسی‌بل بیشتر از برهم‌کنش (تطابق) خطی کاهش می‌دهد. بازه تنظیم فرکانس 39٪ حداقل 4 برابر بیشتر از سایر کاربردهای CMOS دارای فرکانس مرکزی بیش از 90 گیگاهرتز است. در زمان مصرف انرژی 30 تا 45 میلی‌وات از یک منبع تغذیه 1.5 ولت، توان خروجی اندازه‌گیری شده از 15 تا 23 dBm متغیر است و نویز فاز نیز در آفست 10 مگاهرتز از 108 تا 102 dBc/Hz بالاتر از بازه فرکانس خروجی تغییر می‌کند. این مشخصه‌ها برای استفاده در طیف‌نمایی چرخشی با موج میلی‌متری مناسب است.

2- طراحی مولد سیگنال
بازه تنظیم فرکانس حدود 50% در 100 گیگاهرتز و بالاتر برای طیف‌نمایی چرخشی در هر فناوری الکترونیکی ازجمله CMOS چالش‌برانگیز است. دشواری کار در برقراری تعادل بین تنظیم فرکانس و فرکانس کار است، و از این واقعیت ناشی می‌شود که ظرفیت ترانزیستورهای مورد نیاز برای ادامه کار، به‌صورت نسبتی از ظرفیت LC (تعیین‌کننده فرکانس کار) افزایش می‌یابد. این مسئله با این واقعیت تشدید می‌شود که ضریب کیفیت ورکتور ها و ظرفیت پارازیتی ترانزیستورها با فرکانس کاهش می‌یابد که به‌نوبه خود موجب افزایش عرض ترانزیستورهای مورد نیاز برای حفظ نوسان و همچنین ظرفیت آن‌ها می‌گردد. به همین دلیل اکثر مدارهای مولد سیگنال CMOS با فرکانس‌های نوسان پایه بیشتر از 90 گیگاهرتز از ورکتورهای کوچک استفاده می‌کنند [13] – [15] و یا حتی هیچ ورکتوری ندارند [16]. اخیراً، فناوری‌های تنظیم فرکانس مغناطیسی بر مبنای ترانسفورماتورها و ورکتورها مطرح شده است [10]، [11] و همان‌طور که ذکر شد از آن‌ها برای تشریح اسیلاتور 57.5 تا 190 گیگاهرتزی استفاده شده است [10]. بااین‌حال، این مدارها اغلب دارای شکاف‌های تنظیم فرکانس هستند [10]، [17].

این محدودیت‌ها می‌تواند در ابتدا (که دستیابی به فرکانس‌های فوق‌العاده گسترده آسان است) با تولید سیگنال در فرکانس‌های نسبتاً پایین رفع شود. سپس با استفاده از فناوری‌های گسترش فرکانس باندپهن می‌توان سیگنال مورد نظر در فرکانس دلخواه را تولید کرد. ازآنجاکه گسترش فرکانس تلفات را افزایش می‌دهد، تولید سیگنال با فرکانس تا حد امکان بالا یک مسئله مهم است.

بر اساس این ملاحظات، یک روش تولید فرکانس مناسب برای طیف‌نمایی چرخشی 180 تا 300 گیگاهرتز پیشنهادی در [1] مطابق شکل 1 نشان داده شده است. ویژگی مهم این سیستم کارکردن VCO در ابتدای بازه فرکانس موج میلی‌متری است تا سیگنال‌های پایه در فرکانس 22.5 تا 37.5 گیگاهرتز تولید کند. دوما، دو VCO مشابه با یک کوپلینگ تربیع پسیو و یک شبکه ترکیب فاز برای تولید هارمونیک مرتبه چهارم در فرکانس‌های بین 90 تا 150 گیگاهرتز به یکدیگر متصل می‌شوند. برای ترکیب فرکانس، می‌توان از یک حلقه قفل فاز به‌منظور قفل خروجی پایه VCO استفاده کرد. بنابراین، این طرح نه‌تنها نیاز به طراحی اسیلاتور تنظیم گسترده در فرکانس بالا را رفع می‌کند، بلکه چالش‌های طراحی PLL را نیز کاهش می‌دهد، زیرا فقط باید سیگنال‌ها را در بازه 22.5 تا 37.5 گیگاهرتز نگه دارد.

کاهش ظرفیت موتورهای القایی به دلیل مسائل مربوط به کیفیت توان با توجه به کلاس بازده موتور

Derating of Induction Motors Due to Power Quality Issues Considering the Motor Efficiency Class

چکیده

1-مقدمه

2-جریان اولیه برای کلاس‌های بهره‌وری مختلف موتورالقایی

2-1-تعاریف

2-2-تحلیل جریان‌های آغازین

3-مدل و پارامترهای موتورالقایی برای نامتعادلی ولتاژ و اعوجاج هارمونیکی

3-1-مدل موتورالقایی برای نامتعادلی ولتاژ واعوجاج هارمونیکی

3-2-پارامترهای موتور تحت آزمایش

4-اعتبار و پارامترهای مدل تحت شرایط نامتعادلی ولتاژ

4-1-تست نیمکت

4-2-اعتبار و پارامترهای مدل تحت شرایط نامتعادلی ولتاژ

5-مقایسه فاکتورهای اصلاح ظرفیت

5-1-فاکتور اصلاح ظرفیت برای شرایط نامتعادلی ولتاژ

5-2-فاکتورهای اصلاح ظرفیت برای شرایط اعوجاج هامونیکی

6-نتیجه

چکیده

گرما وتلفات در موتورالقایی با نامتعادلی ولتاژ و اعوجاج هارمونیکی افزایش می‌یابد. برای جلوگیری از اضافه بار حرارتی استانداردهای 1993-141 IEEE، 3004.8 IEEE، 2014NEMA MGI و 26-60034IEC ، فاکتورهای اصلاح ظرفیت موتورالقایی تحت این شرایط را عنوان می‌کنند. در این مقاله ما نشان می‌دهیم که عوامل اصلاح ظرفیت ارایه شده توسط استانداردها از موتورالقایی با راندمان استاندارد محافظت می‌کنند اما تنها تا حدودی برای محافظت از موتورهای القایی مدرن با بازده بالاتر کارآمد هستند. برای این منظور فاکتورهای ارایه شده توسط استانداردها را با فاکتورهای موردنیاز برای حفظ تلفات در مقادیر مجاز برای کلاس‌های مختلف کارآیی مقایسه می‌کنیم. برای بدست آوردن نتایج از این موتورهای القایی ما داده‌های پلاک 548 موتورالقایی با کلاس‌های بهره‌وری مختلف را مقایسه کردیم و دریافتیم که موتورهای با کلاس بهره‌وری بالاتر جریان اولیه بزرگتر، امپدانس توالی منفی کوچکتر و ولتاژ هارمونیکی‌تری دارند. امپدانس پایین به نوبه خود منجر به تلفات بیشتر در شرایط نامتعادلی ولتاژ و هارمونیک می‌شود.

1-مقدمه

موتورهای الکتریکی بویژه موتورهای القایی مهمترین بار در سیستم قدرت هستند. مشارکت آن‌ها در تقاضای انرژی الکتریکی، نزدیک به نیمی از انرژی مصرفی در سطح جهان است. به همین دلیل حتی امروزه پیشنهادهایی برای افزایش راندمان موتورهای القایی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی وجود دارد.

برای توسعه موتورهای القایی کارآمدتر استاندارد30-60034IEC از سال 2008 سه کلاس کارآیی را مشخص کرد. رعایت این کلاس‌ها حداقل سطح کارآیی را برای هر نوع موتورالقایی تضمین می‌کند. این کلاس‌ها عبارتند از:راندمان استاندارد IE1، راندمان بالا IE2، راندمان برتر IE3. در تجدیدنظر بعدی درمورد این استاندارد دو کلاس کارآیی جدید، راندمان کلان  IE4 و راندمان افراطی IE5 اضافه شد.

6-نتیجه

در این مقاله ، اثر عدم تعادل ولتاژ و اعوجاج هارمونیک بر تلفات موتورالقایی در کلاس‌های مختلف راندمان را بررسی کردیم.

ما ابتدا داده‌های پلاک 548 موتورالقایی را مورد مطالعه قرار دادیم تا نشان دهیم که موتورهای باکلاس راندمان بالاتر با جریان‌های شروع بالاتر(pu) ارتباط دارند. سپس ، ما به کار ارائه شده در مقاله‌های گذشته توجه کردیم ، که در شرایط نامتعادلی و اعوجاجات ولتاژ جریان شروع بالاتر با امپدانس‌های توالی منفی پایین‌تر و تلفات بالاتر همراه است.

Abstract

Heating and losses of induction motor (IM) grow with the supply voltage unbalance and harmonic distortion. To avoid thermal overload, the IEEE 141-1993, the IEEE 3004.8, NEMA MG1-2014, and the IEC 60034-26 standards establish derating factors for IMs operating under those conditions. In this article, we show that while the derating factors proposed by these standards adequately protect standard-efficiency IMs, they are only marginally adequate to protect modern higher-efficiency IMs. To this end, we compare the derating factors provided by the standards with the derating factors required to maintain the losses at rated values in a standard-efficiency IM, in a premium-efficiency IM, and in a super-premium-efficiency IM. To extrapolate the results from these IM, we compared the nameplate data of 548 IMs of different efficiency classes and found that higher efficiency classes correlate to higher IM starting currents and lower impedances to the negative sequence and harmonic voltages. These lower impedances in turn may lead to higher losses for unbalanced and harmonic voltages conditions.

I. INTRODUCTION

ELECTRIC motors, and in particular induction motors (IMs), represent the most important load in the electric power system. Its participation in the demand for electric energy is close to half of the energy consumed globally [1], [2]. For this reason, even today, there are proposals to increase the electric motors efficiency to yield large energy savings [3].

To promote the development of more efficient IMs, the IEC 60034-30 standard from 2008 specified three efficiency classes. Compliance with these classes guarantees a minimum efficiency level for every type of IM and nominal power. These classes are: standard efficiency or IE1, high efficiency or IE2, and premium efficiency or IE3. A later revision of this standard includes two new efficiency classes, the super-premium or IE4 and ultra-premium or IE5 [4].

VI. CONCLUSION

In this article, we study the effect of voltage unbalance and harmonic distortion on the losses of IMs in different efficiency classes.

We first studied the nameplate data of 548 IMs to show that higher efficiency class IMs are correlated to higher starting currents in p.u. Then, we drew attention to the work presented in [24], where higher starting current are associated with lower negative-sequence impedances and to higher losses for unbalanced and distorted voltage conditions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاهش ظرفیت موتورهای القایی به دلیل مسائل مربوط به کیفیت توان با توجه به کلاس بازده موتور

Derating of Induction Motors Due to Power Quality Issues Considering the Motor Efficiency Class

کنترل کننده ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده برای ژنراتورهای سنکرون همزمان

Self-adaptable reactive power-voltage controller for virtual synchronous generators

چکیده

1. مقدمه

2. اصول کنترل VSG

3. کنترل کننده های Q-U به صورت خود تنظیم شونده

4. نتایج و تجزیه و تحلیل

4.1 آنالیز سیگنال کوچک

4.2 نتایجات آزمایش

5. نتیجه گیری

چکیده

با نفوذ هر چه بیشتر انرژی تجدید پذیر در شبکه، اصول ژنراتورهمزمان مجازی (VSG) به عنوان یک راه حل جالب برای کنترل اینورترهای متصل به شبکه پیشنهاد شده است. در حالت عادی، توان- فرکانس اکتیو و کنترل کننده توان- ولتاژ راکتیو پذیر نقش عمده ای در سیستم کنترل VSG دارند. با این حال، امپدانس خط و بارهای محلی موارد مهم موثر بر نتیجه کنترل دو کنترل کننده هستند. در مقایسه با کنترل کننده  توان- ولتاژ راکتیو، کنترل کننده توان-فرکانس اکتیو تولید سهم بار را در بین VSG ها با دقت بیشتری انجام می دهد. در این مقاله یک کنترل کننده  توان – ولتاژراکتیو خود تنظیم شونده برای مقابله با مشکل تقسیم توان راکتیو در سیستم موازی VSGs ، با استفاده از اختلاف توان راکتیو برای تنظیم ضریب کنترل ولتاژ توان راکتیو، ارائه شده است. سپس، یک مدل سیگنال کوچک خطی برای تجزیه و تحلیل پایداری ضریب کنترل توان- ولتاژ راکتیو با سیستم موازی VSGs ایجاد شده است. سرانجام، آزمایش دو سیستم VSG موازی مبتنی بر کنترل کننده های توان ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده با با امپدانس خط متفاوت ایجاد شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش ، اثربخشی کنترل کننده های توان-ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده پیشنهادی را در سیستم های موازی VSGs را تأیید می کند.

1 مقدمه

در سال های اخیر، تولید توزیع شده (DG) به عنوان یک راه حل امیدوارکننده تقاضای بیشتر برق و آب در نظر گرفته شده است که این راه حل تاثیرات کمتری بر محیط زیست و زیر ساخت های توزیع دارد. با نفوذ هر چه بیشتر منابع تجدید پذیر، مشکل عملکرد پایدار شبکه در حال افزایش است. به دلیل خود اینرسی پشتیبانی و شرکت در کنترل فرکانس و ولتاژ یک سیستم AC، معکوس کننده های منبع انرژی تجدید پذیر قادر نیستند که در بهبودی سیستم بهبود ایجاد کنند[1] . این موضوع را می توان از طریق کاربرد مفهوم ژنراتور هم زمان مجازی (VSG)، مرتفع کرد که در این مفهوم VSC و ویژگی های مولد هم زمان (SG) با یکدیگر ترکیب می شوند. الگوریتم کنترلی VSG یک معکوس کننده الکترونیک قدرت، یک ویژگی کنترلی است که می تواند به یک کنترل مبدل اضافع شود تا بتواند آن را قادر کند که به عنوان یک SG رفتار کند [2]. 

5 نتیجه گیری

کنترل کننده های ولتاژ-توان  راکتیو  فرکانس -توان راکتیو نقش مهمی را در سیستم های کنترلی  VSG ایفا میکنند. اما امپدانس خط و بارهای محلی، عواملی هستند که بر روی عملکرد کنترلی دو کنترل کننده اثر میگذارد. در اینجا یک کنترل کننده ولتاژ -توان  راکتیو خود تنظیم شونده با مسائل توان راکتیو در سیستم های  VSG موازی، پیشنهاد شده است که از اختلاف توان راکتیو برای تنظیم ضریب کنترل ولتاز- توان راکتیو استفاده میکند. برای آنالیز پایداری سیستم های  VSG موازی با کنترل کننده ی ولتاز- توان راکتیو، یک مدل سیگنال کوچک خطی شده  به کار رفته است و نتایج جاروب پارامتری امپدانس خط  آنالیز شده است. در نهایت نتایج آزمایش های آزمایشگاهی ، قبل از تصمیم گیری  نهایی، به تصویر کشیده شده است. 

Abstract

With a higher and higher penetration of renewable energy in the grid, the principle of the virtual synchronous generator (VSG) is proposed as an attractive solution to controlling the grid-connected inverters. In common, active power-frequency and reactive power-voltage controllers play major roles in VSG control system. However, the line impedance and local loads are the critical case effecting on the control result of the two controllers. Compared with reactive power-voltage controller, active power-frequency controller is more easier to product the load sharing among the VSGs accurately. This paper presents a self-adaptable reactive power-voltage controller to deal with the sharing problem of reactive power in the parallel VSGs system, using the reactive power difference to adjust reactive power-voltage control coefficient. Then, a linearised small-signal model is established for stability analysis of the reactive power-voltage control coefficient to the parallel VSGs system. Finally, an experiment of two parallel VSGs system based on the self-adaptable reactive power-voltage controllers is performed, with different line impedance. Results obtained from the experiment verify the effectiveness of the proposed self-adaptable reactive power-voltage controllers in the parallel VSGs system.

1 Introduction

In the recent years, distributed generation (DG) has recently been considered as a promising solution to meet the increased demand for utility with smaller effects on the environment and distribution infrastructures. With the higher and higher penetration of renewable energy sources, the problem of grid steady operation is increasingly severe. With lacking inertia needed to support and participating in the frequency and voltage control of an AC system, the renewable energy sources (RESs) inverters are hence unable to contribute to the improvement of system stability [1]. This issue can be addressed through the application of the concept of virtual synchronous generator (VSG), which combine VSC and synchronous generator (SG) characteristics. The VSG control algorithm of a power electronics inverter is a control feature that can be added to a converter controller to enable it to behave as an SG [2].

5 Conclusion

Active power-frequency and reactive power-voltage controllers play a major role in VSG control system. However, the line impedance and local loads are the critical case impacting on the control performance of the two controllers. Here, a self-adaptable reactive power-voltage controller is proposed to deal with the sharing problem of reactive power in the parallel VSGs system, which uses the reactive power difference to adjust reactive powervoltage control coefficient. For the stability analysis of the parallel VSGs system with the proposed self-adaptable reactive powervoltage controller, a linearised small-signal model is established, and the parametric sweep results of line impedance are analysed. Finally, the experimental results obtained in the laboratory are presented before drawing the final conclusions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل کننده ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده برای ژنراتورهای سنکرون همزمان

Self-adaptable reactive power-voltage controller for virtual synchronous generators

کاربرد دستگاههای FACT سری (SSSC و TCSC) همراه با کنترل میراکننده نوسان برق در شبکه سیستم برق الکتریکی

Application of Series FACT Devices SSSC and TCSC with POD Controller in Electrical Power System Network

چکیده

1. مقدمه

2. بلوک دیاگرام های کنترل جبران کننده های SSSC، TCSC و POD

A. جبران کننده SSSC

B. جبران کننده TCSC

C. کنترل کننده POD

4. نتایج و بحث

5. نتیجه گیری

چکیده

با رشد تقاضا برای مصرف برق، توسعه ظرفیت انتقال قدرت (برق) خطوط انتقال از اهمیت حیاتی برخوردار است. اما این توسعه جدید در سیستم فعلی انتقال به دلیل مشکلات مالی، ملاحظات زیست محیطی و خطرات سلامت به علت میدان های الکتریکی و مغناطیسی محدود است. استفاده از سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر  (FACTS) به منظور ارتقاء ظرفیت توان سیستم انتقال می تواند ارزشمند باشد. این مقاله درباره دستگاه های SSSC و TCSC مربوط به FACTS همراه با میراکننده نوسان برق  (POD) به عنوان کنترل کننده اضافی بحث می کند. کارکرد اصلی کاهش فرا رفت  نقاط اوج و زمان پاکسازی نوسانات داخلی ناحیه ای و در نتیجه بهبود پایداری گذرا است. به منظور تکمیل تحلیل، نتایج حاصل از شبیه سازی حوزه زمان برای تایید نتایج همبسته می شوند. علاوه بر این، عملکرد موازی SSSC برای سیستم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. این مقاله مدل سازی و شبیه سازی براساس نرم افزار MATLAB/Simulink را سیستم تست پیشنهادی ارائه می کند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که نوسانات توان (برق) با مدل سازی POD توسط کنترل کننده های FACTS به سرعت نسبت به PSS متداول میرا می شوند.

1. مقدمه

در دنیای امروز تقاضا برای توان الکتریکی (برق) به طور قابل توجهی در طی چند دهه اخیر افزایش یافته است. نرخ در حال رشد تقاضای برق از طریق افزایش نیروگاه های تولید برق و ظرفیت انتقال قابل پاسخگویی نمی باشد. بنابراین در عوض رفع نیازمندی های در حال افزایش بار الکتریکی، نیروگاه های تولید برق با حداکثر ظرفیت خود در حال کار هستند [1]. به طور مشابه، خطوط انتقال نیز نزدیک به محدودیت های دمایی خود کار می کنند. بنابراین به نظر می رسد که سیستم های قدرت کمتر تحت حفاظت قرار می گیرند و همواره در معرض ناپایداری ولتاژ قرار دارند که منجر به ایجاد چالش های بسیار زیادی در شبکه می شود [2]. 

5. نتیجه گیری 

این مقاله شبکه الکتریکی همراه با بارهای مختلف متصل در باس های متمایز را به عنوان یک شبکه تست همره باکنترل کننده FACTS-POD نشان می دهد که شبیه سازی حوزه زمان در نرم افزار MATLAB/Simulink انجام می شود. POD اجرا شده سیگنال های پایدار سازی را به دستگاه های FACTS ارائه می کند. به منظور بررسی مجموعه FACTS-POD؛ یک خطای سه فاز در زمان 1.33 فعال می شود که دارای مدت زمان 0.166 ثانیه است. نتایج نشان داده است که جبران کننده SSSC همراه با کنترل کننده POD دارای توان بالقوه بسیار خوبی برای کاهش نوسانات شبکه نسبت به کنترل کننده TCSC است. علاوه بر این، ترکیب SSSC-POD سبب افزایش توان واقعی و راکتیو سیستم شده و در نتیجه ظرفیت بار شبکه را بهبود می دهد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که کاهش نوسان توان و PTC شبکه توان همراه با بارهای مختلف در باس های متمایز با به کارگیری جبران کننده های SSSC و TCSC با کنترل کننده اضافی POD افزایش می یابد.

Abstract

with the growing power demand, it is vital to expand power transfer capacity of transmission lines. But the new expansion in our present transmission system is confined due to financial problems, environmental concerns and health hazards due to electric and magnetic fields. May be its worthwhile option to use flexible AC transmission system (FACTS) for enhancement of power capacity of transmission system. This paper presents, fruitfulness FACTS devices SSSC and TCSC with POD (Power oscillation damper) as additional controller. The major function is to decrease the peaks overshooting and clearing time of inter area oscillations, hence betterment in transient stability. For the fulfillment of analysis, time domain simulation outcomes are correlated for results verification. In addition, the parallel operation of SSSC for the system has been analyzed. This paper proposes modeling and simulation on MATLAB/Simulink Software for the proposed test system. Result displays that, power oscillation are rapidly damped than traditionally PSS by employing POD with FACTSControllers.

I. INTRODUCTION

In present-day world, electrical power demand is increasing significantly over the last few decades. After all this growing rate of power demand does not pursue through the enrichment in power generating plants and transmission capacity. Thus in place of, to accommodate the increasing electric load requirement, power generation plants are operating at their maximum capacity[1]. Similarly transmission lines are also running nearer to their thermal limits. So, the power systems are seemly less sheltered and always carrying the exposure of voltage instability which has led to many major network collapses world-wide[2].

V. CONCLUSION

This paper presents the electric power network with different loads linked at distinct buses as a test network with FACTSPOD controller by accomplishing a time domain simulation in MATLAB/Simulink software. The enforced POD gives stabilizing signals to the FACTS devices. For the investigation of series FACTS-POD, a 3-phase fault is activated at time 1.33 sec having fault duration is 0.166 sec. Results revealed that SSSC with POD has superior potential for damping the network oscillations as compared to TCSC controller. In addition SSSC-POD rises real and reactive power of the system, hence improving load capacity of the network. Thus it can be concluded that power oscillation damping and PTC of the power network with various loads at distinct buses increased by employing SSSC and TCSC with additional POD controller.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاربرد دستگاههای FACT سری (SSSC و TCSC) همراه با کنترل میراکننده نوسان برق در شبکه سیستم برق الکتریکی

Application of Series FACT Devices SSSC and TCSC with POD Controller in Electrical Power System Network

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

چکیده

1. مقدمه

2. تعیین توپولوژی SRM

3. بهینه سازی چند منظوره SRM

A. ساده سازی توپولوژی روتور SRM

B. تعیین اهداف بهینه سازی

C. بهینه سازی چند منظوره زیرفضای متوالی مربوط به SRM

4. تست نمونه اولیه SRM

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

برای طراحی بهینه موتور رلوکتانسی سنکرون  (SRM)، توپولوژی روتر و انتخاب متغیرهای مختلف طراحی به عنوان چالش مهمی باقی می ماند. به طور کلی روتور SRM تنها در جهت محوری یا شعاعی طراحی می شود و متغیرهای طراحی مبتنی بر تجربه کاهش می یابد؛ با این حال، فرآیند فوق وقت گیر است. در این مقاله با مقایسه عملکردهای SRM با ترکیب های مختلف قطب/ شکاف و تعداد موانع شار، توپولوژی SRM با 4 قطب/ 36 کشاف، سیم پیچ های توزیع شده و مانع شار  سه لایه پیشنهاد داده می شود. سپس روتور همره با موانع شار نامتقارن و ابتدای هموار پذیرفته می شود. علاوه بر این، روش Taguchi، الگوریتم تکامل تفاضلی  (DE) و ارزیابی Pareto با یکدیگر ادغام می شوند تا بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله، روش پیشنهادی طراحی SRM به دست می آید. در نهایت، نمونه اولیه 3kW SRM طراحی می شود و تحلیل عنصر محدود  (FEA) انجام می شود تا مزیت های فنی توپولوژی پیشنهادی SRM و روش های طراحی مورد ارزیابی قرار گیرد. 

1. مقدمه

اخیراً به دلیل نوسان قیمت آهن رباهای دائمی  (PM) و ناپایداری تامین مواد PM، موتور رلوکتانسی نامتقارن (SRM) به طور فزاینده در حوزه های مختلفی به ویژه خودروهای الکتریکی و کاربردهای صنعتی جذاب است. موتور SRM دارای عملکرد خوبی از نظر تضعیف شار و پایداری ساختاری برای اجتناب از به کارگیری PM است. با این حال، همچنان دارای معایبی از جمله ریپل زیاد گشتاور، چگالی پایین گشتاور و ضریب توان پایین است که قطب شدگی و کاربری آن را محدود می کند.

5. نتیجه گیری

به منظور بهبود مشخصات ریپل زیاد گشتاور، تراکم کم گشتاور و ضریب توان پایین SRM، این مقاله در ابتدا توپولوژی مناسب SRM را پیشنهاد می دهد. سپس طراحی SRM با ترکیب روش Taguchi، الگوریتم DE و ارزیابی Pareto برای تحقق بهینه سازی چند منظوره زیرفضای توالی انجام می شود. روش FEA مربوط به یک نمونه اولیه 3 کیلو واتی تایید می کند که توپولوژی پیشنهادی SRM و روش طراحی می توانند با الزامات طراحی چند منظوره سازگار باشند و همچنی دارای ارزش مرجع طراحی و کاربری است.

Abstract

For an optimal design of synchronous reluctance motor (SRM), rotor topology and the choice of numerous design variables remain a significant challenge. Generally, the rotor of SRM is only designed in the axial or radial direction, and the design variables are reduced based on experience; however, the above process is time-consuming. In this paper by comparing performances of SRM with different pole/slot combinations and the numbers of flux barriers, the SRM topology with 4-poles/36-slots combinations, distributed windings, and three-layer flux barrier is first proposed. And then, the step-skewed rotor with asymmetry flux barriers and flat tips are adopted. Further, the Taguchi method, differential evolution (DE) algorithm and Pareto evaluation are integrated to implement the sequence subspace multi-objective optimization, the proposed SRM design scheme is obtained. Finally, a 3kW SRM prototype is designed and its FEA (finite element analysis) is carried out to validate the technical advantages of proposed SRM topology and design methods.

I. INTRODUCTION

Recently, due to the price fluctuation of permanent magnets (PM) and the instability of the supply of PM materials, the synchronous reluctance motor (SRM) has become increasingly attractive in various fields, especially in electric vehicles and industrial applications. The SRM has good flux-weakening performance and structural stability to avoid the use of PM. However, it still has some disadvantages such as large torque ripple, low torque density and low power factor, which restricts its popularization and application.

V. CONCLUSION

To improve characteristics of large torque ripple, low torque density and low power factor of SRM, this paper firstly proposes an appropriate SRM topology. And then, the SRM design is accomplished by combining Taguchi method, DE algorithm and Pareto evaluation to realize the sequence subspace multi-objective optimization. The FEA of a 3kW prototype confirms that the proposed SRM topology and design scheme can meet the multi-target design requirements, which also has the value of design reference and applications.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

تجزیه و تحلیل ایزوژومتری و اتصال هارمونیک استاتور-روتور برای شبیه سازی ماشین های الکتریکی

Isogeometric analysis and harmonic stator–rotor coupling for simulating electric machines

چکیده

1. مقدمه

2. مدل تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک  ماشین الکتریکی

2. 1. تحلیل و بررسی ایزوگومتریک

3. اتصال  استاتور روتور

3. 1.  تجزیه دامنه

3. 2. زیر ساخت تكراري

3. 3. اتصال هارمونیک  استاتور- روتور

3.4   شرايط بزرگ‌ترین کران پایین و کوچک‌ترین کران بالا

3. 5. اثبات

4. کاربرد: ماشین همگام آهنربای دائمی

4. 1. مقایسه بین تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک  و روش اجزاي محدود FEM

5.  نتیجه گیری

چکیده

پژوهش حاضر آنالیز ایزوگومتریک  را به عنوان جایگزینی برای اجزای محدود  کلاسیک به منظور شبیه سازی ماشین های الکتریکی ارائه می دهد. از طریق گسسته سازی ایزوگومتریک مبتنی بر اسپلاین، می توان به دقت قوس‌هاي دایره اي را پارامتری نمود، و به موجب آن از هر نوع خطای هندسی  در نمایش شکاف هوا   که در آن  دقت بالا  الزامی  است، جلوگیری نمود.  به منظور افزایش عمومیت این روش، و فراهم آوردن امکان چرخش، دامنه محاسبات روتور و استاتور به صورت مستقل به عنوان نهادهای چندگانه ایجاد شده اند. سپس اين دو دامنه فرعي با استفاده از توابع پایه هارمونیک در رابط به هم متصل شده اند که اين امر موجب مشکل نقطه ی حائل می شود. ويژگي‌هاي آنالیز ایزوگومتریک در تركيب با اتصال دهنده هارمونیک استاتور-روتور  ارائه شده است. نتایج و عملکرد اين رویکرد جدید با نتايج و عملكرد روش اجزاي محدود کلاسیک با استفاده از یک ماشین همزمان مغناطیسی دائمی به عنوان یک نمونه مقايسه شده است.

1. مقدمه

تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک (IGA)  برای اولین بار درپژوهش [1،2] مطرح شد و به عنوان یک روش اجزاي محدود (FEM)  با استفاده از یک فضای تابع گسسته قابل درك است  که کلیت چندجمله ای کلاسیک را به اثبات می رساند. تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک قبلاً در زمینه های مختلف مانند مهندسی مکانیک [ 3 ] و دینامیک سیالات [ 4 ] مورد استفاده قرار گرفته است. یک مرور دقيق تر از زمینه های کاربردی مربوطه را می توان در پژوهش [ 5 ] یافت. 

5.  نتیجه گیری

در این مقاله، تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک برای مدل سازی PMSM مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجایی که امکان پارامتری کردن دقیق قوس دایره ای وجود دارد،  ازتقریب های شکل هندسی که تحت روش اجزاي محدود کلاسیک  است، اجتناب می شود. یک رویکرد چندگانه  برای مدلسازی روتور و  استاتور بصورت جداگانه استفاده شده است.  اتصال بین این دو قطعه  توسط زیر ساخت تکراری  و یا با استفاده از توابع پایه هارمونیک انجام شده است. برای تست دومین اتصال به اصطلاح هارمونیک استاتور-روتور، یک مورد آزمون ساخته شده است که برای گسسته سازی فضایی نشان داده شده است. اتصال هارمونیک استاتور و روتور منجر به مسئله  نقطه زینی شکل  می شود که ثبات تنظیمات ما  را تضمین می نماید. همانگونه که توسط این مثال نشان داده شده، تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک با اتصال هارمونیک استاتور-روتور یک جایگزین جدید و محتمل برای روش های استاندارد عناصر محدود برای شبیه سازی ماشین الکتریکی است .

Abstract

This work proposes Isogeometric Analysis as an alternative to classical finite elements for simulating electric machines. Through the spline-based Isogeometric discretization it is possible to parametrize the circular arcs exactly, thereby avoiding any geometrical error in the representation of the air gap where a high accuracy is mandatory. To increase the generality of the method, and to allow rotation, the rotor and the stator computational domains are constructed independently as multipatch entities. The two subdomains are then coupled using harmonic basis functions at the interface which gives rise to a saddle-point problem. The properties of Isogeometric Analysis combined with harmonic stator–rotor coupling are presented. The results and performance of the new approach are compared to the ones for a classical finite element method using a permanent magnet synchronous machine as an example.

1. Introduction

Isogeometric Analysis (IGA) was first introduced in [1,2] and can be understood as a Finite Element Method (FEM) using a discrete function space that generalizes the classical polynomial one. IGA has already been applied in different fields such as, e.g., mechanical engineering [3] and fluid dynamics [4]. A more elaborated overview of relevant application fields can be found in [5].

5. Conclusion

In this work IGA has been applied to model a PMSM. Since it is possible to parametrize circular arcs exactly, geometric approximations, from which the classical FEMs suffer, are avoided. A multipatch approach is used to model the rotor and the stator separately. The coupling between the two parts has been carried out by iterative substructuring or by using harmonic basis functions. To test the latter so-called harmonic stator–rotor coupling, a test case has been constructed for which the convergence of the spatial discretization has been shown. The harmonic stator–rotor coupling leads to a saddle-point problem for which our setting attains stability. As illustrated by the example, IGA with harmonic stator–rotor coupling is a new and promising alternative to standard finite element procedures for electric machine simulation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجزیه و تحلیل ایزوژومتری و اتصال هارمونیک استاتور-روتور برای شبیه سازی ماشین های الکتریکی

Isogeometric analysis and harmonic stator–rotor coupling for simulating electric machines

شنت دیجیتالی جدا شده کم نویز برای تقویت کننده های دقیق قدرت کلاس D

Low-Noise Isolated Digital Shunt for Precision Class-D Power Amplifiers

• 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.

ژورنال

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شنت دیجیتالی جدا شده کم نویز برای تقویت کننده های دقیق قدرت کلاس D

Low-Noise Isolated Digital Shunt for Precision Class-D Power Amplifiers

• 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.

ناظر حالت پیشرفته برای کنترل ولتاژ DC-Link مبدل های سه فاز ای سی – دی سی

An Enhanced State Observer for DC-Link Voltage Control of Three-Phase AC/DC Converters

• 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

ناظر حالت پیشرفته برای کنترل ولتاژ DC-Link مبدل های سه فاز ای سی – دی سی

An Enhanced State Observer for DC-Link Voltage Control of Three-Phase AC/DC Converters

• 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.

پیاده سازی کنترل کننده منطق فازی و کنترل کننده PID برای یک موتور DC کدگذار- “یک مطالعه موردی برای خودروی هدایت شده خودکار”

Implementing Fuzzy Logic Controller and PID Controller to a DC Encoder Motor – “A case of an Automated Guided Vehicle”

چکیده
1- مقدمه
2- توصیف مسئله و روش شناسی
2-1 توصیف مسئله
2- روش شناسی
3- مدلسازی و شبیه سازی ریاضی
3-1 تابع انتقال سیستم
3-2 تحلیل حالت پایدار سیستم
3-3 تحلیل گذرای سیستم
3-4 شبیه سازی کنترل کننده PID با استفاده از الگوریتم Ziegler-Nichols
4- پیاده سازی کنترل کننده منطق فازی
5- نتایج و بحث
6 نتیجه گیری مبتنی بر نتایج

چکیده
به منظور کاهش زمان ناآماد (مدت زمان از کارافتادگی) و زمان تدارک, کار کردن AGV با سرعت ثابت یا RPM در کارخانه ضروری است. کنترل کننده منطق فازی و کنترل کننده PID برای به دست آوردن RPM ثابت در AGV به کار برده می شوند. AGV شامل موتور DC جاروبکدار با کدگذار، درایور موتور، میکروکنترلر و باتری می باشد. کدگذار به شکل موقعیت شفت, به میکروکنترلر فیدبک می دهد. میکروکنترلر, خطا در سیستم را بر اساس پارامترهای تعریق شده توسط الگوریتم ها کاهش می دهد. فاز اول مقاله، اطلاعات مختصری در مورد سخت افزار، نرم افزار و الگوریتم ها ارائه می دهد. در فاز دوم مقاله، روش شناسی پیاده سازی الگوریتم به سیستم نشان داده شده است. در فاز نهایی مقاله، نتایج و بررسی ها بر اساس الگوریتم های کاربردی ذکر شده است. مقایسه بین کنترل کننده PID و کنترل کننده PID فازی نیز نشان داده شده است. الگوریتم های Ziegler-Nichols برای پیدا کردن پارامترهای PID استفاده می شود. MATLAB simulink و جعبه ابزار منطق فازی برای شبیه سازی استفاده می شوند. میکروکنترلر Arduino برای پذیرش بازخورد داده شده توسط کدگذار و کنترل سرعت موتور استفاده می شود. در پوسته یک مهره، این استراتژی های کنترل به AGV کمک می کنند تا با RPM ثابت و با زمان استقرار، خطای حالت پایدار و اورشوت کاهش یافته کار کند.
1- مقدمه
در این مقاله، روش شناسی پیاده سازی الگوریتم کنترل PID و الگوریتم کنترل منطق فازی را برای راه اندازی AGV در سرعت ثابت نشان داده شده است. برای دستیابی به سرعت ثابت AGV، سرعت یک موتور DC با استفاده از الگوریتم های فوق الذکر کنترل می شود [1]. شکل 1, بلوک دیاگرامی یک سیستم را نشان می دهد که در آن کدگذار به عنوان عنصر بازخورد استفاده می شود. موتور به عنوان یک کارخانه در نظر گرفته شده و Arduino (کنترل کننده منبع باز) به عنوان یک کنترل کننده استفاده می شود. نقطه تنظیم در شکل RPM است و خروجی در شکل وضعیت شفت موتور است [2]. پارامترهای PID با استفاده از الگوریتمZiegler Nichols یافت می شوند. فرایند منطق فازی به سه قسمت تقسیم می شود. بلوک دیاگرام منطق فازی در شکل 4 نشان داده شده است. با توجه به نقطه مرجع، اولین فازی سازی اتفاق می افتد. موتور تداخلی در تصویر بین فرآیند فازی سازی و فازی زدایی می آید [3-5]. 1) فازی سازی که داده های اندازه گیری شده را (به عنوان مثال RPM موتور, 200 است) را به داده های لفظی تبدیل می کند (به عنوان مثال, موتور, بسیار کند است). پس از پایان فرايند فازي سازي، قوانين فازي را مي توان به کار برد [4]. 2) موتور تداخل که انسجام و تحلیل مناسب را برای یک شبیه سازی خروجی فراهم می کند. 3) فازی زدایی, خروجی را بر اساس تابع عضویت و قواعد تعریف شده ارائه می کند [5] [13].

Abstract

It becomes essential to run AGV at a constant speed or RPM in the plant to reduce downtime and lead time. Fuzzy logic controller and PID controller are applied to achieve constant RPM in AGV. AGV contains DC brushed motor with encoder, motor driver, microcontroller and battery. Encoder gives feedback to microcontroller in the form of shaft position. Microcontroller reduces error in the system based on the parameters defined by the algorithms. The first phase of the paper gives brief information about the hardware, software and the algorithms. In the second phase of the paper, methodology for implementing the algorithm to the system is shown. In the final phase of the paper, results and discussions are mentioned based on the applied algorithms. Comparison between PID controller and fuzzy PID controller is also shown. Ziegler-Nichols Algorithms is used to find PID parameters. MATLAB simulink and fuzzy logic tool box are used for simulation. Arduino Microcontroller is used to accept the feedback given by the encoder and to control the speed of motor. In a nut shell, these control strategies help AGV to run at a constant RPM with reduced settling time, steady state error and overshooting.

1- Introduction

The present work demonstrates the methodology for implementing PID control algorithm and Fuzzy logic control algorithm to run AGV at a constant velocity. To achieve constant velocity of AGV, speed of a DC motor is controlled using above mentioned algorithms [1]. Fig. 1 shows the block diagram of a system, in which encoder is used as a feedback element. Motor is considered as a plant and Arduino (open source controller) is used as a controller. Set point is in the form of RPM and output is in the form of shaft position of the motor [2]. PID parameters are found using Ziegler Nichols algorithm. Fuzzy logic process is divided the three parts. Fuzzy logic Block diagram is shown in fig. 4. According to the reference point, first Fuzzification takes place. Interference engine comes in the picture between Fuzzification and Defuzzification process [3-5]. 1). Fuzzification which converts the measured data (e.g. RPM of the motor is 200) into rhetorical data (e.g. motor is too slow). Fuzzy rules can be defied after the Fuzzification process gets over [4]. 2). Interference Engine which provides appropriate coherence and analysis for an output simulation. 3). Defuzzification gives output on the basis of membership function and defined rules [5][13].