کنترل کننده منطق فازی نوع PID برای سیستم یاتاقان مغناطیسی فعال

PID-type fuzzy logic controller for active magnetic bearing system

چکیده
1. مقدمه
2. توصیف شناسایی مدل و سیستم
3. طراحی کنترلر فازی نوع پی آی دی
4. تنظیم فاکتورهای مقیاس‌بندی با استفاده از MOGA
5. پیاده‌سازی کنترلر فازی طراحی‌شده
6. نتیجه
منابع

چکیده
این مقاله به توصیف طراحی یک کنترل‌کننده‌ی منطق فازی از نوع پی آی دی (PID-FLC) و کاربرد آن در تثبیت یک سیستم یاتاقان مغناطیسی فعال (AMB) می‌پردازد. PID-FLCی پیشنهادشده، با ادغام یک کنترلر منطق فازی نوع پی دی و یک کنترل منطق فازی نو پی آی، حاصل می‌شود. از یک الگوریتم ژنتیک چندهدفه (MOGA) به منظور تعیین عوامل مقیاس‌بندی مقادیر ورودی و خروجی PID-FLC استفاده می‌شود. سپس کنترلر طراحی‌شده، در C کدگذاری می‌شود و در زمان واقعی روی یک کارت پردازشگر سیگنال دیجیتال (دی اس پی)، پیاده‌سازی می‌شود. نتایج حاصل از PID-FLC با نتایج حاصل از یک کنترلر نوع تاخیر-تقدم متعارف و کنترلر آنالوگ آنبورد سیستم، مقایسه می‌شود. طراحی کنترلرها بر مبنای روش‌های کلاسیک، خصوصاً برای سیستم‌هایی که مدل مرتبه‌بالا دارند، ممکن است خسته‌کننده باشد. در مقایسه، طراحی کنترلر PID-FLC فقط نیازمند تغییر برخی فاکتورهای مقیاس‌بندی در لوپ کنترل است و به این ترتیب، بسیار ساده‌تر از روش‌های طراحی کلاسیک است. نتایج تجربی نیز، عملکرد ارتقایافته و استواری این سیستم را تحت کنترل PID-FLC را با وجود اختلال، تایید کرده است.

2. توصیف شناسایی مدل و سیستم
سیستم تحت بررسی، یک محور است که حاوی دو جفت یاتاقان مغناطیسی در دو سوی خود است. این را می‌توان بصورت یک سیستم چهار ورودی و چهار خروجی نشان داد. تصویر 1، نماهای فوقانی و جلویی ستاپ آزمایشی را نشان داده‌اند. این سیستم، چهار جفت تقویت‌کننده‌ی جریان خطی (هر جفت برای هر محور یاتاقان شعاعی) و چهار جبرانساز پیشفاز آنالوگ داخلی بکار برده است تا بطور مستقل محورهای یاتاقان شعاعی را کنترل کند. در این مقاله، طرحی ارائه می‌دهیم که در آن کنترلر آنالوگ آنبورد را می‌توان با کنترلر دیجیتال جایگزین کرد. مدلی از سیستم یاتاقان مغناطیسی MBC500، فقط برای شبیه‌سازی پویا و طراحی کنترلر متعارف شناسایی خواهد شد، چراکه طراحی FLC نیازمند مدل سیستم نیست. چون سیستم یاتاقان مغناطیسی، ناپایدار لوپ‌باز است، یک فرایند شناسایی سیستم لوپ‌بسته مورد نیاز است. یک فرایند شناسایی سیستم لوپ‌بسته‌ی دومرحله‌ای، بکار می‌رود تا مدلی را برای سیستم یاتاقان مغناطیسی، شناسایی شود. جزئیات آزمایش پاسخ فرکانسی و فرایند شناسایی سیستم، در رفرنس 14 آمده است. با استفاده از دیتای آزمایشی گردآوردی‌شده، مدلی از یاتاقان مغناطیسی بدست آمده و در رفرنس 1 ارائه شده است. بزرگی پاسخ فرکانسی که بصورت آزمایشی گردآوری شده است، در تصویر 2 نیز قابل مشاهده است. اما در این مقاله، فقط مدل نخستین کانال برای طراحی کنترلر متعارف و شبیه‌سازی پویای سیستم AMB بکار می‌رود

دو رزونانس را می‌توان در پاسخ فرکانس نخستین کانال (تصویر 2) مشاهده کرد. چون مجموعاً مدل مرتبه‌چهارم مورد نیاز است تا دو حالت رزونانس مدلسازی شوند، آنرا می‌توان از تصویر 3 استنتاج کرد که در آن، مدل‌های با مرتبه‌ی کمتر از پنج، نمی‌توانند نیروگاه واقعی را دقیقاً مدلسازی کنند. بعلاوه، هرچه مدل از مرتبه بالاتری برخوردار باشد، طراحی کنترلر متعارف نیز دشوارتر است. هدف نهایی در اینجا، یافتن مدلی از سیستم واقعی است که تا حد امکان ساده باشد و در عین حال بتواند تمام مشخصات ضروری نیروگاه را در خود لحاظ کرده باشد. بنابراین، یک مدل مرتبه ششم، جهت مدلسازی حالت بدنه‌ی سفت و بدنه‌ی خم‌شونده، با تابع تبدیل مرتبه دوم و چهارم، انتخاب می‌شود.

3. طراحی کنترلر فازی نوع پی آی دی
به منظور کاهش تعداد قواعدی که در کنترلر فازی سه‌ورودیِ نوع پی آی دی بکار می‌روند، دو ساختار FLCی نوع سوگنو که در تصویر 4 ملاحظه می‌کنید، در این مقاله استفاده شده است. در واقع، کنش پی آی دی به یک بخش PI-FLC و یک بخش PD-FLC تفکیک می‌شود. سپس خروجی‌های این دو کنترلر فازی، افزوده می‌شوند تا یک PID-FLC تهیه شود. همانطور که از تصویر 4 می‌توان مشاهده کرد، چهار پارامتر باید با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی تنظیم شوند. یعنی GE فاکتور مقیاس‌بندی خطای ورودی، GCE نرخ ورودی تغییر فاکتور مقیاس‌بندی خطا، GCU فاکتور مقیاس‌بندی خروجی PI-FLC و GU فاکتور مقیاس‌بندی خروجی PD-FLC است.

کنترل غیرمتمرکز و جبران منصفانه کاهش بار برای جلوگیری از خرابی های آبشاری در یک شبکه هوشمند

Decentralized control and fair load-shedding compensations to prevent cascading failures in a smart grid

چکیده
مقدمه
بیان مسئله
مدل جریان برق اکتیو
مسئله بهینه‌سازی بار زدایی
عدالت بار زدایی
الگوریتم غیرمتمرکز بار زدایی منصفانه
مشخصات تجهیزات
بار زدایی با استفاده از مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده
عدالت بار زدایی غیرمتمرکز
مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده و پیاده‌سازی آن
جبران‌سازی بار با استفاده از مفهوم شبکه باقی‌مانده
تشریح مطالب و نتایج تجربی
شبکه استاندارد IEEE با 30 باس و پارامترهای آن
مشاهدات و نتایج
نتیجه‌گیری و اقدامات آتی
منابع

چکیده
شواهد نشان می‌دهد که احتمال کم پیشامد خط (قطعی خط) در شبکه‌های برق ممکن است باعث وقوع خاموشی‌های گسترده ناشی از شکست‌های پی‌درپی (خاموشی‌های متوالی) شود. با توجه به توسعه فناوری‌های جدید و افزایش تعداد روزافزون شرکت‌کنندگان ناهمگن ، یک شبکه برق مدرن یا هوشمند باید بتواند با انجام دائم خودترمیمی اختلالات درونی‌اش را رفع کند تا احتمال پیشامد غیرقابل‌پیش‌بینی را تشخیص داده و علاوه بر جلوگیری از وقوع پیشامد، پاسخ مناسبی برای آن داشته باشد و خود را بازیابی نماید. در این مقاله علاوه بر موضوعات فوق به چگونگی جلوگیری از وقوع خاموشی‌های متوالی از طریق بار زدایی (جدا شدن از شبکه) شرکت‌کنندگان ناهمگن شبکه برق پرداخته می‌شود. برای بار زدایی منصفانه به روش غیرمتمرکز الگوریتمی پیشنهاد می‌شود، در این الگوریتم نیاز است که مصرف‌کننده فقط به وضعیت کاری خود و ارتباطش با مصرف‌کنندگان هم‌جوار نظارت داشته باشد. الگوریتم بار زدایی منصفانه با استفاده از مکانیسم بازخورد جاسازی‌شده (تعبیه‌شده)، می‌تواند بر اساس معیار عدالت نسبی (و بدون اطلاع از هزینه‌های بار زدایی شرکت‌کنندگان) مقدار جبران‌سازی حاشیه‌ای را برای هر مصرف‌کننده به صورت زمان‌حقیقی (خیلی سریع و بدون وقفه) تعیین کند. این جبران‌سازی می‌تواند به ژنراتورها (مولدین یا تولیدکنندگان برق) و مصرف‌کنندگان انگیزه کافی دهد تا به هنگام وقوع پیشامد خط مشارکت فعالی در کاهش بار داشته باشند. درنهایت مشخصات الگوریتم بار زدایی از طریق انجام یک تحقیق تجربی بر روی شبکه برق استاندارد IEEE با 30 باس ارزیابی می‌شود. این مقاله بینش جدیدی را در زمینه برنامه‌ریزی اضطراری و بهبود طراحی شبکه‌های هوشمند خودترمیم ارائه می‌کند.

الگوریتم غیرمتمرکز بار زدایی منصفانه
درواقع فناوری‌های ارتباطی پیشرفته در شبکه هوشمند، این امکان را فراهم می‌کند تا باس‌های قدرت بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و قابلیت اطمینان شبکه را حفظ کنند. بنابراین، در این مقاله فرض می‌کنیم که یک تجهیز هوشمند با قابلیت محاسباتی معین در هر گره شبکه G(V, E) وجود دارد. هر تجهیز پروفایل خود را از طریق ارتباط با تجهیزات مجاور خود به‌روز می‌کند و متناسب با بقیه تجهیزات مقدار بار زدایی یا جداسازی مولد را در زمان احتمال وقوع قطعی تعیین می‌کند.

مشخصات تجهیزات
پروفایل (مشخصات) تجهیز iام شامل دو جزء (〖AS〗_i,〖AL〗_i) و (〖MUG〗_i (.),〖MUL〗_i (.)) است، از مؤلفه اول برای تعیین حداکثر میزان بار زدایی استفاده می‌شود که آن تجهیز می‌تواند انجام دهد و کاربرد مؤلفه دوم برای بازیابی حداکثری بار در زمان وقوع پیشامد خط است. برای پاسخ‌دهی سریع به پیشامد خط در زمان‌های مختلف و هر نقطه از شبکه برق، تجهیزات باید وضعیت شبکه را به صورت زمان‌حقیقی (همیشگی و هماهنگ) نظارت کنند. برای تجهیز i، 〖AS〗_i را به عنوان توان موجودی در نظر می‌گیریم که می‌تواند توسط i و تجهیزات مجاور بالادست آن کاهش یابد، 〖AL〗_i بار موجودی که می‌تواند توسط i و تجهیزات مجاور پایین‌دست آن جداسازی شود. علاوه بر این، از عبارات زیر برای تجهیزات مجاور بالادست و پایین‌دست iام استفاده می‌شود:

فرض کنيد که قبل از وقوع پیشامد خط، شبکه پایدار است. به عبارت ديگر، جريان برق محدوديت‌هاي انتقال هر شاخه و همچنين محدوديت بارگیری هر گره را نقض نکرده است. D ̂_i بیانگر توان تولیدی (اگر D ̂_i>0) یا مصرفی (اگر D ̂_i<0) توسط تجهیز iام است. بنابراین مقادیر 〖AS〗_i و 〖AL〗_i به این صورت محاسبه می‌شوند، اگر i هیچ تجهیز مجاوری در بالادست خود نداشته باشد، 〖AS〗_i=D ̂_i، و اگر i هیچ تجهیز مجاوری در پایین‌دست نداشته باشد، 〖AL〗_i=D ̂_i. برای سایر تجهیزات (مثلا l) مقادیر 〖AS〗_i و 〖AL〗_i به صورت زیر تعیین می‌شوند:

مدل ردیابی نقطه حداکثر توان مبتنی بر پیش بینی برای کاربرد فتوولتائیک متصل به شبکه با استفاده از یک اینورتر Z-Source

Model Predictive Based Maximum Power Point Tracking for Grid-tied Photovoltaic Applications Using a Z-Source Inverter

چکیده
1 مقدمه
2 زمینه‌کاری
3 پیش‌بین مدل مبتنی بر MPPT پیشنهادی
4 نتایج آزمایش و بحث
5 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
این مقاله یک مدل پیش‌بینی مبتنی بر روش ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای یک سیستم استخراج انرژی مبتنی بر یک وارونگر مرتبط با شبکه تک مرحله‌ای را ارائه می‌دهد. ابتدا یک بررسی مختصر از وارونگرهای Z-Source ، روش‌های MPPT و کنترل پیش‌بین مدل (MPC) را ارائه می‌دهد. سپس پیش‌بین مدل مبتنی بر روش MPPT پیشنهادی را معرفی می‌کند. در نهایت، نتایج تجربی را برای تأیید پیامدهای تئوریکی ارائه می‌دهد

2. زمینه‌کاری
الف. وارونگرهای امپدانس- منبع
شبکه‌های امپدانس را می‌توان در طیف گسترده‌ای از کاربردهای تبدیل توان برای ارائه یک ابزار منعطف تبدیل میان انواع مختلف منبع‌ها و بارها بکار گرفت [19-22]. یک وارونگر امپدانس- منبع ساده که در منابع [9، 12، 13، 23 و 24] به عنوان وارونگر منبع- Z (ZSI) ذکر شده است، به عنوان رابط استخراج PV در این مقاله بکار برده شده است. مشخصه متمایز یک ZSI ظرفیت آن در تسهیل وضعیت‌های سوئیچ کردن شلیک از میان برای ارتقاء ولتاژ خروجی است. در حالت‌های شلیک از میان هر دو سوئیچ در یک انتهای ورانگر به طور همزمان روشن می‌شوند. به دلیل گنجاندن وضعیت‌های شلیک از میان، کنترل ZSIها به راهبردهای نوسان جدید نیاز دارد. راهبردهای مختلف نوسان جدید براساس روش نوسان وسعت مثبت (PWM) برای ZSIها بعدتر در منابع [9، 25، 26] پیشنهاد شده‌اند. سه راهبرد نوسان قابل توجه برای ZSIها عبارتند از تقویت ساده، تقویت بیشینه و تقویت ثابت. در این مقاله راهبرد تقویت ساده برای تولید سیگنال‌های سوئیچ برای ZSI شکل 3 انتخاب شده است.

راهبرد نوسان تقویت ساده مشابه حامل مبتنی بر PWM قدیمی عمل می‌کند و بهره ولتاژ آن بصورت زیر بدست می‌آید،
99 که M شاخص نوسان، B فاکتور تقویت امپدانس- شبکه، V_ac دامنه ولتاژ خروجی وارونگر (برابر ولتاژ فاز اوج شبکه وقتی که به شبکه متصل باشد) و V_0 ولتاژ dc-پیوند است. فاکتور تقویت B بصورت زیر بدست می‌آید [26]،

ب. تکنیک‌های MPPT
همگرایی سریع، موج‌دار شدن کم توان در MPP، ردیابی درست و صحیح MPP از خصوصیات مطلوب یک تکینک MPPT به شمار می‌آیند. الگوریتم‌ها، معماری‌ها و مکانیزم‌های مختلف برای ردیابی MPP یک ماژول PV در متون دو دهه گذشته پیشنهاد شده‌اند. برخی از روش‌های معروف MPPT عبارتند از: الگوریتم ، شمای ، تکنیک ، الگوریتم P&O، الگوریتم هدایتی افزایشی و کنترل ولتاژ مدار باز کسری (V_0c) . در این کار، ایده پشت الگوریتم P&O به عنوان زمینه‌های توسعه پیش‌بین مدل جدید براساس تکنیک MPPT استفاده شده است که بازده استخراج انرژی بهتری را نمایان می‌کند و می‌تواند در برابر وضعیت‌های محیطی پویا بطور مؤثر احاطه می‌کند.

ج. MPC برای مبدل‌های الکترونیک توان
مبدل‌های الکترونیک توان سیستم‌های غیرخطی با تعداد مشخص دستگاه‌های سوئیچ هستند که باید براساس اهداف و محدودیت‌های عملیاتی دقیق کنترل شوند. کنترل مبدل‌های الکترونیک توان با خصوصیات ذکر شده نیازمند شماهای کنترل ماهرانه است. همین طور، تکنیک MPC که جدیداً به عنوان یک راهبرد کنترل جدید امیدوارکننده برای کنترل سامانه‌های الکترونیک توان ظهور کرده است. تکنیک‌های MPC در مقایسه با شماهای کنترلی کلاسیک یک پاسخ دینامیک سریع یا یک حاشیه پایداری زیاد ارائه می‌دهد که موجب می‌شود برای کار کردن MPPT سیستم‌های PV تحت شراط محیطی دینامیک مناسب باشند.

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

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

چکیده

1. مقدمه

2. سیستم فتوولتاییک متصل به شبکه

3. آنالیز عددی

3.1. توصیف سیستم

3.2 آنالیز ولتاژ حالت پایا

3.3 نتایج شبیه سازی برای کیفیت توان

1. گذر از خطا

2. اتصال-کوتاه شبکه بدون نیروگاه برق فتوولتاییک (PVPP)

3. اتصال-کوتاه شبکه با PVPP

4. شبیه سازی STATCOM با شبکه انتقال در مدت اتصال-کوتاه

4.بحث

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

آنالیز پایداری ولتاژ شبکه انتقال با درجه بالای یکپارچه سازی فتوولتاییک (PV) به دلیل تولیدهای تصادفی سیستم خورشیدی، یک مشکل چالش برانگیز است. پایدارسازی توان خروجی یک معیار مهم برای تعیین درجه نفوذ فتولتاییک در شبکه های توزیع فعال، با درنظر داشتن قابلیت بارگیری، است. این مقاله استراتژی تنظیم ولتاژ موثر برای سیستم انتقال را با استفاده از ماژول STATCOM به منظور برطرف کردن افت و جنبه های تاثیر بر پایداری ولتاژ در شبکه انتقال، توصیف می کند. این مقاله همچنین تاثیر سیستم کنترل STATCOM بر جلوگیری کردن ترکیب ولتاژ تزریق STATCOM و هارمونیک ها از دستیابی به جبران ولتاژ خالص، مورد تحلیل قرار می دهد. سیستم آزمایش تحت آنالیز پیشنهادی، شبکه قدرت توزیع تونسی با 53-شین (باس) که با نیروگاه فتوولتاییک خورشیدی 12 مگاواتی ادغام می شود، می باشد. نتایج شبیه سازی اضافه شدند تا بازدهی روش کنترل پیشنهادی را برای ارتقای کیفیت سیستم برق بر مبنای کد شبکه تونسی نشان دهد. بررسی پایداری ولتاژ نشان می دهد که رفتار دینامیکی ولتاژ به شدت به ظرفیت مدار کوتاه شبکه قدرت در نقطه ادغام فتوولتاییک بستگی دارد. 

1. مقدمه 

در حال حاضر، شبکه های توزیع تنها برای سرویس شعاعی طراحی می شوند، با ایستگاه های قدرت متمرکز که برق را برای تحویل شبکه ها در فاصله های زیاد فراهم می کنند. با این وجود، بدلیل اینکه مولدهای پراکنده و غیرمتمرکز تدریجا به سیستم های توزیع برق اضافه می شوند، شبکه های توزیع دچار تغییرات چشمگیری می شود. منابع تجدیدپذیر انرژی سهم بزرگی را در سبک پراکنده تولید، که اخیرا به شدت رو به افزایش بوده، در طول چند سال گذشته و خصوصا قرن 21 به خود اختصاص داده اند. مقدار قابل توجهی از این سبک پراکنده تولید، با کمک منابع انرژی تجدیدپذیر تامین می گردد. در این سیستم های تولید،  منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده، پیل های سوختی، برق آبی، خورشیدی و بادی، پتانسیل و قابلیت امیدوار کننده ای را نشان داده اند [2].

5. نتیجه گیری

این مقاله تاثیر ادغام و یکپارچه سازی فتوولتاییک بر پایداری ولتاژ شبکه توزیع با 53 شین را بررسی نمود. بازدهی و کیفیت ولتاژ در سیستم فتوولتاییک به دلیل ناپایداری ولتاژ در سیستم متصل به شبکه، افت پیدا می کند. برای غلبه بر این مشکل، STATCOM برای بهبود بخشیدن به کیفیت توان و پایداری ولتاژ سیستم قدرت تحت سناریوهای مختلف بر اساس کد شبکه تونسی پیاده‌سازی شده است. STATCOM جایگزین های بهتری بمنظور افزایش حاشیه پایداری ولتاژ استاتیک و قابلیت انتقال توان می دهد. STATCOM همچنین اجرا شد تا توان PQ تزریق شده به شبکه انتقال قدرت را تنظیم نماید. در این مقاله، ما همچنین بعضی مدل‌های مناسب برای STATCOM در آنالیز حالت پایا را همراه با بحثی دقیق و موشکافانه ارایه کردیم. بنابراین، ما یک روش برای شناسایی مکان بهینه افزاره های FACTS بدست آورده ایم. معادلات مربوطه نیز مشتق شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بهبود معناداری در این پارامترها و پایداری حالت پایای سیستم با گنجاندن STATCOM بوجود می آید.

Abstract

Analysis of voltage stability of transmission network with high photovoltaic (PV) integration is a challenging problem because of the stochastic generation of a solar system. Stabilization of the output power is an important criterion for determining the degree of penetration of PV in active distribution networks, considering loading capability. This article describes the effective voltage regulation strategy for the transmission system using the STATCOM module to resolve the drop and the effect aspects on the voltage stability in the transmission network. This paper analyzes also the influence of the STATCOM control system on preventing the combination of injection voltage STATCOM with harmonics from achieving pure voltage compensation. The proposed test system under analysis is the 53-Bus Tunisian distribution power network integrating 12 MW solar PV plant. Simulation results are added to demonstrate the efficiency of the proposed control technique for enhancing the power system quality based on the Tunisian grid code. Investigation of voltage stability shows that the dynamic behavior of the voltage depends strongly on the short circuit capacity of the power network at the point of PVs integration.

1. Introduction

Currently, Distribution grids are solely designed for radial service, with large centralized power stations providing power to the delivery of networks over long distances. However, as decentralized and distributed generators with smaller capacities are added gradually to the electricity distribution system, it undergoes dramatic changes. Renewable sources of energy have appropriated a large share in the recently proliferating distributed mode of generation during the past few years, and especially in the 2000 s. A major chunk of this recent distributed mode of generation are contributed by renewable sources of energy. In such generation systems, renewable sources like biomass, fuel cells, hydroelectric, solar and wind have demonstrated promising potential and viability [2].

5. Conclusion

This paper investigated the influence of photovoltaic integration on the voltage stability of the 53-Bus distribution grid. Efficiency and quality of voltage in PV system degrades due to instability in voltage in Grid connected system. To overcome this problem, the STATCOM is implemented for improving the power quality and the power system voltage stability under various scenarios based on the Tunisian grid code. STATCOM contributes better alternatives to increases static voltage stability margin and power transfer capability. STATCOM is also implemented to regulate the injected P-Q power to the power transmission network. In this paper, we also presented some appropriate models for the STATCOM in the steady-state analysis and with a rigorous discussion. Thus, we have derived a technique for identifying optimal placement of FACTS devices. The related equations are also derived. Simulation results show that there is a significant improvement of these parameters and steady-state stability of the system with insertion of STATCOM.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

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.

مروری بر مدل سازی پارامتری و روش های تشخیص هدف رادار با داده های محدود

An Overview of Parametric Modeling and Methods for Radar Target Detection With Limited Data

چکیده
I. مقدمه
II. تشخیص پارامتری در رادار آرایه فازی
III. تشخیص پارامتری در رادارهای MIMO توزیع شده
IV. تشخیص پارامتری در رادار غیر فعال
V. نتیجه گیری
سپاسگزاری
منابع

چکیده

این مقاله به بررسی نتایج اخیر در زمینه استفاده از مدل های پارامتری خود همبسته برای تشخیص تطبیقی هدف رادار می پردازد. به بیان دقیق تر، سه نوع سامانه راداری بررسی می گردد که شامل رادار آرایه فازی با چندین گیرنده و فرستنده هم مکان، رادار چند ورودی چند خروجی توزیع شده (MIMO) با گیرنده ها و فرستنده های گسترده و مکانمند و رادار غیر فعال می شوند. رادارهای غیر فعال با نام فرستنده های مغتنم (IO ها) شناخته می شوند که از منابع موجود بهره می برند. این رادارها در بسیاری از زمینه های نظامی و غیر نظامی کاربرد دارند. در هر سه مورد رادار بیان شده، ما به بررسی این موضوع می پردازیم که چگونه فرآیندهای AR را می توان برای مدل سازی دقیق همبستگی سیگنال بنیادی و برآورد کارآمد آن از داده های محدود به کار برد. با این کار، تشخیص موثر هدف در محیط های پیچیده ناهمگون، در زمانی که محدودیت داده وجود دارد، امکان پذیر می شود. با استفاده از داده های شبیه سازی شده و آزمایشی، عملکرد مدل پارامتری مورد نظر با کمک آشکارگرها نسبت به رویکردهای غیر پارامتری سنتی شرح داده خواهد شد.

I. مقدمه

مدل سازی پارامتری در طراحی و تحلیل سامانه های راداری به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است (مانند (1)-(10)). این مورد از مدل های فیزیکی یا آماری متشکل از چند پارامتر محدود استفاده می کند که در نمایش و پردازش سیگنال توابع رادار کاربرد دارند. از سوی دیگر، مدل های پارامتری مختلفی برای برنامه های راداری وجود دارد مانند نظریه هندسی مدل پراش (1)، مدل مارکوف مخفی (2)، مدل ترکیب گاوسی (3) و مدل خود هبستگی (AR) (4)-(10) و غیره. مدل AR اقدامات پژوهشی گسترده را در زمینه تشخیص هدف رادار به خود جلب کرده است زیرا هم متناسب با مشاهدات گاوسی و هم غیر گاوسی می باشد. علاوه بر این، برآورد پارامتری مدل AR نسبتا ساده است که معمولا شامل حل معادلات خطی سامانه می شود.

V. نتیجه گیری

در این مقاله پژوهشی، ما نشان دادیم که فرآیندهای AR را می توان برای مدل سازی آشوب و سیگنال منبع نامعلوم به کار برد و نیاز به داده های آموزشی برای تشخیص موثر هدف را کاهش داد. تفاوت های مختصری در بکارگیری مدل سازی پارامتری در حل مسائل مختلف تشخیص رادار وجود دارد. به بیان دقیق تر، در رادار آرایه فازی، اختلال به عنوان یک فرآیند AR چند کاناله مدل سازی می شود. در رادار MIMO توزیع شده، مجموعه ای از فرآیندهای AR مقیاس پذیر مستقل برای مدل سازی آشوب مشاهده شده در جفت های مختلف Tx-Rx مورد استفاده قرار می گیرند که قادرند نوسانات را در ساختار آشوب و سطح توان بین زوایای کاوش- مشاهده مختلف ثبت کنند. در نهایت، در رادار غیر فعال، سیگنال IO نامعلوم به عنوان یک فرآیند احتمالی با عضو همبسته در نظر گرفته می شود که می توان آن را با مدل AR ارائه کرد. در تمام موارد، ما نشان داده ایم که مدل سازی AR می تواند بهبود عملکرد قابل ملاحظه ای را در مقایسه با روش های غیر پارامتری سنتی و علی الخصوص زمانی که محدودیت در داده های آموزشی وجود دارد، ارائه کند.

Abstract

This article provides a survey of recent results on exploiting parametric auto-regressive (AR) models for adaptive radar target detection. Specifically, three types of radar systems are considered, including phased-array radar with multiple co-located transmitters and receivers, distributed multi-input multi-output (MIMO) radar with widely and spatially separated transmitters and receivers, and passive radar which uses existing sources as illuminators of opportunity (IOs). These radar systems are of significant interest for a wide range of military and civilian applications. For each of the three types of radars, we discuss how AR processes can be employed to succinctly model the underlying signal correlation and efficiently estimate it from limited data, thus enabling effective target detection in complex non-homogeneous environments when training data is limited. We illustrate the performance of such parametric model assisted detectors relative to conventional non-parametric approaches by using computer simulated and experimental data.

I. INTRODUCTION

Parametric modeling is frequently used in the design and analysis of radar systems (e.g., [1]–[10]). It employs physical or statistical models consisting of a finite number of parameters that are useful in the representation and processing of a signal for radar functions. There are many parametric models available for radar applications, e.g., geometrical theory of diffraction model [1], hidden Markov model [2], compound Gaussian model [3], and auto-regressive (AR) model [4]–[10], etc. The AR model has attracted extensive research efforts for radar target detection since it can fit both Gaussian and non-Gaussian observations. In addition, parameter estimation of the AR model is relatively simple, which usually involves solving a system of linear equations.

V. CONCLUSION

In this survey article, we have shown that AR processes can be employed to model the clutter and unknown source signal to reduce the requirement of training data for effective target detection. There are some subtle differences in applying parametric modeling in solving different radar detection problems. Specifically, in phased-array radar, the disturbance is modeled as multi-channel AR process. For distributed MIMO radar, a set of independent scalar AR processes are used to model the clutter observed at different Tx-Rx pairs, which are capable of capturing the variations in both clutter structure and power level across different probing-observing angles. Finally, for passive radar, the unknown IO signal is treated as an element-correlated stochastic process, which can be represented by an AR model. In all cases, we have demonstrated that AR modeling is able to bring significant performance improvement over conventional non-parametric methods, in particular when training data is limited.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مروری بر مدل سازی پارامتری و روش های تشخیص هدف رادار با داده های محدود

An Overview of Parametric Modeling and Methods for Radar Target Detection With Limited Data

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

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.

طرح عادلانه MAX-MIN برای کانال های تداخلی MIMO: رویکرد Minorization-Maximization

Max-Min Fairness Design for MIMO Interference Channels: a Minorization-Maximization Approach

چکیده
1- مقدمه
2- مدل سیستم و فرمولسازی مسئله
3- روش پیشنهادی
4- طراحی precoder در مواجهه با نامعلومی دانش پیشین
5- نتایج عددی
6- نتیجه
پیوست A
پیوست B
پیوست C
پیوست D

چکیده
ما در مورد طرح precoder خطی (beamformer) در یک کانال تداخلی چند خروجی_چند ورودی بحث می کنیم (MIMO-IC). هدف، طراحی ماتریس های کوواریانس انتقال است به منظور دستیابی به ابزار max-min ی که برای همه کاربران مناسب باشد. مشکل بهینه سازی مربوطه به طور کلی محدب نبودن و NP-hardاست. ما یک الگوریتم کارآمد بر اساس تکنیک minorization-maximization (MM) برای به دست آوردن راه حل های کیفی مسئله طراحی می کنیم. روش پیشنهاد شده برنامه محدب مخروطی مرتبه دوم را در هر تکرار حل می کند (SOCP) و به یک نقطه ثابت مسئله در شرایط عادی همگرا می شود. ما همچنین الگوریتم را به مواردی که در ماتریس های کوواریانس نوییزی یا اطلاعات وضعیت کانال (CSI) اختلالاتی وجود دارد، گسترش می دهیم. نتایج شبیه سازی، اثربخشی روش پیشنهادی را در مقایسه با رقیب اصلی آن نشان می دهد.
1- مقدمه
ما مسئله طرح precoder خطی در یک کانال تداخلی MIMO را در نظر می گیریم که در آن مجموعه ای از جفت های فرستنده-گیرنده با بیش از یک منبع مشترک (زمان یا فرکانس) ارتباط برقرار می کنند. ماتریس precoder می تواند برای بهبود عملکرد شبکه نرخ کل یا نرخ حداقل طراحی شده باشد (max-min fairness) نقطه نظر [16] – [1].
مسئله طرح فرستنده_گیرنده خطی در معیار max-min fairness به طور گسترده ای در نوشته های [10] – [1] مطالعه شده است. در [1] و [2]، مسئله کنترل قدرت در یک سیگنال max-min با معیار نرخ plus-noise تداخلی مورد مطالعه قرار گرفته است و مرزهای عملکرد الگوریتم های کنترل قدرت به دست آمده است. مشکل طراحی فرستنده precoder که نرخ حداقل را برای کاربران شبکه چند ورودی_یک خروجی (MISO) حداکثر می کند نیز در [6] – [3] مورد مطالعه قرار گرفته است. نویسندگان [7] بدترین حالت موضوع SINR را به یک محدودیت قدرت در ماتریس precoder طراحی در یک MIMO-IC افزایش دادند و نشان دادند که این مشکل می تواند با استفاده از بسته های بهینه سازی مخروطی استاندارد حل شود. نویسندگان [17] طرح precoder عادلانه max-min را در یک IC تک ورودی چند خروجی درنظر گرفتند(SIMO) و نشان دادند که این مشکل می تواند در زمان چند جمله ای حل شده باشد. در [8] نویسندگان مسئله عادلانه max-min در MIMO-IC را به عنوان مسئله پیدا کردن فرستنده_گیرنده بهینه جهانی که SINR مینیمم را برای تمام کاربران ماکزیمم می کند از نو طرح کردند. آنها نشان دادند که وقتی هر فرستنده (گیرنده) مجهز به بیش از یک آنتن باشد و هر گیرنده (فرستنده) مجهز به بیش از دو آنتن باشد، مسئله به شدت NP-hard است. برای مقابله با این مشکل آنها دو الگوریتم که مسئله NP-hard اصلی را به یک سری زیرمجموعه های محدب تجزیه می کند پیشنهاد دادند. در [9] و [10]، نویسندگان مسئله طراحی precoder خطی را برای MIMO-IC تحت یک معیار عادلانه max-min در نظر گرفتند و نشان دادند که وقتی حداقل دو آنتن در هر فرستنده و گیرنده وجود دارد ، مسئله به کلاس مسئله های NP-hard تعلق می گیرد. آنها الگوریتمی که راه حل تقریبی مشکل اصلی را محاسبه می کند پیشنهاد دادند. توجه داشته باشید که در کارهای فوق ماتریس های precoder برای مواردی که تعداد علامت ها در یک جریانی که به طور پیشین شناخته شده فرض شده است طراحی شده اند.
در این مقاله، طرح precoder تداخلی را برای حالت چند ورودی چند خروجی (MIMO) در نظر گرفتیم. هدف ما طراحی ماتریس کوواریانس انتقال (تعداد علامت های انتقالی که می توانند ناشناخته باشند) تحت یک معیار عادلانه max-min برای سیستم ها با استفاده از گیرنده های خطای مربع میانگین مینیمم خطی مرسوم (LMMSE)است. ما یک الگوریتم کارآمد محاسباتی مبتنی بر تکنیک Minorization-maximization (MM) 1 را برای به دست آوردن راه حل های کیفی مسئله طراحی پیشنهاد می کنیم. راه حل های به دست آمده نقاط ثابت مسئله در شرایط معمولی است. در مقایسه با [9] و [10]، ما بیشتر یک مورد اصلی را با طراحی ماتریس های کوواریانس precoder در نظر می گیریم، که به معنی تعداد مطلوبی از علامت ها در یک جریان است همچنین به عنوان یک نتیجه جانبی به دست آمده است. ما همچنین الگوریتم خود را به موردی که در آن عدم قطعیت در ماتریس کوواریانس نویز یا در CSI وجود دارد گسترش می دهیم.
بقیه مقاله به شرح زیر است: مدل سیگنال و سیستم همراه با مسائل مربوط به طراحی کوواریانس precoder max-min در بخش دوم شرح داده شده است. روش پیشنهادی برای طراحی کوواریانس های Precoder و به ویژه ماتریس های Precoder تحت معیار عادلانه max-min در بخش سوم باز شده است. طراحی Precoder تحت کوواریانس نویز و CSI ناقص در بخش چهارم در نظر گرفته شده اند. نتایج عددی در بخش پنج ارائه شده است و، در نهایت، نتیجه گیری در بخش ششم آورده شده است.

Abstract

We address the problem of linear precoder (beamformer) design in a multiple-input multiple-output interference channel (MIMO-IC). The aim is to design the transmit covariance matrices in order to achieve max-min utility fairness for all users. The corresponding optimization problem is non-convex and NP-hard in general. We devise an efficient algorithm based on the minorization-maximization (MM) technique to obtain quality solutions to this problem. The proposed method solves a second-order cone convex program (SOCP) at each iteration and converges to a stationary point of the problem under mild conditions. We also extend our algorithm to the case where there are uncertainties in the noise covariance matrices or channel state information (CSI). Simulation results show the effectiveness of the proposed method compared with its main competitor.

1- Introduction

We consider the linear precoder design problem in a MIMO interference channel in which a set of transmitter-receiver pairs communicate over a shared (time or frequency) resource. The precoder matrices can be designed to improve the network performance from a sum rate or minimum rate (max-min fairness) point of view [1]–[16].

The problem of linear transceiver design under the max-min fairness criterion has been widely studied in the literature [1]– [10]. In [1] and [2], the power control problem under a maxmin signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) criterion has been studied and performance bounds for power control algorithms have been obtained. The problem of designing the transmitter precoder that maximizes the minimum rate of users in a multiple-input single-output (MISO) network is also studied in [3]–[6]. The authors of [7] maximized the worst case SINR subject to a power constraint on the design precoder matrices in a MIMO-IC and showed this problem can be solved using standard conic optimization packages. The authors of [17] considered the max-min fairness precoder design in a single-input multiple-output (SIMO) IC and showed that this problem can be solved in polynomial time. In [8], the authors recast the max-min fairness problem in MIMO-IC as the problem of finding the globally optimal transceiver that maximizes the minimum SINR among all users. They showed that when each transmitter (receiver) is equipped with more than one antenna and each receiver (transmitter) is equipped with more than two antennas, the problem is strongly NPhard. To deal with the problem they proposed two algorithms which decompose the original NP-hard problem into a series of convex subproblems. In [9] and [10], the authors considered the problem of linear precoder design for MIMO-IC under a max-min fairness criterion and showed that when there are at least two antennas at each transmitter and receiver, the problem belongs to a class of NP-hard problems. They proposed an algorithm that computes an approximate solution to the original problem. Note that in the aforementioned works, the precoder matrices are designed for the cases in which the number of symbols in a stream is assumed to be apriori known.

In this paper, we consider the precoder design for multipleinput multiple-output (MIMO) interference channels. We aim to design the transmit covariance matrices (the number of transmitted symbols can be unknown) under a max-min fairness criterion for systems using the conventional linear minimum mean square error (LMMSE) receivers. We propose a computationally efficient algorithm based on the Minorizationmaximization (MM)1 technique to obtain quality solutions to this design problem. The obtained solutions are stationary points of the problem under mild conditions. Compared with [9] and [10], we consider a more general case by designing the precoder covariance matrices, which means that the optimal number of symbols in a stream is also obtained as a byproduct. We also extend our algorithm to the case where there are uncertainties in the noise covariance matrices or in the CSI.

The rest of the paper is organized as follows. The signal and system model along with the associated max-min precoder covariance design problem are described in Section II. The proposed method for designing the precoder covariances and , in particular, the precoder matrices under the max-min fairness criterion is derived in Section III. Precoder design under noise covariance uncertainty and imperfect CSI is considered in Section IV. Numerical results are provided in Section V and, finally, conclusions are drawn in Section VI.