مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119A Novel High-Efficiency Soft-Switching Structure for Induction Heatinارائه ساختار جدید گرمایش القایی با کلیدزنی نرم با بازدهی بالا153164faمحمدرضابنائيسجادقابلی ثانیخلیلمنفردی2018422In this paper, a novel structure and a control method to improve the performance of inductive heating circuits is proposed. In the presented structure, with the combination of the performance of a half-bridge resonant converter with voltage-boost capability, the reduction in output efficiency at low power and at high power is compensated to an acceptable level. The use of the low number of switches and diodes, the use of the high-quality capacitors with low capacities, good quality of the input current and also high power factor ensures the proper operation of the proposed converter. The switching of high frequency switches in the proposed structure is carried out as soft-switching where resulting in very low switching losses. In this converter, the design of the input filter in order to prevent the effects of electromagnetic interference has been prepared. Finally, to demonstrate the proposed structure operation, the simulation and experimental results are presented.در اين مقاله، یک ساختار جدید به همراه روش کنترلی، جهت بهبود عملکرد مدارات گرمایش القایی تشدیدی پیشنهاد شده است. در ساختار حاضر با ترکیب عملکرد یک مبدل نیمپل تشدیدی با قابلیت افزایندگی ولتاژ، کاهش بازدهی در توانهای پایین و همچنین در توانهای بالا، تا حد قابل قبولی جبران میشود. استفاده از تعداد کلیدها و دیودهای پایین، استفاده از خازنهای با کیفیت بالا و ظرفیت پایین، کیفیت مناسب جریان ورودی و همچنین ضریب توان بالا عملکرد مناسب مبدل پیشنهادی را تضمین میکند. کلیدزنی کلیدهای فرکانس بالا در ساختار پیشنهادی به صورت کلیدزنی نرم انجام گرفته است و در نتیجه تلفات ناشی از کلیدزنی بسیار پایین است. در این مبدل، طراحی فیلتر ورودی جهت جلوگیری از تأثیرات تداخل الکترومغناطیسی انجام شده است. در نهایت، جهت نمایش عملکرد ساختار پیشنهادی، نتایج شبیهسازی و تجربی ارائه شده است.http://ijece.org/fa/Article/Download/28692مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Modeling and Reliability Evaluation of Magnetically Controlled Reactor based on the Markov Process Techniqueمدلسازی و ارزیابی قابلیت اطمینان راکتور کنترلشونده مغناطیسی مبتنی بر روش زنجیره مارکوف165176faمرتضیحقشناسرحمتاللههوشمند2018826Controlled reactors as one of the flexible AC transmission systems play an important role in the availability and reliability of power systems.However, in the conventional reliability assessment of power systems, reactive power is considered only as a constraint for the network, and so far no precise model for assessing the reliability of reactors has been provided. In this paper, a new reliability model based on Markov process is proposed for a magnetically controlled reactor (MCR). In the modeling process, first the MCR structure is divided into two distinct parts, and then the extracted Markov models are combined based on frequency/duration technique.Since temperature changes play a significant role in changing the failure rate of electrical equipment, the effect of temperature changes in accordance with the MIL-217F standard has been considered in the proposed model and its impact on the probability of MCR operating modes has been evaluated. The simulation results have shown that in normal temperature conditions, the control system and at high temperatures, reactor windings can have the greatest impact on the availability of MCR. Comparison of reliability indices at different temperatures has shown that under different temperature conditions, different components will affect the availability of MCR. Therefore, in this condition, the measures needed to improve the reliability of the reactor can be different. This fact highlights the importance of considering the effect of operating temperature on reliability assessment as well as planning for preventive maintenance to improve the performance of reactive power sources.راکتورهای کنترلشونده نوعی از سیستمهای انتقال انعطافپذیر هستند که نقش مهمی در دسترسپذیری و قابلیت اطمینان سیستمهای قدرت دارند. این در حالی است که در ارزیابی متعارف قابلیت اطمینان سیستمهای قدرت، توان راکتیو تنها به عنوان یک محدودیت برای شبکه در نظر گرفته شده و تا کنون مدل دقیقی برای ارزیابی قابلیت اطمینان راکتورها ارائه نشده است. در این مقاله یک مدل قابلیت اطمینان جدید توسط روش زنجیره مارکوف برای راکتور کنترلشونده مغناطیسی (MCR) پیشنهاد شده است. در فرایند مدلسازی این جبرانکننده، ابتدا ساختار راکتور به دو بخش مجزا تقسیم شده و سپس مدلهای مارکوف استخراجشده برای آنها بر اساس اصول روش فراوانی و تداوم حالتها ترکیب شده است. از آنجا که تغییرات دمای محیط نقش قابل ملاحظهای در تغییر نرخ خرابی تجهیزات الکتریکی دارد، اثر تغییرات دما مطابق با استاندارد MIL-217F در مدل پیشنهادی لحاظ شده و تأثیر آن بر احتمال حالتهای کاری MCR مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیهسازی و تحلیل حساسیت نشان داده که در شرایط عادی، سیستم کنترل و در دماهای زیاد، سیمپیچهای راکتور میتوانند بیشترین تأثیر را بر دسترسپذیری MCR داشته باشند. مقایسه شاخصهای قابلیت اطمینان در دماهای مختلف نشان داده که در شرایط تغییر دما، اجزای متفاوتی دسترسپذیری MCR را تحت تأثیر قرار خواهد داد، لذا در چنین شرایطی اقدامات لازم برای بهبود قابلیت اطمینان راکتور میتواند متفاوت باشد. این واقعیت اهمیت در نظر گرفتن دمای محیط در ارزیابی قابلیت اطمینان و همچنین برنامهریزی برای تعمیرات پیشگیرانه جهت بهبود عملکرد منابع توان راکتیو را نشان میدهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28693مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Stability Analysis of Doubly-Fed Induction Generator Wind Turbine Systems Using Modal Analysisتحلیل پایداری ژنراتور القایی دوسو تغذیه با استفاده از تحلیل مدال177189faاحمدجعفریغضنفرشاهقلیانمهرانزمانیفر2018427In this paper, the modal analysis of a grid connected doubly-fed induction generator (DFIG) using small signal stability analysis is presented and effect of variation in system parameters such as mutual inductance, stator resistance, line reactance, shaft stiffness and wind speed on the eigenvalues, stability and damping ratio of different modes of system are studied. This analysis shows that which parameters variation can deviate the system from normal working conditions as well as which parameters variation can improve the system behavior. For evaluating the stability and different controllers design, the simulation results show the effects of parameters variations.در این مقاله، تجزیه و تحلیل مدال یک ژنراتور القایی دوسو تغذیه (DFIG) متصل به شبکه با استفاده از تحلیل پایداری سیگنال کوچک ارائه شده و اثر تغییر پارامترهای سیستم مانند اندوکتانس متقابل، مقاومت استاتور، راکتانس خط، سختی محور و سرعت باد بر روی مقادیر ویژه، پایداری و میرایی مٌدهای مختلف سیستم نشان داده شده است. این تحلیل نشان میدهد که تغییر کدام پارامترها میتواند سیستم را از شرایط کار نرمال خارج کنند و همچنین تغییر کدام پارامترها میتواند باعث بهبود رفتار یک سیستم تا حد امکان شود. در پایان نتایج شبیهسازی اثر تغییر هر پارامتر برای ارزیابی پایداری و طراحی کنترلکنندههای مختلف را نشان میدهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28694مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Coordinated Expansion Planning of Gas and Electricity Networks Considering N-1 Security Criterionبرنامهریزی توسعه هماهنگ شبکههای برق و گاز 190196faوحیدخلیقمجیدعلومی بایگی2018109Planning for the coordinated expansion of generation units, taking into account the fuel needed, has always attracted the attention of power industry planners. Failure to coordinated expansion of electricity and gas networks will result in excessive investment and, in some cases, defects in power supply. Therefore, there is a need to a model coordinating the expansion of electricity and gas networks, while taking into account the technical constraints. In this study, centralized expansion of gas and electricity networks is modeled by considering N-1 security criterion in gas network. This modeling is from the perspective of a central investor who, considering the technical constraints, seeks to minimize the total cost of investment and operation of the electricity and gas networks. The results of the gas network investment problem indicate that there is a need to increase pipeline capacity in some areas. In the proposed case study, the investment cost of the gas network is $19 million, while the total cost of investment and operation of the gas network is $37.19 billion. On the other hand, in the electricity grid, new power plants need to be installed in the designated areas. The results also indicate that the capacity of the F-H transmission line should be increased. Moreover, considering the N-1 criterion for gas pipeline outages, the power grid would prefer to install about 3200 MW of new generation units all around the grid thereby boosting the power network against pipeline outages. However, 2400 MW of new generating units would be adequate when N-1 criterion is omitted.برنامهریزی توسعه هماهنگ واحدهای نیروگاهی با در نظر گرفتن کفایت سوخت مورد نیاز همواره توجه برنامهریزان صنعت برق را به خود جلب کرده است. عدم هماهنگی شبکههای برق و گاز در توسعه، منجر به سرمایهگذاری بیش از حد نیاز و در پارهای از موارد ایجاد مشکل در تأمین سوخت نیروگاه میشود. از این رو نیاز به مدلی است که با در نظر گرفتن قیود فنی، توسعه شبکههای برق و گاز را هماهنگ کند. در این پژوهش توسعه متمرکز شبکههای گاز و برق با در نظر گرفتن معیار امنیت 1- N در شبکه گاز مدلسازی شده است. به این منظور تأثیر سوخت دوم نیز در مدلسازی شرایط اضطراری در نظر گرفته شده است. این مدلسازی از دیدگاه یک سرمایهگذار مرکزی تحت عنوان وزارت انرژی است که با در نظر گرفتن قیود فنی به دنبال حداقلکردن هزینه کل سرمایهگذاری و بهرهبرداری شبکههای برق و گاز میباشد. نتایج به دست آمده از مسئله سرمایهگذاری شبکه گاز نشان میدهد که نیاز به افزایش ظرفیت خط لوله در برخی مناطق وجود دارد. همچنین در شبکه برق، نیاز به نصب نیروگاههای جدید در برخی مناطق مشخص شده است. نتایج به دست آمده، حاکی از تأثیرگذاری مدل پیشنهادی بر برنامهریزی توسعه شبکههای برق و گاز و نیز بهبود نتایج با در نظر گرفتن اثر سوخت دوم است.http://ijece.org/fa/Article/Download/28695مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Grid Impedance Estimation of Low Voltage Grids Using Signal Processing Techniques for Frequency Range of 2 kHz – 150 kHzاستفاده از روشهای پردازش سیگنال برای تخمین امپدانس شبکههای قدرت ولتاژ پایین در محدوده فرکانسی kHz 2 تا kHz 150197204faمحمدمهدیعلیاننژادی حمیدحسنپورفیروززارع2018925In this paper, the impedance of low voltage grids in frequency range of 2 kHz - 150 kHz is estimated using rectangular pulse injections and signal processing techniques. The grid impedance is defined as division of voltage signal to current signal in frequency domain. In noisy condition, the accuracy of impedance estimation is directly dependent to energy of injected signal. The injection signal must has sufficient energy in the frequency range of estimation for an accurate impedance estimation. In the proposed method, several injection signals with different widths are selected with the Genetic algorithm. The grid responses to the injected signals are measured and then denoised for an accurate impedance estimation. When the measurement duration is low, the whole transient state of the grid is not measured; hence the impedance estimation is not accurate. Therefore, in this paper a method is proposed for determining the best measurement duration for impedance estimation using Time-Frequency distributions. The proposed method is applied on several simulated grids and the results show the ability and accuracy of the proposed method in grid impedance estimation.در این مقاله با تزریق پالس مربعی به شبکههای قدرت ولتاژ پایین و بهرهگیری از روشهای پردازش سیگنال، امپدانس شبکه در محدوده فرکانسی kHz 2 تا kHz 150 تخمین زده میشود. امپدانس شبکه از دید یک نقطه به صورت نسبت سیگنال ولتاژ به جریان عبوری از آن نقطه در حوزه فرکانس محاسبه میشود. در شرایط نویزی دقت تخمین امپدانس با انرژی سیگنال تزریقی رابطه مستقیم دارد. به منظور تخمین امپدانس باید سیگنالهای تزریقی انرژی کافی در محدوده فرکانسی مورد اندازهگیری را داشته باشد. در روش ارائهشده، ابتدا تعدادی پالس مربعی با عرض متفاوت به کمک الگوریتم ژنتیک انتخاب میشوند. پس از تزریق سیگنالهای انتخابشده به شبکه و اندازهگیری پاسخ شبکه به هر تزریق، سیگنالهای اندازهگیری حذف نویز میشوند و بنابراین دقت تخمین امپدانس بیشتر میشود. اگر مدت زمان اندازهگیری سیگنالها کم باشد، همه حالت گذرای شبکه اندازهگیری نشده و تخمین امپدانس نادرست خواهد بود. بنابراین در این مقاله روشی مبتنی بر توزیعهای زمان- فرکانس به منظور تعیین مدت زمان لازم برای اندازهگیری پیشنهاد میشود. نتایج آزمایش روش پیشنهادی بر روی چندین شبکه نشاندهنده توانایی و دقت روش پیشنهادی در تخمین امپدانس شبکه میباشد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28696مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119A Model-Based Approach for Improving Power Transformer Differential Protectionارائه یک روش مبتنی بر مدل برای بهبود عملکرد حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت205212faفرشیدناصریزهراکاظمیمحمدمحمدپورابراهیمفرجاه2018411In this paper, a new algorithm based on Kalman Filter (KF) is proposed for improving the reliability of power transformer differential protection. The three-phase currents of the transformer at the energization side are first estimated by KF. Three residual signals which are the differences between the measured (by current transformers) and estimated (by KF) are defined and considered as the decision criteria to discriminate the fault and inrush conditions. During the transformer energization, the residual signals are almost zero. However, in fault conditions, the residual signals exceed a determined threshold value and a trip command will be subsequently issued. The performance of the proposed method is verified using simulations in MATLAB and PSCAD software.در این مقاله یک الگوریتم جدید با استفاده از فیلتر کالمن برای بهبود قابلیت اطمینان حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت پیشنهاد شده است. جریان هجومی سهفاز با استفاده از فیلتر کالمن تعمیمیافته تخمین زده شده است. سه سیگنال باقیمانده که تفاضل بین جریانهای سهفاز اندازهگیری شده (با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان) و جریانهای سهفاز تخمین زده شده (با استفاده از فیلتر تطبیقی) هستند، به عنوان معیاری برای تشخیص شرایط راهاندازی از شرایط خطا در نظر گرفته شدهاند. در حالت راهاندازی عادی ترانسفورماتور، با توجه به این که جریانها با دقت بالایی توسط فیلتر تطبیقی تخمین زده میشوند، این سیگنالها نزدیک به صفر هستند. در شرایط خطا، با افزایش و عبور سیگنالهای باقیمانده از مقدار آستانه، حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور را از مدار خارج میکند. روش پیشنهادی به کمک نرمافزارهای MATLAB و PSCAD مورد ارزیابی قرار گرفته و کارایی آن در شرایط کاری مختلف به اثبات رسیده است.http://ijece.org/fa/Article/Download/28697مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Design of a Fully Integrated Low Voltage, High Efficiency Capacitive, DC-DC Converter for Energy Harvesting Applicationsطراحی یک مبدل ولتاژ DC-DC خازنی تمام مجتمع ولتاژ پایین و پربازده به منظور برداشت انرژی محیطی213218faعلیرضاحسنزاده فرشیدعلیرضایی2017418In this paper, a low voltage boost DC-DC converter has been presented. The circuit can be used for increasing the output voltage of miniature low voltage generators such as TEG, solar and piezoelectric. The converter is fully integrated and works with low voltages as low as 200 mV, and the output voltage can reach 1 V. Body biasing has been used to handle low input voltages. The output power density is 50 µW/mm2, and the converter uses 5 cross coupled stages with 76% efficiency. The maximum total efficiency of the converter for 6 µA load is 52%. The converter uses 0.2 mm2 of chip area using 90 nm technology.در این مقاله طراحی، شبیهسازی و تحلیل یک مدار مبدل ولتاژ DC-DC افزاینده خازنی مجتمع ولتاژ پایین ارائه شده است. از این مدار میتوان برای افزایش سطح ولتاژ مولدهای الکتریکی مینیاتوری که ولتاژ پایینی دارند، مانند ژنراتورهای ترموالکتریک، سلولهای خورشیدی و پیزوالکتریک کوچک استفاده نمود. این مبدل کاملاً مجتمع و بینیاز از عناصر خارجی بوده و قابلیت کارکرد با ولتاژهای بسیار پایین ورودی در حد 200 میلیولت را داراست و ولتاژ خروجی را به 1 ولت میرساند. برای دسترسی به ولتاژهای پایین ورودی، از تکنیک بایاس بدنه با ساختار خاصی به منظور کاهش حداقل ولتاژ ورودی استفاده شده است. چگالی توان خروجی مبدل 50 میکرووات بر میلیمتر مربع میباشد. در ساختار این مبدل از یک چندبرابرکننده زوج متقابل 5 طبقه با بازده 76% استفاده شده و همچنین حداکثر بازده کلی مبدل به ازای جریان بار 6 میکروآمپر به 52% میرسد. مبدل در تکنولوژی 90 نانومتر و با مساحت تراشه تقریبی 2/0 میلیمتر مربع طراحی شده است.http://ijece.org/fa/Article/Download/28698مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451732019119Parity Check Matrix Estimation of k/n Convolutional Coding in Noisy Environment Based on Walsh-Hadamard Transformتخمین ماتریس بررسی توازن کد کانولوشنال با نرخ k/n در محیط نویزی مبتنی بر تبدیل والش- هادامارد 219225faمحمدخاکسارحسینخالقی بیزکی 201858Blind estimation of Physical layer transmission parameters, is one of the challenges for smart radios to adapt itself to network standards. These parameters could be transmission rate, modulation and coding scheme that is used for combating with channel errors. Therefore, Channel Coding Estimation, including code parameters, parity check matrix and generator matrix estimation, is one the interesting research topics in the context of software radios. Algebraic methods like Euclidean methods and Rank-based methods are usually performed on intercepted received sequence to estimate the code. Poor efficiency in a high error probability environment is the main drawback of this methods. Transform-based methods, like Walsh-Hadamard transform is one of the methods that could solve channel coding estimation problem. In this paper, new algorithm based on Walsh-Hadamard Transform is proposed that could reconstruct the parity check matrix of convolutional code with general k/n rate in a high error probability environments (BER>0.07), that has much better performance compared to other methods. This algorithm exploits algebraic properties of convolutional code in order to form k-n equation for estimation of k-n rows of the parity check matrix and then use Walsh-Hadamard transform to solve these equations. Simulation results verified excellent performance of the proposed algorithm in high error probability environments compared to other approaches.یکی از چالشهای رادیوهای هوشمند برای تطبیق خود با استانداردهای شبکه، تخمین کور پارامترهای ارسال و دریافت لایه فیزیکی است. این پارامترها میتوانند شامل نرخ ارسال، مدولاسیون و شیوه کدگذاری اطلاعات برای مقابله با خطای کانال باشند. از این رو تخمین کد کانال، شامل پارامترهای کد، ماتریس بررسی توازن و ماتریس مولد، یکی از مسایل مطرح در زمینه رادیوهای نرمافزاری است. عموماً تخمین کد با استفاده از روشهای جبری مانند روش اقلیدسی و روشهای مبتنی بر محاسبه مرتبه بر روی رشتهبیت دریافتی انجام میگیرد. اشکال عمده این روشها، کارایی ضعیف آنها در محیطهای نویزی است. یک روش برای حل مسأله تخمین کد، استفاده از روشهای مبتنی بر تبدیل، مانند تبدیل والش- هادامارد میباشد. در این مقاله، الگوریتم جدیدی بر مبنای تبدیل والش- هادامارد برای بازسازی ماتریس بررسی توازن کد کانولوشنال با نرخ دلخواه k/n در شرایط نویزی بالا، یعنی کانال BSC با 07/0 Pe>ارائه میشود که دارای کارایی به مراتب بهتری نسبت به روشهای قبلی است. در این الگوریتم با بهرهجستن از ویژگیهای جبری کد کانولوشنال، یک دستگاه معادلات با k-n معادله مستقل برای تخمین سطرهای ماتریس بررسی توازن، ایجاد شده و سپس با استفاده از تبدیل والش- هادامارد، معادلات به دست آمده حل میشوند. نتایج شبیهسازی از عملکرد مناسب روش پیشنهادی در شرایط نویزی بالا حکایت دارد.http://ijece.org/fa/Article/Download/28699