هدف از این پروژه طراحی یک استراتژی کنترلی تعقیب کننده توان ماکزیمم برای سیستم های توربین بادی سرعت متغیر است. سیستم های توربین بادی کنونی کند بوده و به پارامترهای طراحی توربین وابستگی دارد و از اندازه گیری های سرعت باد و/یا سرعت روتور به عنوان ورودیهای متغیر کنترلی استفاده می کند. میزان دقت کنترلر در این سیستم ها به میزان دقت وسایل اندازه گیری وابسته است و همین مسئله قابلیت اطمینان این گونه کنترلرها را کاهش می دهد. سیستم کنترلی پیشنهادی بدون هیچ گونه آگاهی و شناختی از سرعت باد و پارامترهای توربین، پاسخی سریع به تغییرات باد خواهد داد. این سیستم شامل یک ماشین سنکرون معناطیس دائم، یک رکتیفایر غیر قابل کنترل، یک مبدل افزاینده dc/dc ، یک اینورتر منبع ولتاژی با کنترل جریان، و یک میکروکنترلر جهت فرمان دادن به مبدل dc/dc برای کنترل ژنراتور در راستای استخراج توان ماکزیمم می باشد. این میکروکنترلر همچنین قابلیت کنترل جریان خروجی سه فاز اینورتر را نیز خواهد داشت. در این پایان نامه مشخصه های توربین بادی و توپولوژی سیستم تبدیل توان تشریح شده و الگوریتم کنترلی تعقیب توان ماکزیمم شامل یک تخمین گر پلّه ای متغیر معرفی گردیده است. مدل سازی و شبیه سازی سیستم توربین بادی پیشنهادی با استفاده از نرم افزار matlab/simulink انجام گرفته و نتایج حاصله که حاکی از مناسب بودن الگوریتم پیشنهادی برای سیستم های توربین بادی است، به نمایش درآمده است.

بهره برداری مناسب از منابع تجدیدپذیر انرژی بدلیل سازگاری آنها با محیط زیست، عدم آلاینده بودن و وابسته نبودن آنها به منابع تجدیدناپذیر انرژی چون سوخت های فسیلی، در سالیان اخیر بسیار مورد توجه متخصصین صنعت برق قرار داشته است. در این راستا بهره گیری از انرژی باد، بسیار مورد توجه بوده است. تحقیقات صورت گرفته، برتری تولید پیکربندی های توربین بادی با سرعت متغیر را نسبت به سرعت ثابت از حیث میزان تولید، بازده و انعطاف پذیری اثبات کرده اند. مطالعات بسیاری بر روی کاربرد ژنراتورهای آسنکرون، سنکرون و مغناطیس دائم در سیستم های سرعت متغیر انجام گرفته است. در این بین ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه بسیار مورد توجه بوده اند. چرا که آنها قادر به تولید قابل کنترل توان در مقیاس های بالا در مزرعه های بادی با کاهش ظرفیت مبدل های الکترونیک قدرت در مقایسه با دیگر توپولوژی-های تولید بادی با همان محدوده تولید توان بوده اند. از طرف دیگر سطح توان ژنراتورهای القایی بکار رفته در مزرعه های بادی امروزی افزایش چشم گیری داشته است، بخصوص اینکه مزرعه های بادی offshore نیز بدلیل انرژی باد بیشتر در دریاها و وجود فضای کافی جهت نصب توربین ها بسیار توسعه یافته اند، بطوری که استفاده از توربین های بادی 4 تا 5 مگاواتی نیز در این مزارع به چشم می خورد. افزایش سطح توان مورد نیاز که همراه با افزایش نرخ توان مبدل های الکترونیک قدرت بکار رفته در این سیستم ها می باشد جهت تحقیقات را به سمت استفاده از اینورترهای چند سطحی در این گونه سیستم ها معطوف کرده است. پروژه مذکور با انگیزه ارائه روشی ساده، دقیق و کارآمد جهت کنترل مستقیم توان با استفاده از اینورتر سه سطحی برای کاربرد ماشین های القایی توان بالا ارائه شده است. به همین منظور، پس از بررسی تاثیر اعمال هر یک از بردارهای ولتاژ تولیدی توسط اینورتر سه سطحی بر روی تغییرات توان و شار ماشین و استخراج درجه های آزادی موجود، استراتژی مناسبی جهت انتخاب بردار ولتاژ مناسب با هدف کاهش فرکانس سوئـچینگ مبدل پیشنهاد شده است. همچنین با استفاده از مدولاسیون فضای برداری، استراتژی سوئیچینگ متقارنی جهت کنترل مبدل طرف شبکه بمنظور کمک به متعادل سازی نطقه خنثی مبدل سه سطحی، کاهش فرکانس سوئیچینگ و بهبود عملکرد هارمونیکی مبدل ارائه گردیده است. در پایان نیز نتایج عملکرد هر دو مبدل ارائه شده است.

در حدود یک دهه قبل، روش کنترلی dtc معرفی شد. این روش، ساختار کنترلی ساده و کارایی بالا و حساسیت کمتری نسبت به تغییر پارامترهای موتور دارد. یکی از مشکلات درایوهای الکتریکی در سیستم قدرت ، افت ولتاژ طولانی مدت تغذیه است، که بر روی عملکرد درایو تاثیر منفی دارد. dtc نیز از این مشکل مبرا نیست و حتی حساسیت زیادی به افت ولتاژ منبع تغذیه دارد ، به طوریکه با کاهش ولتاژ منبع تغذیه عملکردش دچار نقصان شدید می شود. برای جبران این عملکرد نامطلوب، می توان با استفاده از مدارات افزاینده dc/dc و اینورتر منبع ولتاژ این مشکل را برطرف نمود. اما استفاده از این روشها منجر به افزودن یک طبقه dc/dc به اینورتر و پایین آمدن بازده می شود. در سالهای اخیر یک اینورتر جدید معرفی شده است، که خاصیت افزایندگی ولتاژ dc را نیز دارد. پروژه مذکور با انگیزه استفاده از اینورتر منبع امپدانس برای مرتفع کردن نقصان عملکرد dtc با اینورتر منبع ولتاژی در هنگام افت ولتاژ لینک dc تعریف شده است. با در نظر گرفتن این اهداف ابتدا به معرفی روش کنترلی dtc و اینورتر منبع امپدانس پرداخته و سپس اثر اعمال بردارهای ولتاژ با لینک dc متغیر بر روی تغییرات شار و گشتاور بیان شده است. در ادامه مشکلات ناشی از کاهش ولتاژ لینک dc در روش کنترلی dtc با اینورتر منبع ولتاژی بیان شده و دو روش کنترل فیدفوروارد و فیدبک اینورتر منبع امپدانس، برای استفاده در dtc بیان شده است. با بکار بردن این دو روش نشان داده شده است که می توان عملکرد نامطلوب dtc با اینورتر منبع ولتاژ را در هنگام افت ولتاژ لینک dc مرتفع کرد. همچنین نشان داده شده که با دو روش استفاده از مدارات کلمپ و استفاده از اینورتر منبع امپدانس با قابلیت بازیافت انرژی، می توان انرژی موتور در حالت ترمزی را بازیافت نمود.

در این پایان نامه سعی شده است، مدل دینامیکی معتبری جهت انجام تحقیقات روی خودروهای هیبرید الکتریکی ارائه گردد. از مشخصات خودرو هیبرید الکتریکی سری-موازی تویوتا پریوس 2004 در این مدل سازی استفاده شده است. در این مدل سازی سعی شده است از تمامی اطلاعات قابل دسترس در مورد این خودرو از قبیل اطلاعات داده شده توسط کارخانه تویوتا، گزارشات نهادهای تحقیقاتی معتبر بین المللی، شبیه سازی های انجام شده در نرم افزارها و اطلاعات ارائه شده در مقالات استفاده گردد. در راستای ایجاد چنین مدلی مقالات و کارهای انجام شده ی قبلی بررسی و در نهایت مدل ارائه شده در بخش مدل های نمایشی matlab به عنوان مدل مبنا انتخاب شد. از آنجا که توضیحاتی در مورد این مدل در دسترس نبوده، تمام مدل بررسی و عملکرد آن بدست آمده است. در ادامه به تغییر و تکمیل نقص های مدل پرداخته شده و بخش های مختلف مدل با اجزاء واقعی خودرو تا حد امکان تطابق داده شده اند. جهت سنجش میزان اعتبار مدل ارائه شده، خروجی های شبیه سازی مدل با نتایج آزمایش عملی ارائه شده در گزارش سازمان انرژی ایالات متحده (u.s. doe) مقایسه شده است. پس از اعتبار سنجی مدل ارائه شده، تقسیم کننده توان خودرو با یک تقسیم کننده توان پیشنهادی الکترومغناطیسی که دارای مزیت هایی نسبت به تقسیم کننده توان مکانیکی قبلی می باشد، جایگزین می شود. در ادامه همان آزمایش ها روی مدل جدید انجام می شوند و نتایج خروجی مدل با نتایج عملی ارائه شده در گزارش doe مقایسه می گردد. نتایج بیانگر صحت عملکرد و قابلیت جایگزینی تقسیم کننده توان پیشنهادی با تقسیم کننده توان مکانیکی موجود در خودرو تویوتا می باشد.

در این نگارش، سعی بر آنست تا با شناسایی عوامل موثر بر درجه هیبریداسیون و متأثر از آن، الگوریتم مناسبی برای بهینه سازی این پارامتر از خودرو (درجه هیبریداسیون)، معرفی گردد. در این پایان نامه، برای بهینه سازی درجه هیبریداسیون خودرو از دو روش استفاده شده است. در روش اول، در شرایطی که کلیه پارامترهای کنترلی خودرو ثابت هستند، داده های مورد نیاز، از نرم افزار advisor استخراج می شوند. سپس با اعمال یکی از الگوریتم های بهینه سازی بر روی این داده ها، مقدار بهینه درجه هیبریداسیون تعیین می شود. این روش بسیار ساده، سریع و کارآمد می باشد، هر چند معایبی نیز بر آن وارد است که سعی می شود در روش دوم، برطرف گردند. در روش دوم، ارتباط مستقیمی بین نرم افزار advisor و نیز برنامه بهینه سازی نوشته شده در محیط matlab ایجاد می شود. در این روش، مقدار بهینه درجه هیبریداسیون، در شرایطی محاسبه می شود که متغیرهای کنترلی خودرو نیز به عنوان متغیرهای برنامه بهینه سازی، روی جواب بهینه نهایی تأثیر می گذارند. همچنین، علاوه بر محاسبه مقدار بهینه درجه هیبریداسیون، مقادیر بهینه متغیرهای کنترلی خودرو نیز بدست می آیند. این روش بسیار کارآمد و ساده می باشد ولی به خاطر وجود ارتباط مستقیم بین دو نرم افزار، بسیار زمان بر است. برای تعیین تعداد مناسب مدول های مجموعه باتری خودرو از سه روش مختلف در این پایان نامه استفاده شده و با توجه به نتایج کسب شده از شبیه سازی ها، یکی از آنها به عنوان روش برتر معرفی شده است.

چکیده ندارد.

صنعت خودروسازی در دو دهه اخیر تلاش های زیادی را برای ارائه خودروهایی با بازده بالاترَ مصرف سوخت حداقل و آلودگی کمتر با استفاده از خودروهای الکتریکی هیبرید انجام داده است که یکی موفق ترین این نمونه ها خودرو پریوس محصول شرکت تویوتا است. از آنجا که مدل های دینامیکی می توانند با استفاده از شبیه سازی دینامیکی زیرسیستم های خودرو هیبریدی، کمک زیادی در طراحی و اصلاح بخش های مختلف خودرو کنند، این پایان نامه به ارائه مدل دینامیکی خودرو هیبرید پریوس ???? به عنوان یکی از پرفروش ترین خودروهای هیبرید با ساختار سری-موازی پرداخته است. برای شروع مدل سازی از مدل شبیه سازی ارائه شده در matlab/symulink استفاده شده است و زیرسیستم های آن توضیح داده شده اند. در ادامه با تغییرات مختلف در زیرسیستم های مدل شبیه سازی بر اساس اطلاعات موجود در خودرو تویوتا پریوس ????، مدل با نتایج آزمایش های عملی انجام شده بر خودرو، موجود در گزارش توسط دپارتمان انرژی امریکاَ اعتبارسنجی شده و نتایج مقایسه های صورت گرفته در پایان نامه آمده است. اصلاحات و تغییرات انجام شده عمدتاْ در زیرسیستم مدیریت انرژی و یا برای اصلاح مشخصات داخلی اجزا دوار خودرو صورت گرفته است. استراتژی کنترلی ولتاژ لینکdc متغیر در خروجی مبدل dc-dc یکی از موارد مجهول در خودرو هیبرید پریوس بود که تحقیقات خاصی بر روی آن انجام نشده بود. در این پایان نامه با تنظیم الگوریتمی بر اساس المان های تاثیرگذار بر ولتاژ متغیر لینک dc، استراتژی کنترلی لازم برای آن به مدل شبیه سازی اضافه شده است.

در سال های اخیر، مبدل های ماتریسی به دلیل مزایای فراوان مورد توجه ویژه قرار گرفته اند و به دلیل عدم وجود عنصر های ذخیره کننده انرژی مثل خازن باس dc در مبدل های ماتریسی، امکان ساخت آنها به صورت یک مدار فشرده و کوچک وجود دارد. کموتاسیون پیچیده و مدارات حفاظت پیچیده در برابر اضافه ولتاژ از مشکلات پیاده سازی این روش هستند. مبدل ماتریسی غیرمستقیم به عنوان یک راه حل مناسب برای این منظور در سال های اخیر مطرح شده است که علاوه بر داشتن مزیت های موجود در مبدل ماتریسی مستقیم، مشکلات اساسی آن را نیز حل نموده است. با توجه به مزایای فراوان استفاده از مبدل های ماتریسی غیر مستقیم نسبت به سایر روش های موجود در مبدل-های ac/ac، در این پروژه بر آن خواهیم بود تا روشی برای پیاده سازی عملی حلقه کنترل سنکرون مبدل ماتریسی غیر مستقیم با استفاده از تراشه tms320f2812 پیشنهاد کرده و به پیاده سازی آن بپردازیم. در ابتدا روشی برای پیاده سازی مبدل طرف خط پیشنهاد خواهد شد، سپس به سنکرون سازی این مبدل با ولتاژ شبکه ورودی خواهیم پرداخت، در ادامه با پیشنهاد روشی برای پیاده سازی مبدل طرف بار و همچنین ایجاد dead bound بین پالس ها خواهیم پراخت. در نهایت با ارائه نتایج شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی صحت روش های پیشنهادی را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در این پروژه فرکانس کلاک پردازنده 150 مگاهرتز، فرکانس کلیدزنی تمامی سوییچ ها برابر 10 کیلو هرتز، ولتاژ ورودی مبدل سه فاز 380 ولت 50 هرتز و ولتاژ خروجی 0 تا 330 ولت با فرکانس حداقل 78/27 هرتز می باشد. آزمایشات در ولتاژ ورودی حدودا 15 تا 25 ولت و فرکانس خروجی 40 هرتز انجام شده است. نتایج شبیه سازی و نتایج عملی ارائه و مقایسه شده است، بدین ترتیب صحت عملکرد الگوریتم های مطرح شده جهت پیاده سازی پالس های مبدل طرف خط و بار بررسی شده است.

استفاده از سیستم هیبرید با چهار موتور جداگانه برای چرخ های عقب و جلو امتیازاتی مانند حذف برخی از قسمتهای مکانیکی و صرفه جویی در مصرف سوخت و بهبود رفتار دینامیکی خودرو را به همراه خواهد داشت. این موتورها توسط مبدل های معمول سه ساق به طور جداگانه کنترل می شوند. در سالهای اخیر سعی شده تا با معرفی یک سری توپولوژی های جدید با یک مبدل هر دو (یا تعداد بیشتری) موتور به طور جداگانه کنترل شود. معروفترین این توپولوژیها مبدل های پنج ساق و نه سوئیچ می باشند. در این پایان نامه مدولاسیون فضای برداری بر روی این مبدل ها اعمال میگردد و بهترین حالات سوئیچینگ برای دستیابی به کمترین محتوای هارمونیکی و تلفات مشخص می شود. در این راستا روشی برای سوئیچینگ همزمان بارها ارائه می شود. نتایج حاکیست مبدل پنج ساق ابزار مناسبی برای درایو دو بار به طور همزمان به روش مدولاسیون فضای برداری است. در ادامه قابلیت استفاده از این مبدل ها در حالت ترمز ژنراتوری در خودرو های هیبرید بررسی شده و نشان داده می شود که مبدل پنج ساق دارای عملکرد بهتری است. با استفاده از حالات مجاز سوئیچینگ که برای دو مبدل به دست آمده ، روش کنترل مستقیم گشتاور روی این مبدل ها اعمال می شود نتایج شبیه سازی نشان می دهد، ریپل گشتاور در حالت استفاده از مبدل پنج ساق برای درایو همزمان دو موتور کمتر است. همچنین روش کنترل مستقیم گشتاور با مدولاسیون فضای برداری بر روی این مبدل ها اعمال شده است. نتایج حاصل بر موثر بودن این روش در کاهش ریپل گشتاور دلالت دارد. تمامی مراحل شبیهسازی در محیط matlab و simulink انجام شده است.

هدف اصلی این پروژه کنترل رزونانس در یک کوره القایی است به این معنا که در راه اندازی سیستم بتواند فرکانس رزونانس را پیدا کرده و در آن نقطه به کار خود ادامه دهد و همچنین اگر به هر دلیلی همچون تغییر قطعه کار یا اثرات دمایی؛ در حین کار فرکانس رزونانس تغییر کرد باید بتواند آن را دنبال کند. روش اصلی مد نظر؛ روش جاروب فرکانسی و قرار گرفتن در نزدیکی نقطه رزونانس بر اساس پاسخ فرکانسی (نمودار بود) پارامتر های مدار رزونانسی (در این جا آرایش تانک موازی به همراه سلف سری) همچون ولتاژ دو سر تانک می باشد. پاسخ های فرکانسی مدار در محیط نرم افزار تحلیلگر مدار ( pspice) شبیه سازی شده و معیار کنترل قرار گرفته اند. همان طور که خواهیم دید نتایج عملی و آزمایشگاهی تطابق بالایی با نتایج شبیه سازی دارند. یک بخش اساسی پروژه ساخت منبع تغذیه ای است که بتواند توان مورد نیاز را در فرکانس بالا تولید نماید بهتر است طراحی این مبدل طوری صورت گیرد که از روش سوییچینگ نرم مبتنی بر سوییچ زنی در جریان صفر به منظور حداقل کردن تلفات کلید زنی استفاده شود. البته همان طور که خواهیم دید این امر به قابلیت مدار رزونانسی خروجی نیز بستگی دارد. از مدار رزونانسی به منظور ماکزیمم کردن ضریب توان از دید مبدل و همچنین قابلیت توان دهی بالاتر و بالا بردن راندمان استفاده می شود. به دلیل این که با قرار دادن قطعات کار مختلف در کوره ، فرکانس تشدید سیستم تغییر می کند ، سیستم کنترلی حلقه بسته ای برای تنظیم فرکانس در فرکانس رزونانس مدار (به طور تقریبی) طراحی شده است.

با گسترش استفاده از انرژی باد و تولید برق بادی، توربین های بادی متصل به ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، به طور گسترده ای به کار گرفته می شوند. در ژنراتورهای القایی با تغذیه دوگانه، استاتور به طور مستقیم به شبکه قدرت وصل می شود، درحالیکه، رتور آن، از طریق مبدل الکترونیک- قدرت ac-ac، به شبکه اتصال می یابد. در میان انواع مبدلهای الکترونیک- قدرت ac-ac، ساختار تبدیل غیر مستقیم توان، مانندمبدل back-to-back، برای اتصال خروجی رتور به شبکه قدرت، به منظور تبدیل توان ac فرکانس پایین به توان ac با فرکانس نامی، به طور عمده ای به کار گرفته می شود. با این حال، مبدل های back-to-back، با توجه به تبدیل توان دومرحله ای،(ac-dc وdc-ac )، تلفات نسبتا بالایی دارند و همچنین، با توجه به وجود خازن لینک dc، حجم و وزن بالایی دارند. به منظور غلبه بر این مشکلات، استفاده از مبدلهای تبدیل مستقیم توان ac-ac، به خصوص مبدلهای ماتریسی، که می تواند به طور مستقیم و بدون نیاز به خازن لینک dc، توان ac را با هر فرکانسی به توان ac با فرکانس دیگر تبدیل کند، به عنوان یک مدل جایگزین برای مبدلهای ac-dc-ac رایج، مطرح می باشد. پروژه مذکور، با انگیزه ارائه روشی ساده، دقیق و کارآمد جهت کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، با استفاده از مبدل ماتریسی، ارائه شده است. به منظور استفاده از مبدل ماتریسی برای پیاده سازی روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، روش های متفاوتی جهت انتخاب بردار ولتاژ مناسب، وجود دارد. هرکدام از این روش ها، به استراتژی سوئیچینگ متفاوتی منجر می شود که اثرات متفاوتی بر رفتارهای درایو ماشین، همچون فرکانس سوئیچینگ، دارند. بنابراین، قبل از انتخاب بردارهای ولتاژ و استراتژی سوئیچینگ متناسب با آنها، بررسی دقیق اثر هر بردار ولتاژ بر روی توان اکتیو و راکتیو ژنراتور القایی، لازم و ضروری به نظر می رسد. در این پروژه، پس از مرور مختصری بر اصول روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه و مبدل ماتریسی، معادلات مورد نیاز جهت بررسی اثر بردارهای ولتاژ بر روی تغییرات توان اکتیو و راکتیو،معرفی می شوند. سپس، با مقایسه بردارهای ولتاژ خروجی مبدل ماتریسی با بردارهای ولتاژ خروجی اینورتر دوسطحی و با استفاده از جدول سوئیچینگ استخراج شده برای روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه با مبدل ac-dc-ac، جداول سوئیچینگ با درجه آزادی بیشتر، برای مبدل ماتریسی، استخراج می گردد. صحت جداول سوئیچینگ به دست آمده، با بررسی دقیق اثرگذاری بردارهای مبدل ماتریسی، بر تغییرات توان اکتیو و راکتیو، نشان داده خواهد شد. همچنین، با بررسی اثر بردارهای مبدل ماتریسی بر ضریب توان ورودی، جداول سوئیچینگ با دو هدف کنترل مستقیم توان و کنترل ضریب توان ورودی برای مبدل ماتریسی، استخراج خواهد شد. سپس، با بررسی های دقیق تر، نشان داده خواهد شد که مبدل ماتریسی، درجه آزادی های بیشتری را در اختیار خواهد گذاشت که از این درجه های آزادی، در جهت کاهش فرکانس سوئیچینگ، استفاده خواهد شد و جداول سوئیچینگ، با هدف کنترل مستقیم توان و کاهش فرکانس سوئیچینگ، برای مبدل ماتریسی، پیشنهاد داده خواهد شد. در پایان، نیز نتایج عملکرد مبدل ماتریسی در مقایسه با مبدل ac-dc-ac رایج، ارائه شده است.

در این تحقیق ماشینهای تغذیه دوگانه بدون جاروبک را مورد مطالعه قرار داده ایم. به این منظور ابتدا ساختار کلی این ماشین معرفی و رفتار میدانها در آن به صورت ریاضی مورد بررسی قرار میگیرد سپس معادلات حالت ماشین استخراج و شبیه سازی میشوند ، سپس مکانیسم ایجاد گشتاور در این ماشینها بیان میشود. در قسمت بعد ساختارهای متفاوتی که تا کنون برای ماشین ارائه شده را بررسی میکنیم و به سراغ کنترل ماشین میرویم. در این بخش فرمولی جدید برای معادله گشتاور ماشین ارائه شده که از آن در کنترل برداری ماشین استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شده اند. از مزایای استفاده از فرمول جدید گشتاور میتوان به ساده شدن الگوریتمهای کنترلی ماشین نسبت به سایر کارهای مشابه اشاره کرد.

در جامعه ی کنونی به علت مسائل و مشکلات زیست محیطی تمایل زیادی در جهت تولید خودرو-های هیبریدی ایجاد شده است. تا کنون تلاش های زیادی در جهت بهبود عملکرد سیستم رانشی خودرو های هیبریدی انجام پذیرفته است. در خودرو های هیبریدی کنونی با استفاده از یک چرخ دنده خورشیدی قدرت های موتور احتراق داخلی و دو ماشین الکتریکی با یکدیگر ترکیب و به محور چرخ ها انتقال پیدا می کند. در این شرایط موتور احتراق داخلی در هر سرعت دلخواه خودرو می تواند در بیشینه بازده خود انجام وظیفه نماید. با عین حال استفاده از دو موتور الکتریکی و یک چرخ دنده خورشیدی به همراه دو اینورتر قدرت سبب افزایش وزن و همچنین پیچیدگی سیستم درایو می گردد. ماشین dual mechanical port (dmp) نوع جدیدی از ماشین های الکتریکی با ساختاری متمرکز می باشد. در خودروهای هیبرید معمولی این ماشین جایگزین دو ماشین الکتریکی و چرخ دنده خورشیدی شده و ساختار آن را ساده تر می سازد. از آن جا که تویوتا پریوس نوع معروفی از خودرو های هیبرید سری- موازی می باشد، از مشخصات آن در پایان نامه استفاده شده است. در این پایان نامه پس از ارایه ی توضیحاتی اجمالی در مورد خودرو هیبرید سری-موازی و معرفی ماشین dmp، به شبیه سازی ماشین dmp در یک خودرو پریوس سری -موازی و بررسی چگونگی عملکرد آن پرداخته شده است. به علت استفاده از برخی تقریب ها و ساده سازی ها در شبیه سازی صورت گرفته، نمی توان بر اساس نتایج به دست آمده از شبیه سازی به پیاده سازی عملی کل سیستم پرداخت. از این رو در جهت نزدیک نمودن مدل خود به مدل واقعی به معرفی روش سخت افزار در حلقه (hil)، به عنوان مرحله ای میانی بین شبیه سازی کل سیستم تا پیاده سازی عملی کل سیستم، پرداخته شده است. در ادامه چگونگی کاربرد این روش برای به کارگیری ماشین dmp در خودرو پریوس سری-موازی بررسی شده است. در انتها بخشی از شبیه سازی سخت افزار در حلقه پیاده سازی گشته و نتایج به دست آمده از شبیه سازی با نتایج عملی مقایسه شده اند.

در بسیاری موارد نیاز به تغییر ولتاژ dc داریم. برای نیل به این هدف مبدل های dc-dc ایجاد شدند. مبدل flyback یکی از انواع این مبدل های dc-dc است که قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ را دارد. یکی از مزایای این مبدل ایزوله بودن سمت اولیه و ثانویه به دلیل استفاده از ترانسفورماتور است. هدف این پروژه طراحی یک مبدل dc-dc است که ولتاژ خروجی آن بین 0 تا 800 ولت با 1% خطا باشد. حداکثر جریان خروجی 80 میلی آمپر است. از این تجهیز به عنوان یک منبع ولتاژ قابل کنترل در تست ادوات نیمه هادی استفاده می شود. در این پایان نامه معادلات flyback برای ccm و dcm بدست می آید. لازم به ذکر است در dcm از معادلات کاهش مرتبه یافته استفاده خواهد شد. بر مبنای این معادلات کنترلر مطلوب طراحی می گردد. به دلیل کار در هر دو مود نیاز به دو کنترلر متفاوت داریم. لذا به واحدی نیاز داریم که مود کاری مبدل را تشخیص داده و سیگنال سوییچینگ مناسب را اعمال کند. در نهایت برای بررسی کنترلر شبیه سازی هایی انجام می شود و همچنین این موضوع نشان داده می شود که کنترلر طراحی شده دارای نقصی است که باید تصحیح گردد. نتایج پایانی عملکرد درست سیستم را نشان می دهند.

سیستمهای ولتاژ پایین از لحاظ امنیّت در خودروهای الکتریکی کاربرد فراوانی دارند. از اینرو نیاز به بررسی سیستم های اینورتر ولتاژ پایین و توان بالا ضروری به نظر میرسد. در این پایان نامه توپولوژی های مختلف ولتاژ پایین و توان بالا بررسی و مقایسه شده است. مقایسه بین توپولوژی های مختلف با پباده سازی آنها در یک خودروی برقی و در یک سیکل رانندگی مشخص صورت گرفته است. توپولوژی های مورد بررسی از قرار زیر است: • یک اینورتر سه فاز و دو سطحی • کانورتر دو جهته به اضافه اینورتر سه فاز و دو سطحی مقایسه بین توپولوژی ها بر اساس مقدار توان اتلافی و ملزومات پیاده سازی هر توپولوژی صورت گرفته است. در فصل اوّل کلیات سیستم مورد بررسی معرفی شده و خودرو و سیکل رانندگی انتخاب میشود. در فصل دوّم توپولوژی های مختلف برای تحقق سیستم معرفی شده و معادلات حاکم بر هر توپولوژی بررسی شده است. محاسبه توان تلفاتی برای هر یک از توپولوژی ها در فصل سوّم به تفصیل انجام گرفته است. در فصل چهارم پیاده سازی هر یک از سیستم های انتخابی در نرم افزار matlab بررسی شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی ها در فصل پنجم آورده شده است. در نتیجه این بررسی، بهترین توپولوژی از نظر توان اتلافی و ملزومات پیاده سازی مشخص می شود.

many mobile and off-grid devices include electronics and other electrical consumers like servo drives, which need a quite low supply power. since the price for photovoltaic modules drops continuously, photovoltaic power supply is interesting in more and more applications. in solar powered systems, a battery is needed to store energy for the night and cloudy periods. the power electronics of such a system needs to convert the voltage of the solar panel to the voltage of the battery. furthermore, it has to control the current in order to operate the solar panel in the maximum power point or it has to shut down battery charging in case that the maximum battery voltage is reached.

استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر بدلیل توجیه اقتصادی، سازگاری آن با محیط زیست و عدم آلاینده بودن روز به روز در حال افزایش می باشد. ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه به طور گسترده در سیستم های انرژی بادی استفاده می شوند. پارامترهای ماشین الکتریکی معمولا با گذشت زمان و به علت تغییر در شرایط کاری ماشین مانند تغییر در دمای ماشین و اشباع مغناطیسی تغییر می کنند. بنابراین در چنین شرایطی استفاده از کنترل هایی به منظور پایداری و بهبود عملکرد سیستم در برابر تغییرات پارامترها و دیگر نامعینی-های سیستم لازم و ضروری است. این پروژه با هدف کنترل توان اکتیو و راکتیو ژنراتور القایی دو سو تغذیه در حضور تغییرات پارامتری سیستم با استفاده از روش کنترل برداری با کنترلر مقاوم h? ارائه شده است. به همین منظور، پس از معرفی مدل فضای حالت سیستم، مدلسازی سیستم همراه با نامعینی انجام شده است. سپس کنترلر مقاوم h? با استفاده از روش حساسیت مخلوط برای کنترلر جریان مبدل سمت روتور طراحی شده و در پایان نتایج عملکرد کنترلر مقاوم و نیز مقایسه آن با روش کنترلر برداری کلاسیک و کنترل مستقیم توان ارائه شده است.

کنترل فعال ارتعاشات به عنوان یک مبحث علمی در شاخه های مهندسی کنترل، مکانیک، عمران، هوافضا و مکاترونیک به طور جدی دنبال می شود. تکنیک های مهار ارتعاشات پیوسته در حال تحول و بهبود می باشند. از کاربردهای مهم این رشته، جلوگیری از اثرات نامطلوب ارتعاش بر سازه ها است. میراگرهای جرمی فعال به عنوان راهکاری نوین در زمینه مهار ارتعاشات به ویژه در کاربردهای مهندسی عمران برای سازه های مرتفع شناخته شده است. این سیستم ها با بهره گیری از یک منبع انرژی خارجی به کمک ادوات تولید نیرو و مجتمع شده با واحد مانیتورینگ و کنترل، حسگرها و سازه، همزمان با تحریک وارده به سازه واکنش نشان داده تا رفتار سازه از لحاظ کارایی و آسایش افراد بهبود یابد. در این پایان نامه رویکردی سیستماتیک برای طراحی یک سیستم میراگر جرمی فعال ارائه شده است. طراحی این سیستم شامل تعیین مشخصه های سیستم مرتبط با کارکرد کنترل فعال بوده و از آوردن طراحی جزئیات مکانیکی و الکتریکی محض اجتناب شده است. هدف از طراحی این سیستم کاهش تنش در المان های تشکیل دهنده سازه و جابجایی طبقات و درنتیجه جلوگیری از ناپایداری سازه مرتفع است. بنابراین خطر تخریب سازه با استفاده از این سیستم برطرف خواهد شد. این معیار معادل با کاهش جابجایی طبقه آخر در حضور تحریک براساس مراجع، تعریف گردیده است. در ابتدا توصیف و تمایز سیستم کنترل فعال نسبت به سایر روش های موجود مطرح گردیده و نوع تحریک به صورت ارتعاشات پایه سازه یا زلزله معین شده است. این سیستم برای مهار ارتعاشات تنها در یک راستای موازی با سطح زمین طراحی شده و دو سازه با مقیاس کوچک وبزرگ برای شبیه سازی درنظر گرفته شده اند. پس از ارائه روش های مدلسازی سازه، کاهش مرتبه مدل و شناسایی پارامترهای مدل فضای حالت آن، با توجه به مکانیزم پیشنهادی امکانات موجود از لحاظ تولید نیروی کنترلی و نوع عملگر مورد بررسی قرار گرفته و کارایی طرح میراگر با دو سیستم الکتروموتوری و الکتروهیدرولیکی آنالیز شده است. بدین منظور از شبیه سازی همزمان و یکپارچه نرم افزار متلب برای بخش پردازش داده و کنترل همراه نرم افزار آدامز برای بخش تحلیل المان محدود رفتار ارتعاشی سازه استفاده شده است. این مطالعه نشان می دهد که سیستم کنترل فعال ارتعاشات طراحی شده قادر به کاهش بیشینه دامنه نوسانات جابجایی سازه به حدود نصف نسبت به حالت بدون کنترل می باشد. همچنین استفاده از عملگر الکتروموتوری علاوه کارایی بالاتر، مقرون به صرفه نیز می باشد. بنابراین در مواردی مانند سازه مقیاس کوچک که انرژی لازم توسط عملگر الکتروموتوری قابل تامین باشد، استفاده از آنها ترجیح داده می شود.

همراه با گسترش جوامع امروزی، ظهور خودروهای هیبریدی نقطه عطفی در کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی به شمار می رود، بطوریکه این خودروها می توانند با به همراه داشتن یک منبع ذخیره ساز با قابلیت شارژ مجدد از هر خروجی الکتریکی، علاوه بر کاهش مصرف سوخت ، در زمینه های پشتیبانی و تزریق انرژی به شبکه سراسری موثر واقع شوند. این پایان نامه تحقق چنین امری را با معرفی یک واسط دوطرفه بین شبکه و خوردو هیبریدی بررسی می نماید. ساختار شارژر مجتمع بر اساس استفاده از سیم پیچ های استاتور ماشین سنکرون مغناطیس دائم به جای بهره گیری از سیم پیچ های اضافی در مدار، طراحی و ارائه شده است. این شارژر قادر به عملکرد با ضریب توان واحد می باشد بطوریکه عملکرد دوطرفه برای کاربردهای انتقال توان از خودرو به شبکه میسر می باشد. همچنین در این پروژه با بدست آوردن معادلات مدل و انجام شبیه سازی در محیط simulink/matlab، مدلی از سیستم مورد نظر بدست آمده و با اعمال روش کنترلی جهت گیری ولتاژ خواهیم دید که سوئیچینگ یکسوکننده و ولتاژ لینک dc با راحتی قابل کنترل می باشد. نتایج حاصله نیز به همراه تست پایداری به مجموعه اضافه شده است تا مورد مقایسه و بررسی قرار گیرد.

با گسترش ادوات الکتریکی مدرن و مشکلات کیفیت توان در شبکه عمومی ac، تقاضا برای منابع قدرت ac برای تولید ولتاژهای سه فاز متعادل و با کیفیت افزایش یافت. یکی از تجهیزاتی که برای اصلاح ولتاژ در شرایط بارهای مختلف بکار می رود، اینورتر چهارساق است. مهمترین کاربرد اینورترهای چهارساق در سیستم های ups است که برای تغذیه بارهای حساس از قبیل سیستم های کامپیوتری، سیستم های امنیتی، سیستم های ارتباطی، تجهیزات بیمارستان و ... بکار می رود. اما از آنجاییکه بسیاری از این بارها غیرخطی و نامتعادل هستند لذا باعث ایجاد اعوجاج شدید در ولتاژ خروجی می شوند. به همین دلیل کنترل اینورترهای چهارساق موضوعی بسیار مهم و حساس در ساخت این ادوات است. در این پایان نامه ابتدا اینورترهای چهارساق را مدل سازی کرده و مدل های مختلف آنرا با درنظر گرفتن تأخیر و همچنین با حذف اثر تزویج بررسی می کنیم. سپس با استفاده از این مدل ها به بحث و بررسی دو روش کنترلی برای اینورتر چهارساق می پردازیم. در روش اول که استراتژی کنترلی فیدبک بهره است، با استفاده از جایابی قطب سعی می کنیم تا در مدل های مختلف ولتاژ خروجی سیستم را بصورت یک ولتاژ سه فاز سینوسی متعادل، ثابت نگاه داریم. بعد از طراحی کنترل کننده فیدبک حالت، به بحث و بررسی نتایج شبیه سازی برای بارهای متغیر با زمان می پردازیم. پس از آن روش کنترلی رزونانس-تناسبی بررسی شده و سپس روند طراحی آنرا بیان می کنیم. در ادامه نتایج شبیه سازی این بخش با نتایج شبیه سازی بخش قبل مقایسه می شوند. با توجه به مشکلات این دو روش کنترلی برای کنترل اینورتهای چهارساق، در فصل بعد یک کنترل کننده جدید و جامعی بر مبنای کنترل رزونانس-تناسبی بیان شده است که از قدرت کنترلی بسیار بهتری نسبت به دیگر کنترل کننده ها برخوردار است. در واقع این تحقیق در فصل آخر با اضافه کردن یک کنترل کننده جریان درونی، باعث بهبود پاسخ سیستم کنترلی در شرایط بارهای نامتعادل و غیر خطی شده است.

با توجه به مزایای موتورهای چند فاز نسبت به موتورهای سه فاز از قبیل کاهش دامنه گشتاور ضربانی و افزایش قابلیت اطمینان، کاربرد این موتورها در صنایعی مانند خودروهای هیبرید، سیستم رانش سامانه های دریایی و فضاپیماها که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند، رو به افزایش است. بنابراین مساله کنترل این موتورها بسیار حائز اهمیت می باشد. یکی از روش های کنترل موتورها، روش کنترل مستقیم گشتاور می باشد. در این پایان نامه به روش کنترل مستقیم گشتاور مبتنی بر جدول سوئیچینگ، بر روی موتور مغناطیس دائم پنج فاز پرداخته می شود. باید توجه شود که این روش که در مقالات گذشته انجام شده است، دارای دو ایراد اساسی می باشد. اول ریپل بالای شار و گشتاور می باشد و دومین ایراد آن وجود هارمونیک های فرکانس پایین در ولتاژ و جریان استاتور می باشد. در این پایان نامه از یک مبدل ماتریسی سه فاز به پنج فاز برای تغذیه موتور استفاده می شود. مبدل ماتریسی نسبت به اینورترهای منبع ولتاژ دارای مزایایی از قبیل قابلیت تنظیم ضریب توان ورودی تا عدد یک ، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت، شکل موج های با کیفیت بسیار بالا در ورودی و خروجی، و همچنین نداشتن خازن در باس dc و در نتیجه حجم کمتر می باشد. با توجه به کاربرد خاص موتورهای چند فاز که در بالا اشاره شد، کاهش حجم درایو این موتورهای مساله مهمی می باشد. در نتیجه استفاده از مبدل ماتریسی امری منطقی می باشد. علاوه براین مبدل های ماتریسی دارای تعداد بردار ولتاژ بیشتری در خروجی می باشند که از این بردارهای بیشتر برای کاهش ریپل شار و گشتاور استفاده می شود. همچنین یک جدول سوئیچینگ ارائه می گردد که با استفاده از آن هارمونیک شدید جربان استاتور حذف می شود. بنابراین می توان گفت هدف این پایان نامه، کاهش حجم درایو و افزایش قابلیت اطمینان آن، کاهش ریپل شار و گشتاور و حذف هارمونیک جریان می باشد.

در این پایان¬نامه، یک ساختار کنترلی جدید برای محرکه¬های الکتریکی موتور سنکرون مغناطیس دائم ارائه می¬شود. این روش کنترلی مبتنی¬بر کنترل کننده¬ی فیدبک حالت است. ابتدا سیستم غیرخطی موتور سنکرون مغناطیس دائم با استفاده از یک خطی¬سازی جدید که مبتنی¬بر روش خطی-سازی مربعی است خطی می¬شود. سپس، سیستم خطیِ حاصل برای طراحی کنترل کننده¬ی فیدبک حالت استفاده می¬شود. علاوه¬بر این یک روش کنترلی مبتنی¬بر روش کنترل برداری با استفاده از کنترل کننده¬ی pi برای موتور سنکرون مغناطیس دائم طراحی می¬شود. این روش کنترلیِ مبتنی¬بر pi یکی از مرسوم¬ترین و موثرترین روش¬های کنترلی برای محرکه¬های الکتریکی عملکرد بالا است و به منظور مقایسه¬ با روش کنترلی پیشنهادی ایجاد می¬شود. در هر دو روش کنترلی، موتور سنکرون مغناطیس دائم در گستره¬ی کامل سرعت با استفاده از استراتژی کنترلی ماکزیمم گشتاور بر آمپر و استراتژی کنترلی تعقیب محدودیت ولتاژ کنترل می¬شود. سپس بجای استفاده از یک حسگر سرعت یک تخمینگر سرعت مبتنی¬بر سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت موتور سنکرون مغناطیس دائم در روش کنترلی جدید بکار می¬رود. در نهایت شبیه¬سازی با استفاده از نرم¬افزار matlab/simulink برای تایید عملکرد سیستم پیشنهادی انجام می¬شود.

در مبدل ماتریسی به علت نبود عنصر راکتیو در لینک dc، اختلالات ولتاژ ورودی بدون واسطه به خروجی منتقل می شود. تاکنون روش های مختلفی برای جبران سازی این مشکل ارائه شده است که می توان آن ها را به روش های حلقه باز و حلقه بسته تقسیم کرد. روش های حلقه باز با جبران سازی پیشخور و اصلاح اندیس مدولاسیون کیفیت خروجی را بهبود می بخشند و در روش های حلقه بسته این کار با فیدبک از جریان خروجی انجام می گیرد. در این پایان نامه عملکرد مبدل ماتریسی غیر مستقیم با روش های کنترل مختلف در شرایط نامتعادلی و اعوجاج ولتاژ ورودی مطالعه شده است. برای این منظور ابتدا روش های موجود برای مدولاسیون و کنترل مبدل ماتریسی، بررسی شده است. سپس راه کارهایی که برای جبران سازی اثر اختلالات ولتاژ ورودی به کار رفته، شرح داده شده اند. در ادامه با شبیه سازی یک مبدل ماتریسی که با روش کنترل پیش بین مدل کنترل شده، عملکرد این مبدل در شرایط طبیعی و غیر طبیعی ولتاژ ورودی و با توابع هزینه ی مختلف بررسی و توابع هزینه مناسب در هر حالت تعیین شده است. در این بررسی مشخص شده که با این روش کیفیت جریان خروجی در شرایط غیر طبیعی ولتاژ ورودی در حد مناسبی باقی می ماند. در ادامه با بررسی حساسیت این روش به تغییر پارامترهای بار نشان داده شده که جریان خروجی مبدل حساسیت کمی به این تغییرات دارد. همچنین نشان داده شده که تنها با یک دسته سنسور ولتاژ، مبدل عملکرد مناسبی در شرایط غیر طبیعی ولتاژ ورودی دارد. عملکرد مبدل با فیلتر خروجی lc نیز در این شرایط بررسی شده است. برای این حالت نیز عملکرد دو تابع هزینه مختلف مقایسه شده و نشان داده شده با کنترل ولتاژ خروجی و جریان ورودی در تابع هزینه، مبدل عملکرد بهتری خواهد داشت. برخی ویژگی های دیگر روش کنترل پیش بین مدل نیز بررسی شده و پیشنهاداتی برای اصلاح و بهبود این روش ارائه شده است.

امروزه با افزایش نیاز به خودروهای سواری، میزان سوخت فسیلی استفاده شده در خودروها نیز افزایش یافته است. از طرفی با توجه به بحران های انرژی و کمبود سوخت های فسیلی در آینده و همچنین افزایش آلودگی هر چه بیشتر هوا و آسیب دیدن لایه ازون، نیاز به یک راهکار جایگزین برای خودروهای احتراقی بیش از بیش احساس می گردد. در ابتدا خودروهای برقی که در آنها از باتری قابل شارژ به عنوان منبع انرژی استفاده می گردد به عنوان راه حل نام برده می شد. حال آنکه این خودروها از چگالی انرژی پایینی برخوردار بوده وکارایی خودروهای احتراقی را ندارند. لذا استفاده از خودروهای هیبرید مد نظر قرار گرفت. در خودروهای هیبرید کنونی با استفاده از چرخ دنده خورشیدی قدرت موتور احتراق داخلی و دو ماشین الکتریکی با یکدیگر ترکیب و به محور چرخ ها انتقال پیدا می کند. در این شرایط موتور احتراق داخلی در هر سرعت دلخواه خودرو می تواند در بیشینه بازده خود انجام وظیفه نماید. در عین حال استفاده از دو موتور الکتریکی و یک چرخ دنده خورشیدی به همراه دو اینورتر برای هر یک از موتورها سبب افزایش وزن و همچنین پیچیدگی سیستم درایو می گردد. ماشین dual mechanical port (dmp) نوع جدیدی از ماشین های الکتریکی با ساختاری دارای دو پورت مکانیکی و دو پورت الکتریکی می باشد. در خودرو هیبرید معمولی این ماشین جایگزین دو ماشین الکتریکی و چرخ دنده خورشیدی شده و ساختار آن را ساده تر و مجتمع تر می سازد. علاوه بر این استفاده از مبدل هایی با تعداد سوئیچ کمتر مانند مبدل های نه سوئیچه و پنج ساق می تواند از هزینه و حجم بیشتر خودرو هیبرید بکاهد. در این پایان نامه پس از ارایه توضیحاتی اجمالی در مورد خودروهای هیبرید مبتنی بر dmp و مبدل های الکترونیک قدرت بکار رفته در uninterruptible power supply (ups) های دو طرفه، جهت تعمیم آنها برای استفاده در خودروهای هیبرید، به شبیه سازی خودروی هیبرید مبتنی بر dmp با استفاده از مبدل های فوق در یک سیکل رانشی استاندارد پرداخته می شود. در نهایت با استفاده از معیارهای هزینه و عملکرد به مقایسه این مبدل ها جهت رسیدن به ساختاری مجتمع با هزینه کم و عملکرد عالی می پردازیم.

در دهه های اخیر با بروز روند کاهشی منابع سوخت فسیلی و افزایش آلایندگی ها مصرف بهینه تر این سوخت ها با ایده هیبریدسازی پیشنهاد شده است. خودورهای هیبرید در سه ساختار استاندارد سری، موازی و سری-موازی مورد مطالعه و طراحی قرار گرفته اند. در ساختار سری-موازی با تلفیق مزایای دو ساختار دیگر، هم نقطه کار موتور احتراقی از چرخ ها مستقل می شود و هم کل توان تولیدی موتور احتراقی در تبدیلات متوالی وارد نمی شود. ساختار سری-موازی می تواند در پیکربندی های مختلف پیاده سازی شود. پیکربندی استاندارد این ساختار شامل یک ژنراتور، یک موتور الکتریکی و یک جعبه دنده سیاره ای است. این پیکربندی در خودرو تویوتا پریوس که یکی از خودروهای هیبرید موفق و پر فروش در سال های اخیر می باشد، استفاده شده است و با نام ths-ii شناخته می شود. در این رساله با ایجاد تغییراتی در این پیکربندی، پیکربندی جدید مبتنی بر ماشین با دو محور مکانیکی(dmp) معرفی خواهد شد. در ساختار مبتنی بر ماشین با دو محور مکانیکی، این ماشین جایگزین ژنراتور، موتور الکتریکی، جعبه دنده سیاره ای و چرخ دنده کوپل کننده گشتاور می شود. در این رساله ساختار استاندارد خودرو سری-موازی با دو ساختار دیگر از جهات مختلف مقایسه شده اند و در نتیجه ساختار مبتنی بر ماشین dmp به دلیل قابلیت جایگزینی ماشین dmp با جعبه دنده دستی در خودروهای غیر هیبرید موجود و تبدیل آنها به خودرو هیبرید و همچنین به دلیل مزایای متعدد در کاهش تجهیزات نصب، بدنه خارجی ماشین ها و خنک سازی، به عنوان ساختار مناسب و برتر پیشنهاد گردیده است. پس از مقایسه ساختارها و انتخاب ساختار بهینه، خودرو هیبرید سری-موازی مبتنی بر ماشین با دو محور مکانیکی طراحی و از جنبه های مختلف از جمله مصرف سوخت، میزان تولید آلایندگی، پارامترهای کارایی خودرو و قیمت تمام شده بهینه سازی و در نهایت شبیه سازی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده یک ماشین با دو محور مکانیکی با ساختار سیم بندی متمرکز طراحی و سپس با روش شبیه سازی المان محدود اعتبارسنجی شده است. پارامترهای مدل دینامیکی ماشین dmp نیز از شبیه سازی المان محدود استخراج شده است. سپس معادلات روش کنترل حداکثر گشتاور بر آمپر و معادلات محدودیت های ماشین استخراج شده است. در نهایت نیز یک نمونه آزماشیگاهی از ماشین dmp طراحی، بهینه سازی و ساخته شده است و این ماشین با اینورترها و بوردهای الکترونیکی طراحی شده تست شده و نتایج عملی ارائه گردیده است.

در جامعه¬ی کنونی به علت مسائل و مشکلات زیست محیطی تمایل زیادی در جهت تولید خودرو¬های هیبریدی ایجاد شده است. تا کنون تلاش¬های زیادی در جهت بهبود عملکرد سیستم تولید و انتقال توان خودرو¬های هیبریدی انجام پذیرفته است. در خودرو¬های هیبریدی کنونی با استفاده از یک چرخ-دنده خورشیدی قدرت¬های موتور احتراق داخلی و دو ماشین الکتریکی با یکدیگر ترکیب و به محور چرخ¬ها انتقال پیدا می¬کند. در این شرایط موتور احتراق داخلی در هر سرعت دلخواه خودرو می¬تواند در بیشینه بازده خود انجام وظیفه نماید. با عین حال استفاده از دو موتور الکتریکی و یک چرخ¬دنده خورشیدی به همراه دو اینورتر قدرت سبب افزایش وزن و همچنین پیچیدگی سیستم درایو می¬گردد. ماشین¬ dmp (dual mechanical port) نوع جدیدی از ماشین¬های الکتریکی با ساختاری متمرکز می-باشد. در خودروهای هیبرید معمولی این ماشین جایگزین دو ماشین الکتریکی، چرخ¬دنده خورشیدی، کلاچ و جعبه دنده شده و ساختار آن را ساده¬تر می¬سازد. یکی ازمهم ترین سوالاتی که در مرحله طراحی خودروهای هیبریدی مطرح می¬شود، چگونگی تعیین اندازه توان نامی مناسب، برای هر یک از دو منبع اصلی و کمکی بکار گرفته شده در خودرو می¬باشد. در این پایان نامه هدف تعیین بهینه اندازه توان نامی و یا به عبارت دیگر طراحی پارامتری خودروی هیبرید الکتریکی مبتنی بر ماشین dmp، شامل موتور احتراق داخلی، ماشین dmp و مجموعه باتری می¬باشد. برای طراحی بهینه از تعریف درجه هیبریداسیون در خودروهای هیبرید استفاده شده است. برای تعیین درجه هیبریداسیون روش¬های مختلفی وجود دارد که در این پایان نامه از روش استفاده از نرم افزار (شبیه سازی) استفاده شده است. از آنجاییکه مدل خودروی هیبرید الکتریکی سری-موازی مبتنی بر ماشین dmp در کتابخانه های نرم افزارهای قابل استفاده در کاربردهای خودروی هیبرید وجود ندارد، در این پایان¬نامه پس از ارایه¬ی توضیحاتی اجمالی در مورد خودرو هیبرید سری-موازی و معرفی ماشین dmp، به مدل¬سازی خودروی هیبرید الکتریکی سری-موازی مبتنی بر ماشین dmp پرداخه شده است. پس از مدل سازی این نوع خودروی هیبرید، درجه هیبریداسیون بهینه آن با در نظر گرفتن پارامترهای عملکردی خودرو مانند حداکثر سرعت، زمان شتاب گیری، قابلیت شیب پیمایی و میزان مصرف سوخت و با استفاده تابع هزینه مناسب بدست آمده است.

در این پایان¬نامه ابتدا به معرفی مبدل اینترلیو پرداخته شد. سپس به بررسی خودرو هیبرید سری- موازی تویوتا پریوس 2010 پرداخته شد و مشخصات سیستم مبدل آن ذکر شد. با ذکر محدودیت های مبدل های به کار رفته در خودروی تویوتا پریوس و تأثیرات مخرب آن بر روی باتری مبدل، به دنبال مبدلی بودیم که عملکرد مناسب نسبت به مبدل بوست دو طرفه به کار رفته شده در خودرو تویوتا پریوس باشد. نتایج حاصل از مطالعات بیانگر این بود که مبدل بوست دو طرفه اینترلیو از لحاظ عملکردی دارای مزیت های فراوانی نسبت به سایر مبدل ها است. بنابراین به بررسی، تحلیل و طراحی مبدل بوست دو طرفه اینترلیو پرداخته شد. ریپل جریان ورودی، تلفات حاصل از مقاومت های پارازیتی، تلفات حاصل از غیر ایده آلی های عناصری نیمه هادی برای مبدل معمولی و اینترلیو مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نسبت به مبدل معمولی، مبدل اینترلیو دارای ریپل جریان و تلفات کمتری می باشد که باعث می شود گزینه ایده آلی برای خودروهای هیبرید باشد. سپس یک توپولوژی جدید برای مبدل dc-dc دو طرفه ارائه گردید. مزیت این مبدل نسبت به مبدل باک بوست دو طرفه، کوچک¬تر بودن d0 به ازای یک تبدیل ولتاژ مشخص می باشد. کوچک¬تر بودن d0 باعث کاهش تلفات و افزایش دقت کنترل حلقه بسته می گردد. با این حال، با مقایسه این توپولوژی جدید موسوم به مبدل سوپرلیفت با مبدل بوست دو طرفه، این نتیجه حاصل شد که برتری نسبی متعلق به مبدل بوست دو طرفه می¬باشد. با توجه به برتری¬های فراوان مبدل بوست دو طرفه نسبت به سایر مبدل¬ها، این مبدل در آزمایشگاه طراحی و ساخته شد بود که نتایج آن در فصل 7 ارائه گردید. نتایج عملی ارائه شده در این فصل، موید نتایج شبیه سازی فصل 5 می باشد.

مبدل¬های ماتریسی به دلیل مزایای فراوان، در سال¬های اخیر مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. از جمله این مزایا می¬توان به قابلیت ساخت فشرده به دلیل عدم وجود المان¬های حجیم ذخیره کننده انرژی، تنظیم ضریب توان ورودی تا عدد یک، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت، شکل موج¬های با کیفیت بسیار بالا در ورودی و خروجی اشاره کرد. با این حال به دلیل مشکلاتی از قبیل الگوریتم-های سوئیچ زنی و کموتاسیون پیچیده، مدارات حفاظت پیچیده در برابر اضافه ولتاژ و نسبت تبدیل ولتاژ محدود به 866/0، استفاده از مبدل¬های ماتریسی تا سال¬های اخیر در صنعت به تعویق افتاده است. در این رساله پس از بررسی تحقیقات پیشین انجام شده در زمینه¬های مذکور، الگوریتم سوئیچ زنی متداول مبدل ماتریسی غیر مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه پس از استخراج مدل متوسط مبدل ماتریسی غیر مستقیم، کنترلر¬های سنکرون، رزونانسی و هوشمند عصبی– فازی جهت کنترل مبدل طراحی شده است. سپس یک روش جدید برای پیاده¬سازی الگوریتم متداول مدولاسیون پهنای پالس مبدل ماتریسی غیر مستقیم با سرعت بالا و پیچیدگی بسیار پایین ارائه شده است. در ادامه پس از تحلیل جامع تبدیل انرژی ac به ac، الگوریتم سوئیچ زنی بسیار ساده با قابلیت پیاده سازی در میکرو کنترلرهای بسیار ارزان قیمت ارائه شده است. همچنین ساختاری جدید با استراتژی سوئیچ زنی جدید برای اصلاح نسبت تبدیل ولتاژ مبدل ماتریسی تا عدد یک و بالاتر به همراه روش تحلیلی طراحی المان های راکتیو مورد بررسی قرارگرفته و نتایج نمونه شبیه سازی شده و نمونه آزمایشگاهی ساخته شده مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان تحلیل جامعی برای مقایسه مزایا و معایب مبدل های پشت به پشت و ماتریسی و انتخاب مبدل مناسب انجام شده است.

در این پروژه به بررسی مبدل های dc-dc افزاینده-کاهنده پرداخته می شود. مبدل های dc-dc افزاینده-کاهنده دارای کاربردهای صنعتی فراوانی مانند سیستم های شارژ باتری، سیستم های واسط پیل سوختی، اصلاح ضریب قدرت، خودروهای هیبرید، منابع تغذیه سیستم های مخابراتی، ردیابی نقطه حداکثر توان سیستم های خورشیدی و استخراج حداکثر توان در سایر سیستم های انرژی نو می باشند. ابتدا مبدل های dc-dc افزاینده-کاهنده مرسوم مورد مطالعه و سپس ویژگی های بارز این مبدل ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این پروژه مبدل dc-dc افزاینده-کاهنده-ای پیشنهاد می شود که دارای ویژگی های مناسبی همانند ریپل جریان ورودی و خروجی پایین(ناشی از به کارگیری تکنیک اینترلیو)، تنش سوئیچ پایین(ناشی از استفاده از دو مبدل افزاینده و کاهنده سری شده باهم)، عدم وجود صفرهای سمت راست و پیوستگی تابع انتقال سیگنال کوچک ولتاژ خروجی به سیگنال کنترلی(ناشی از به کارگیری تزویج مغناطیسی و شبکه ی میرا کننده) بوده و نقش مدار واسط بین پیل سوختی و باتری را بازی می کند. مدل سازی ریاضی مبدل پیشنهادی در حالت هدایت پیوسته انجام شده و اعتبار آن از طریق شبیه سازی تضمین شده است. باید ذکر شود که برای شبیه سازی از محیط نرم افزار matlab/simulink استفاده شده است. برای تنظیم ولتاژ خروجی در مقدار مطلوب، از کنترل کننده ی کلاسیک pid بهره گرفته شده است. علاوه بر مدل سازی و شبیه سازی، پیاده سازی عملی و ساخت نمونه ی اولیه ی مبدل پیشنهادی برای عملکرد فوق الذکر در توان مقیاس متوسط (360 وات) صورت گرفته و نتایج حاصل به صورت کامل تشریح شده و نشان داده شده است که چگونه مشخصات شبیه سازی توسط نتایج عملی تأیید می گردند. علاوه بر این نتایج عملی که شامل بازده مبدل و مشخصات الکتریکی حالت دائمی و حالت گذرای آن بوده بیانگر مزایای مبدل پیشنهادی می باشد.

در سالهای اخیر، روشهای کنترل درایو موتورهای القائی - به عنوان جایگزینی برای سرو درایوهای dc- پیشرفتهای قابل توجهی داشته اند. در روش کنترل مستقیم گشتاور (dtc) ایده کنترل بر پایه انتخاب بردارهای ولتاژ مناسب، به منظور محدود کردن شار و گشتاور داخل باندهای هیسترزیس شار و گشتاور است. افزایش پهنای باند هیسترزپس شار موجب افزایش تموج شار و هارمونیکهای جریان، در نتیجه تلفات هارمونیکی می شود. همچنین افزایش پهنای باند گشتاور افزایش ضربانهای گشتاور، در نتیجه افزایش ارتعاشات مکانیکی و نویز شنوائی را به دنبال خواهد داشت. اگر این باندها کوچک انتخاب شوند. اشکالات ذکر شده برطرف می شوند اما در مقابل تلفات کلید زنی مبدل افزایش خواهد یافت. یکی از مشکلات عمده درایوهای dtc فرکانس کلیدزنی غیر قابل پیش بینی مبدل است که در اثر تغییر سرعت، شرایط بار و پارامترهای موتور تغییر می کند. در نتیجه بایستی پهنای باندهای هیسترزیسی به حدی بزرگ انتخاب شوند تا از افزایش بیش از حد فرکانس کلیدزنی جلوگیری شود. با تنظیم باندها در بدترین حالت کارائی درایو کاهش خواهد یافت. در این پایان نامه پس از بررسی اثر پهنای باندهای هیسترزیس بر عملکرد درایو، روشی ارائه خواهد شد تا با در نظر گرفتن حداکثر فرکانس کلیدزنی مبدل، پهنای باندها به نحوی انتخاب شوند که علاوه بر کاهش تموج شار و گشتاور، فرکانس کلیدزنی نیز در حد مجاز باقی بماند. همچنین با کنترل دامنه شار مطابق با فرمان گشتاور، بهبود بازده مورد توجه قرار گرفته است.

در این پایان نامه یک سیستم فوتوولتائیک متصل به شبکه (pv) با اینورتر چند سطحی آبشاری پل h مورد بررسی قرار می گیرد. سیستم کنترل آن شامل یک الگوریتم جدید دنبال کردن بیشترین توان (mppt) به همراه استفاده از کنترلر pri می باشد.پس از بررسی انواع روشهای رایج mppt ، روش پیشنهاد شده در این پایاننامه معرفی و تحلیل می گردد. این روش مبتنی بر روش برخط-برونخط (آفلاین-آنلاین) بوده که اجازه می دهد عمل دنبال کردن ماکزیمم توان سریع تر رخ دهد. در ادامه انواع ساختار اینورترهای چند سطحی مورد مطالعه قرار گرفته و ساختار مبدل چند سطحی آبشاری پل h انتخاب می گردد. در سیستم مورد بحث در این پایان نامه ، هر یک از طبقه های مختلف مبدل آبشاری پل h به یک مبدل بوست متصل شده است. برای کنترل جریان خروجی اینورتر از یک کنترل کنندهی تناسبی – رزونانسی – انتگرالی (pri) استفاده میشود. این کنترل کننده مشخصه های عملکردی مناسبی به منظور دستیابی به اهداف کنترلی مختلف در اینورتر منبع ولتاژی متصل به شبکه دارد. این کنترل کننده به همراه روش mppt ارائه شده سبب کاهش هارمونیک و همچنین کاهش زمان نشست می شود. در انتها پس از شبیه سازی سیستم مورد بحث و به کار گیری روش کنترلی pri برای کنترل توان و روش mppt پیشنهادی به منظور دریافت حداکثر توان از پنل های خورشیدی ، نتایج حاصل از این شبیه سازی با نتایج حاصل از به کارگیری روش mppt مشاهده و اغتشاش (p & o) ، مقایسه شده و صحت مزایای ذکر شده تایید میگردد.

در این پایان نامه ابتدا یک سیستم تبدیل انرژی باد درایو مستقیم مجهز به ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم kw 10 مدل شده است، و سپس الگوریتم کنترل ردیابی حداکثر توان به روش ضریب سرعت لبه(tsr) برای این سیستم ارایه شده است.الگوریتم کنترل مبتنی بر میدان برای کنترل سرعت ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم و الگوریتم کنترلی مبتنی بر ولتاژ برای کنترل توان اکتیو و راکتیو تزریقی به شبکه انجام شده است. سپس الگوریتم کنترلی بدون سنسور برای کنترل سرعت pmsg ،بر مبنای مشاهده گر مد لغزشی بهبود یافته و سیستم تطبیقی مدل مرجع نیز ارایه شده است.