با توجه به افزایش مصرف انرژی در سالیان اخیر و روند فزاینده قیمت آن تحقیقات زیادی در زمینه استفاده بهینه از سوختهای فسیلی و همچنین استفاده بیشتر از منابع تجدیدپذیر انجام شده و همچنان نیز ادامه دارد. در مبحث بهینه سازی مصرف انرژی، با توجه به اینکه سوختهای فسیلی منبع تقریبا تمام انرژی مورد نیاز برای صنعت حمل ونقل محسوب می شوند، بهینه سازی مصرف سوخت در سیستمهای حمل و نقل مورد توجه قرار گرفته است و در این راستا استفاده از خودروهای هیبریدی در حال حاضر انتخاب اول محسوب می شود که در سالهای اخیر توانسته اند با ورود به بازار تجاری خودرو، به عنوان راه حل میان مدت و حتی بلندمدت مطرح شوند. خودروهای هیبریدی شامل دو دسته اصلی با عنوان اتصال سری و موازی هستند که هر کدام کاربردهای خاص خود را دارند؛ ساختار موازی بیشتر در خودروهای شخصی و ساختار سری بیشتر در خودروهای عمومی(نظیر اتوبوسها) و خودروهای سنگین استفاده می شود. در این پایان نامه با صرفنظر از موضوع اتصال موازی با بیان نقاط قوت و ضعف اتصال سری، بر بررسی امکان افزایش بازده در این ساختار در صورت استفاده از از ژنراتور دوسو تغذیه متمرکز شده ایم. در صورتیکه در ساختار سری از ژنراتور دوسو تغذیه هم محور با موتور درونسوز استفاده شود آنگاه این امکان بوجود می آید تا بخشی از توان خروجی ژنراتور بدون عبور از لینک dc و تبدیل از شکل الکتریکی به الکتریکی به موتور محرک برسد که همانطور که در فصل ? خواهیم دید استفاده از قابلیتهای این ساختار مستلزم بکارگیری روش مناسب کنترلی با توجه به مشخصه های عملکردی همه اجزای سیستم می باشد. روشهایی که جهت کنترل عملکرد خودرو در این ساختار به کارگرفته شده اند همان روشهای سنتی هستند که برای هیبرید سری معمولی نیز به کار گرفته می شود که عبارتند از روش خاموش-روشن یا ترموستاتی و روش تعقیب توان. با بررسی عملکرد ساختار مورد بحث در هر یک از روشهای فوق الذکر می توان پی برد که در روش اول بدلیل پایین بودن متوسط توان بار نسبت به توان تولیدی موتور درونسوز در نقطه بهینه و در نتیجه تلفات ناشی از منبع ذخیره انرژی و در روش دوم به علت چرخش توان بین برخی از اجزای سیستم و تلفات ناشی از گردش توان در آنها بهبود قابل ملاحظه ای در کاهش مصرف سوخت بوجود نمی آورد به همین دلیل از روشی تحت عنوان تعقیب نقطه کار در کنترل این ساختار استفاده شده است که در آن نقطه کار موتور محرک روی صفحه گشتاور- سرعت بصورت لحظه ای و در یک ناحیه مشخص توسط موتور درونسوز مورد تعقیب قرار می گیرد که در فصل ششم نتایج حاصل از این روش قابل مشاهده و مقایسه است

در این پایان نامه، محور اصلی کار، طراحی الگوریتم مناسب کنترل سرعت درایو موتور سوئیچ رلکتانس با تاکید بر کاهش ریپل گشتاور می باشد. ابتدا با بررسی مزایا و مشکلات ماشین های سوئیچ رلکتانس به بیان اصول عملکرد، مدل سازی و کنترل آن ها می پردازیم. جهت حصول به دقت بیشتر تلاش می شود که یک شناخت مناسب از رفتار دینامیکی و غیر خطی عملکرد موتور حاصل شود و سپس مدل مناسبی برای استفاده در تحلیل و شبیه سازی که اثرات غیر خطی و اشباع را نیز در نظر می گیرد استخراج شود. به همین منظور یک srm 6/8، kw4 با مشخصه های اندازه گیری شده ی عملی، مدل سازی شده است. سپس با استفاده از مدل غیر خطی موتور یک روش مود لغزشی وفقی مناسب که در آن برای کاهش chattering در سیگنال کنترل اصلاحاتی نسبت به روش کنترل مود لغزشی معمولی انجام گرفته است، برای کنترل سرعت موتورهای سوئیچ رلکتانس با در نظر گرفتن نامعینیهای متغیر با زمان و دارای کران نامعلوم برای کاهش ریپل گشتاور و بهبود مشخصات حالت ماندگار موتور مورد مطالعه پیشنهاد شده است. کنترل کننده ی پیشنهادی، رد یابی سرعت مرجع با دقت بسیار خوب را ممکن می سازد. مقاوم بودن کنترل کننده به تغییرات پارامتر ها و همچنین در نظر گرفتن اغتشاشات گشتاور بار به عنوان نامعینی متغیر با زمان با کران نامعلوم توسط شبیه سازی و نتایج عملی نشان داده شده است. در ادامه برای بهبود مشخصات دینامیکی و حالت ماندگار سیستم درایو و کاهش هر چه بیشتر ریپل گشتاور و سرعت، از ساختار کنترل غیر مستقیم گشتاور به صورت کسکود استفاده شده است و در آن، سیستم کنترل حلقه-بسته به حلقه های سرعت (حلقه بیرونی) و جریان (حلقه داخلی) تقسیم شده است. در این رویکرد علاوه بر طراحی کنترل کننده ی سرعت، طراحی کنترل کننده ی با عملکرد مناسب برای کنترل مطلوب حلقه جریان به عنوان حلقه ی داخلی نقش اساسی بر عهده دارد. به همین منظور با استفاده از روش های تحلیل مقیاس زمانی، مدل دینامیکی موتور سوئیچ رلکتانس به زیر سیستم های مکانیکی و الکتریکی که به ترتیب دارای دینامیک کند و سریع هستند تقسیم خواهد شد. سپس با اثبات پسیو بودن زیر سیستم ها، هر دو زیر سیستم از طریق فیدبک منفی به هم متصل شده و یک سیستم کلی پسیو را تشکیل خواهند داد. آنگاه با استفاده از مدل سازی مبتنی بر انرژی مانند تئوری سیستم های همیلتونین کنترل شده از طریق درگاه (pchs)، زیر سیستم های مکانیکی و الکتریکی پسیو به دست آمده، به صورت مدل pchs نوشته خواهند شد. در نهایت با استفاده از مدل های به دست آمده و به کار گیری روش های کنترلی سیستم های پسیو مبتنی بر انرژی (pbc)، به طراحی الگوریتم کنترل جریان خواهیم پرداخت. پیش از نتیجه گیری و پیشنهادات، نتایج عملی پیاده سازی روش های کنترلی پیشنهادی با استفاده از پردازنده ی سیگنال دیجیتال (dsp) با مدل tms320f2812 ارائه شده است. نتایج شبیه سازی هر فصل با استفاده از simulink ارائه می گردد.

طرحهای حفاظتی مختلفی برای ترانسفورمرهای قدرت معرفی و بکار گرفته شده است. از این میان حفاظت دیفرانسیل به عنوان حفاظت اصلی در مقابل خطاهای اتصال کوتاه در سیم پیچی های ترانسفورمر مطرح است. حفاظت دیفرانسیل به هنگام وقوع خطاهای داخلی باید به سرعت عمل کند، این در حالی است که در شرایط غیر خطا همچون جاری شدن جریان هجومی باید پایدار بماند. این نیازهای متفاوت در حفاظت ترانسفورمرهای قدرت یعنی قابلیت اطمینان بالا و عملکرد سریع موجب شده که حفاظت از ترانسفورمرهای قدرت همواره یک مشکل اساسی در حوزه رله گذاری سیستم های قدرت باشد. الگوریتم هایی که بطور مستقیم از روی رفتار شکل موج زمانی جریانهای دیفرانسیل، جریان خطا را شناسایی می کنند دارای مزیت استفاده از اطلاعات جامع شکل موج جریان دیفرانسیل می باشند. از این رو، الگوریتمهای پیشنهادی با توجه به رفتارهای متفاوت شکل موجهای جریانهای دیفرانسیل تحت شرایط جریان خطا و جریان هجومی بدست می آیند. در الگوریتمهای پیشنهادی ضمن بررسی ساختارهای هندسی متفاوت شکل موج های جریانهای دیفرانسیل ویژگی های تمایز استخراج می شوند، سپس این ویژگی ها با استفاده از روشهای آماری کمی سازی می شوند و الگوریتم های تشخیص بر اساس شاخص های تعریف شده برای کمی سازی ویژگی تمایز طراحی می شوند. در الگوریتم های پیشنهادی مبتنی بر روشهای آماری جریانهای دیفرانسیل به عنوان سیگنالهای آماری در نظر گرفته می شوند. گرچه این جریانها هیچ گونه پدیده آماری را نشان نمی دهند اما استفاده از معیارها و آزمونهای آماری، می توانند در الگوریتم های حفاظتی مفید باشند. در دسته اول از الگوریتمهای پیشنهادی با در نظر گرفتن جریانهای دیفرانسیل به عنوان منحنی های فرکانسی ملاکی برای تشخیص شرایط خطا از شرایط هجومی بدست می آید. در دسته دوم از الگوریتم های پیشنهادی، ابتدا فرضیه های آماری که نشان دهنده تفاوتهای ذاتی بین شکل موجهای جریان هجومی و جریان خطای داخلی است، تعریف می شوند سپس با آزمودن این فرضیه ها توسط تستهای آماری و با مقایسه خروجی این آزمونها، ملاکی برای شناسایی جریان خطای داخلی از شرایط هجومی بدست خواهد آمد. و بالاخره در دسته سوم از الگوریتم پیشنهادی از مفهوم خط رگرسیون استفاده شده است به عنوان نمونه در یکی از این الگوریتمها با آزمودن میزان گرایش خطی میان نمونه های جریان دیفرانسیل، نوع اختلال شناسایی می گردد. قابلیت اطمینان، حساسیت و سادگی محاسبات الگوریتمهای فوق، توسط نتایج شبیه سازی و عملی تأیید می شود.

یکی ازمهمترین عیب های موتورهای سوئیچ رلکتانس ریپل گشتاور آنها می باشدکه برای کاهش آن، تحقیقات فراوانی انجام و روش های مختلفی ارائه شده است که در فصل مقدمه به این روش ها اشاره می شود. هدف از این پایان نامه ارائه روشی برای کنترل سرعت با در نظر گرفتن کاهش ریپل گشتاور این نوع موتور هاست. در ابتدای پایان نامه مروری بر زمینه های تحقیقاتی این موتورها و روش ها ی مختلف کاهش ریپل گشتاور انجام شده و در ادامه اصول عملکرد و نحوه مدلسازی موتور مورد بحث قرار می گیرد . برای این منظور مدل مناسبی که خصوصیات غیر خطی و اشباع موتور در آن در نظر گرفته شود مورد استفاده قرار می گیرد. در این پایان نامه برای رسیدن به این هدف از اطلاعات یک موتور 4 کیلووات 6/8 استفاده شده است؛ این اطلاعات از طریق آنالیز المان محدود (fea) بدست آمده و صحت این اطلاعات با اندازه گیری عملی نیز بررسی شده است. در ادامه مروری بر مبدل های مختلف و مقایسه بین آنها انجام می گیرد و ویژگی های مبدل مورد استفاده در شبیه سازی و پیاده سازی عملی بیان می شود. در ابتدا به منظور کنترل، از یک کنترل کننده pi معمولی بر روی مدل استخراج شده در محیط مطلب/سیمولینک استفاده شد، سپس با توجه به ویژگی های موتور سوئیچ رلوکتانس از قبیل دینامیک سیستم مورد کنترل ،بروز نامعینی و تغییرات سیستم، از کنترل کننده عاطفی برای کاهش ریپل گشتاور کنتر ل کننده pi استفاده شد. مهمترین ویژگی این کنترل کننده وابسته نبودن به مدل است که برای موارد استفاده غیر خطی مناسب است. از دیگر ویژگی های این کنترل کننده داشتن درجه آزادی بیشتر برای رسیدن به جواب مطلوب ( از نظر بالازدگی، زمان نشست، خطای ماندگار و راه اندازی نرم ) است. ویژگی دیگر این کنترل کننده در مقایسه با کنترل کننده pid مقاوم بودن در برابر اغتشاش است که استفاده از این کنترل کننده را برای درایوهای با کاربرد دقیق توجیه پذیر می کند. نتایج شبیه سازی کنترل کننده عاطفی نشان دهنده پاسخ مطلوب سیستم و کاهش ریپل گشتاور می باشد. در ادامه برای بهبود عملکرد موتور در حالت گذرا و پاسخ دینامیکی بهتر، از ساختار کنترل غیر مستقیم گشتاور به صورت کسکید استفاده شده است. در این روش خروجی کنترل کننده pi باگشتاور محاسبه شده مقایسه شده و خطای آن به کنترل کننده عاطفی داده می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از بهبود رفتار دینامیکی موتور در کنترل سرعت است. در ادامه برای نشان دادن صحت نتایج شبیه سازی، روش های ذکر شده توسط پردازنده سیگنال دیجیتال (dsp) با مدل tms32f2812 بصورت عملی پیاده سازی شد که تأیید کننده نتایج شبیه سازی می باشد.

موتور سوئیچ رلاکتانس از جمله ماشین های سنکرون است که با توجه به پیشرفت های ایجاد شده در تولید ادوات الکترونیک قدرت، در سال های اخیر بیشتر از قبل مورد توجه قرار گرفته است. از جمله ویژگی های این موتور، سادگی ساخت و تولید آن می باشد. علاوه بر این، در این موتور سیم پیچی تنها بر روی استاتور و به صورت متمرکز قرار دارد و روتور بدون سیم پیچی و آهنربا است. به همین دلیل، روتور این موتور ساده ترین ساختار را در بین ماشین ها دارد. به دلیل سادگی ساختار، هزینه تولید این موتور پایین و قابلیت اطمینان آن بالا است. همچنین با افزایش تعداد قطب ها و کنترل مناسب، این موتور توانایی رسیدن به سرعت بالا و یا دستیابی به گشتاور زیاد را دارد. در نتیجه این موتور می تواند یک گزینه مناسب برای کاربردهایی نظیر سانتریفیوژها و محرک خودروهای برقی باشد. با توجه به اینکه روتور و استاتور موتور سوئیچ رلاکتانس قطب برجسته اند، مشخصه مغناطیسی این موتور به شدت غیر خطی می باشد. در نتیجه یکی از مشکلات این موتور، پیچیدگی کنترل آن است. کنترل کننده رایج برای حلقه کنترل جریان موتور سوئیچ رلاکتانس،کنترل کننده هیسترزیس است. با توجه به مشکلات این کنترل کننده نظیر فرکانس سوئیچینگ متغیر و ریپل جریان بالا، از کنترل کننده تناسبی انتگرالی نیز استفاده می شود. معمولا کنترل کننده تناسبی انتگرالی برای یک نقطه خاص طراحی می شود، در نتیجه این کنترل کننده برای نقاط کاری دیگر عملکرد مناسبی ندارد. به همین دلیل برای بهبود کنترل جریان موتور سوئیچ رلاکتانس از کنترل کننده تناسبی انتگرالی با تطبیق ضرایب استفاده می شود. در این پایان نامه کنترل جریان موتور سوئیچ رلاکتانس با استفاده از کنترل کننده تناسبی انتگرالی، بر مبنای معادلات موتور، مشخصات ماشین و اصول عملکرد آن انجام شده است. پس از معرفی کلی موتور سوئیچ رلاکتانس، روش های مختلف برای تطبیق ضرایب کنترل کننده تناسبی انتگرالی متناسب با اندوکتانس افزایشی بیان شده اند. عملکرد هر یک از این روش ها مورد بررسی قرار گرفته است و مزایا و معایب هر کدام بیان شده اند. بر اساس روش های بیان شده، یک روش پیشنهادی برای تطبیق ضرایب کنترل کننده تناسبی انتگرالی ارائه شده است. در روش پیشنهادی سعی شده است به جای جدول جستجو و روابط تحلیلی پیچیده از معادلات ساده استفاده شود، به گونه ای که کنترل کننده عملکرد مناسبی نیز داشته باشد. علاوه بر این، تاثیر ولتاژ لینک متغیر بر کنترل جریان در سرعت های بالا مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی عملکرد روش پیشنهادی و مقایسه آن با روش های موجود، نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار سیمولینک و نتایج عملی با استفاده از پردازنده tms320f28335 و نرم افزار psim به دست آمده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهند روش پیشنهادی که بر پایه معادلات ساده و بدون استفاده از جدول پیش بینی می باشد، دارای عملکرد مناسب و مشابه عملکرد کنترل کننده با تطبیق ضرایب متناسب با مقدار دقیق اندوکتانس افزایشی است.

در دهه ی اخیر موتور های سوئیچ رلوکتانس، توجه زیادی را از سمت صنعت به خود جلب کرده اند. این ماشین ها نسبت به ماشین های دیگر با توان خروجی یکسان، بسیار ارزان، قابل اطمینان، سبک و با چگالی توان بالا می باشند. عدم حضور مغناطیس دایم و سیم پیچی روی روتور امکان دستیابی به سرعت های بالا را فراهم می کند و موتور سوئیچ رلوکتانس را به سمت ایجاد راه حلی برای کار در شرایط سخت مانند دمای بالا و لرزش های مکانیکی سوق می دهد. اساسی ترین اشکال یک موتور سوئیچ رلوکتانس، ریپل گشتاور بسیار بالا در مقایسه با ماشین های مرسوم می باشد که منجر به تولید نویز صوتی شدید و لرزش موتور می شود. منشا تولید ریپل گشتاور در یک موتور سوئیچ رلوکتانس ناشی از غیر خطی بودن مشخصه های مغناطیسی و سازوکار تولید گشتاور بصورت غیر پیوسته می باشد. گشتاور الکترومغناطیسی ایجاد شده در یک موتور سوئیچ رلوکتانس، برابر با مجموع گشتاورتولید شده توسط هرفاز می باشد که به صورت مستقل کنترل می شود در نتیجه کنترل نامناسب گشتاور هر فاز باعث ایجاد ریپل گشتاور در ناحیه ی کموتاسیون می شود. روشهای مختلفی برای کاهش ریپل گشتاور در موتور سوئیچ رلوکتانس وجود دارد که از جمله آنها طراحی مناسب ماشین، ساختار مناسب مبدل الکترونیک قدرت و روشهای مختلف کنترل الکترونیکی می باشند. در یک موتور سوئیچ رلوکتانسی با مشخصات مغناطیسی در دسترس و با استفاده از مبدل الکترونیک قدرت رایج نامتقارن، می توان با روشهای مختلف کنترل الکترونیکی از جمله روش های کنترل غیر خطی، کنترل بهینه وکنترل لحظه ای گشتاور، ریپل گشتاور را کاهش داد. یک مبدل الکترونیک قدرت قابل انعطاف برای موتور سوئیچ رلوکتانس مبدل نامتقارن می باشد که در زمان های دلخواه امکان ایجاد ولتاژ مثبت و منفی بر روی هر فاز را دارا می باشد. در این پایان نامه بر مبنای مفهوم تابع اشتراک گشتاور، یک روش کنترلی برای کاهش ریپل گشتاور در درایو موتور سوئیچ رلوکتانس فراهم می شود که امکان کنترل گشتاور را برای دو فاز به طور همزمان فراهم می کند. گشتاور مرجع به صورت مستقیم با استفاده از یک رابطه ی ریاضی یا استفاده از جدول جستجو تبدیل به شکل موج جریان مرجع می شود. همچنین روشهای بهینه سازی یک تابع اشتراک گشتاور برای کاهش تلفات مسی و افزایش بازده درایو شرح داده می شود و روشی غیر خطی برای کاهش ریپل گشتاور و تلفات مسی به صورت همزمان ارائه می شود. نتایج عملی و شبیه سازی بدست آمده برای توابع اشتراک گشتاور مختلف، بدست آمده و با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار سیمولینک مطلب بدست آمده و تحلیل می شوند. همچنین برای بدست آوردن نتایج عملی از یک برد پردازنده قوی dsp مدل tms320f28335 استفاده می شود.

در دهه های اخیر پیشرفت های چشمگیری در زمینه ساخت و توسعه ی ادوات الکترونیک قدرت حاصل شده است. این امر موجب گردیده است که موتور سوئیچ رلوکتانس که تا پیش از آن به دلیل محدودیت های عملی درایو آن تا حد بسیار زیادی ناشناخته بود، با اقبال از سوی مهندسین و صنایع روبرو گردد. این موتور دارای ساختار بسیار ساده وسبک،روتور فاقد سیم پیچی و مغناطیس دائم، قیمت ارزان، قابلیت اطمینان و چگالی توان بالا می باشد. در مقابل این مزایا، یکی از اساسی ترین معایب این موتور ریپل گشتاور بسیار بالای این موتور در مقایسه با دیگر موتورهای الکتریکی مرسوم می باشد که موجب ایجاد لرزش موتور و نویز صوتی می گردد. مشخصه های مغناطیسی غیرخطی به همراه مکانیزم تولید گسسته ی گشتاور، دلایل عمده ی ریپل گشتاور بالای این موتور می باشند. به طور کلی کاهش ریپل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس از طریق دو خط مشی کلّی می تواند دنبال گردد: با استفاده از بهبود طراحی ماشین و یا با استفاده از تکنیک های کنترل کلیدزنی. در این میان، تنظیم مناسب زوایای کموتاسیون به عنوان یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر روی ریپل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس ، می تواند تا حد بسیار زیادی از ریپل گشتاور موتور بکاهد. در این پایان نامه به بررسی تأثیر زوایای کموتاسیون بر روی ریپل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس پرداخته خواهد شد و مروری بر تعدادی از مطالعات انجام شده بر روی کاهش ریپل موتور سوئیچ رلوکتانس با استفاده از زوایای کموتاسیون خواهد شد.سپس با هدف کاهش ریپل گشتاور موتور، تنظیم مناسب هریک از زوایای روشنی و خاموشی موتور دنبال خواهد شد. برای تنظیم زاویه خاموشی موتور یک تابع هدف بهینه سازی تعریف می گردد که علاوه بر معیار کاهش ریپل گشتاور معیار کاهش تلفات مسی نیز در آن لحاظ گردیده است. در واقع در تنظیم زاویه خاموشی فاز موتور علاوه بر معیار ریپل گشتاور موتور، معیار کاهش تلفات مسی موتور نیز به عنوان هدف ثانویه در نظر گرفته می شود. با تعریف و حل نمودن این تابع هدف بهینه سازی می توان زاویه خاموشی بهینه برای هر نقطه کار را بدست آورد. در مقابل برای تنظیم زاویه روشنی موتور در زیر سرعت پایه ،یک روش براساس نحوه تقاطع جریان فازهای مجاور پیشنهاد می گردد که به صورت کاملاً آنلاین بوده و نیاز به در اختیار داشتن پارامترهای دقیق موتور ندارد. به منظور تأیید روش پیشنهادی، نتایج شبیه سازی و عملی آن ارائه خواهد شد.

امروزه با توجه به ویژگی های منحصر به فرد موتور سوئیچ رلوکتانس همچون ساختاری ساده وسبک،روتور فاقد سیمپیچی و مغناطیس دائم، قیمت ارزان، قابلیت اطمینان بالا، چگالی توان بالاو نسبت گشتاور به حجم مناسب خود، توجه محققان را به خود جلب نموده است. در سالهای اخیر هدف بیشتر محققان در تحقیقات انجام شده بر روی مبدل موتورsr به منظور افزایش ولتاژ منفی اعمالی به دو سر فاز موتور در زمان های مغناطیس زدایی بوده که این کار توسط تغییرات در ساختار مبدل آن امکان پذیر می باشد. افزایش ولتاژ مغناطیس زدایی باعث کاهش ریپل گشتاور، افزایش گشتاور خروجی و به طبع آن افزایش توان خروجی در موتور می گردد. بعلاوه کاهش زمان کموتاسیون بین دو فاز موجب افزایش راندمان در سرعت های بالا خواهد شد. در همین راستا تحقیقات زیادی انجام شده که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند. یک دسته از مبدل های معرفی شده دارای ساختاری ساده و در عین حال نیازی به کنترل بر روی ولتاژ خازن خود ندارند، اما عیب آنها محدویت در اعمال ولتاژ مغناطیس زدایی در زوایای همپوشانی مختلف می باشد. دسته دوم مبدل هایی هستند که با داشتن کنترل بر روی ولتاژ خازن توانسته اند مبدلی با قابلیت اعمال ولتاژ مغناطیس زدایی متغییر و بدون محدویت در زوایای همپوشانی مختلف را معرفی کنند که این مبدل ها نیز بدلیل ساختار متفاوت نسبت به مبدل های دیگر دارای حجم زیاد و راندمان کمی می باشند.همچنین این مبدل ها صرفاً جزء مبدل های یک جهته در اعمال جریان به شمار می آیند. در دسته ای دیگر از مبدل ها با اعمال سیکل جریان های مثبت و منفی طی یک دوره سیکل جریان موتور، توانسته راندمان را افزایش دهد. در این پایان نامه با توجه به معایب مبدل های معرفی شده، درصدد برآمده تا مبدلی با ساختار کاملاً متفاوت نسبت به مبدل های قبلی و با هدف کاهش معایب آنها معرفی گردد. در این راستا به معرفی مبدلی پرداخته شده که نه تنها معایب مبدل های قبلی همچون محدودیت در زوایای همپوشانی مختلف را نداشته، بلکه دارای ساختاری کاملاً ساده و بدون داشتن ادوات الکترونیکی اضافی که منجر به کاهش بیش از حد راندمان در موتور و افزایش هزینه و حجم درایو می شود خواهد بود. همچنین ساختار این مبدل به گونه ای است که می توان در بعضی از موارد سیکل جریان منفی به سر برخی از فازهای موتور اعمال نموده و از آن بعنوان یک مبدل دو جهته استفاده کرد که این کار با توجه به مطالبی که قبلاً شرح داده شد نه تنها باعث اختلال در عملکرد موتور نمی شود بلکه منجر به افزایش راندمان نیز می گردد. بعلاوه ساختار این مبدل به گونه ای است که به سادگی و بدون تغییرات در ساختار آن و فقط با تغییر در روش کلید زنی می توان از این مبدل بعنوان یک مبدل نامتقارن معمولی نیز استفاده کرد. همچنین با توجه به ساختار این مبدل می توان از ماژول های قدرت هوشمند نیز به منظور رویکرد صنعتی شدن آن استفاده کرد.در ادامه به بررسی عملکرد مبدل پیشنهادی و بیان معادلات ولتاژ و جریان آن پرداخته و سپس نتایج شبیه سازی و عملی از این مبدل و مقایسه آن با مبدل نامتقارن معمولی صورت گرفته است. نتایج عملی کل سیستم درایو با استفاده از یک پردازنده قدرتمندdsp با مدل tms320f2812 برای انجام محاسبات و تصمیم گیری استفاده و نتایج شبیه سازی نیز با استفاده از محیط سیمولینک نرم افزار مطلب ارائه می گردد.

تقاضا برای درایوهای الکتریکی با قیمت کم و بازده بالا در مصارف صنعتی و خانگی رو به افزایش است. موتور سوئیچ رلکتانس دارای ویژگی های خوبی مانند عدم وجود مغناطیس دائم، سیستم خنک کنندگی ساده، عملکرد خوب در رنج وسیعی از سرعت است که این مزایا باعث کم شدن هزینه تولید این موتور می شوند. علاوه بر این، در موتور سوئیچ رلکتانس سیم پیچی تنها بر روی استاتور و به صورت متمرکز قرار دارد. روتور بدون سیم پیچی و مغناطیس دائم است. در نتیجه این موتور دارای زمان شتاب گیری کم و گشتاور راه اندازی بالا است بنابراین این موتور یک گزینه مناسب برای سیستم محرک در خودروهای الکتریکی است. مشخصه شار این موتور تابع غیرخطی از جریان استاتور و موقعیت روتور است. گشتاور الکترومغناطیسی در موتور سوئیچ رلکتانس از مجموع گشتاور فازها به دست می آید و هر فاز به طور مستقل کنترل می شود. مشخصه غیرخطی و سازوکار تولید گشتاور غیرپیوسته باعث ایجاد ریپل گشتاور در موتور سوئیچ رلکتانس می شود. ریپل گشتاور معمولا در ناحیه کموتاسیون به وجود می آید. به منظور چیره شدن بر ریپل گشتاور، روش های کنترل مفیدی در سال های اخیر پیشنهاد شده است. دو روش کنترل گشتاور وجود دارد مستقیم و غیرمستقیم. در روش مستقیم از توابع اشتراک گشتاور استفاده می شود که ریپل جریان با استفاده از پروفایل جریان مینیمم می-شود. اما این پروفایل ها حجم زیادی از حافظه موجود در سیستم میکروکنترلر را می گیرند. روش مستقیم استفاده از کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای است. با استفاده از کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای قابلیت کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای فراهم می شود که منجر به کاهش ریپل گشتاور می شود. در سرعت های بالا به این دلیل که جریان زمان کافی ندارد تا وارد باند شود و هم چنین وجود نیروی محرکه برگشتی قابل توجه در سرعت های بالا ولتاژ موثر بر روی هر فاز کاهش پیدا می کند گشتاور موتور نمی تواند گشتاور مرجع را دنبال کند و گشتاور ریپل پیدا می کند. تاکنون مبدل هایی برای غلبه بر محدودیت ولتاژ ارائه شده است تا ولتاژ را در زمان های خاصی افزایش دهند که در نتیجه آن جریان زود وارد باند می شود اما در اکثر این مبدل ها برای کنترل خازن بوست باید در زمان هایی که افزایش ولتاژ مورد نیاز نیست باید ولتاژ فاز را افزایش دهیم تا خازن بوست دشارژ شود و این مبدل ها از ضریب توان نسبتا پایینی برخوردار هستند. در این پایان نامه مبدلی پیشنهاد شده است که علاوه بر از بین بردن محدودیت ولتاژ در سرعت های بالا باعث بهبود ضریب توان می شود و خازن بوست نیاز به هیچ گونه کنترلی ندارد و ولتاژ آن حداکثر تا ولتاژ لینک بالا می رود. در لحظاتی که منبع توانایی تامین ولتاژ را دارد جریان از منبع کشیده می شود و این دامنه جریان منبع را کاهش و ضریب توان را بهبود می دهد. نتایج شبیه سازی برای بررسی عملکرد و مقایسه بین مبدل های مختلف به کمک نرم افزار matlab/simulink بیان شده اند. برای تایید نتایج شبیه سازی، نتایج عملی نیز با استفاده از پردازنده 28335experimenter kit f و نرم افزار psim به دست آمده اند.

ویژگی های منحصر به فرد ماشین سوییچ رلوکتانس همچون ساختار ساده، سبک و قابلیت اطمنیان بالا ونیز قیمت تمام شده ی ارزان تر نسبت به موتورهای القایی یا مغناطیس دائم متداول، سبب شده است تا این ماشین مورد توجه محققین و صنایع قرار گیرد. در سال های اخیر بدلیل کاهش چشمگیر قیمت ادوات الکترونیک قدرت، توجه به این ماشین از جنبه های تحقیقاتی و صنعتی رشد چشمگیری داشته است. مدل سازی این ماشین یکی از بحث هایی است که از دیر باز مورد تحقیق بوده است و تحلیل عملکرد این ماشین را میسر خواهد کرد. استفاده از جدول داده های ماشین، بدلیل حجم زیاد داده ها و نیاز به حافظه ی بیشتر نسبت به یک رابطه تحلیلی از یک سو و عدم امکان استخراج روابط تحلیلی برای عملکرد موتور از سوی دیگر سبب شده است تا مدل سازی این موتور مورد توجه قرار گیرد. در این پایان نامه به بررسی تاریخچه ی مدل سازی ماشین سوییچ رلوکتانس پرداخته شده است و مراجع مختلف در این زمینه مورد بررسی قرار می گیرند و در نهایت یک مدل بهبود یافته ارائه می گردد.