صنعت استفاده از نیروی برق روز به روز در حال گسترش بوده و تجهیزات جدید، زمینه را برای ایجاد زندگی راحت تر برای بشر فراهم نموده است. از جمله تجهیزات جدید صنعت برق در چند دهه اخیر می توان به تجهیزات الکترونیک قدرت اشاره نمود. منابع تغذیه کلیدزنی، کنترل کننده های الکترونیکی و دیگر تجهیزات از جمله این وسایل هستند. متاسفانه علیرغم محاسن بالای این تجهیزات، بحث ضریب قدرت پایین آن ها باعث به وجود آمدن مشکلاتی برای بخش های تولید و انتقال انرژی برق شده است که از آن جمله می توان به اشغال ظرفیت تولید مراکز تولید و اشغال ظرفیت خطوط انتقال اشاره نمود. علاوه بر پایین بودن ضریب قدرت، ایجاد نویز و تولید هارمونیک نیز از دیگر مشکلات رایج به وجود آمده توسط این تجهیزات است. روش های مختلف کنترل آنالوگ برای بهبود ضریب توان این تجهیزات و به خصوص منابع تغذیه کلیدزنی به وجود آمده که هر کدام دارای مزایا و معایبی است. تحقیق و پیاده سازی روش های مختلف کنترلی در حوزه دیجیتال و استفاده از کنترل کننده های جدید همانند dsp و fpga بخشی از مسایل تحقیقی در حوزه الکترونیک قدرت دنیای امروز است که در انجام این پایان نامه سعی شده است تا بخشی از این تلاش ها تحقق یابد. کنترل و پیاده سازی راحت روش های کنترلی، همراه با انعطاف پذیری آن ها از جمله مزایای بالای استفاده از این تجهیزات در این حوزه است. از نکات بارز و نو در انجام این پایان نامه، تحقق بخشی از کنترل کننده ها با استفاده از آخرین نسل کنترل کننده های امروز یعنی fpga است. نتایج حاصل از شبیه سازی به همراه نتایج عملی از تست های انجام شده بر روی یک نمونه مبدل boost converter ساخته شده در انتها آورده شده است.

موتورهایbrushless dc (bldc)، از جمله موتورهایی هستند که به سرعت استفاده عمومی یافته اند. موتورهای dc بدون جاروبک (bldcm) به دلیل بازده بالا، گشتاور زیاد و حجم کم آنها به طور وسیعی برای تعدادی از کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. موتور bldc، برای کموتاسیون از جاروبک استفاده نمی کند. بلکه در آن، کموتاسیون بصورت الکترونیکی صورت می پذیرد. موتور bldc به طور مرسوم، به موتور سنکرون مغناطیس دائم دارایback emf با شکل موج ذوزنقه ای، معروف است. ابتدا سعی بر این است که یک کنترل کننده pid در محیط matlab شبیه سازی شود، و در ادامه یک موتور براشلس مناسب جهت پیاده سازی کنترلرهایی که در ادامه پروژه طراحی خواهد شد، انتخاب می گردد، سپس با توجه به اطلاعات موجود از موتور، مدل آن استخراج می شود و در ادامه یک مدار کنترلی برای آن طراحی و پیاده سازی شده و مقادیر کنترل کننده با استفاده از ارتباط نرم افزار labview با موتور به صورت آنلاین بر روی میکرو ریخته می شود، همچنین خروجی سرعت های مختلف آن بررسی و سپس با اعمال بار مکانیکی به موتور در حالت بدون کنترلر و با pid کنترلر نتایج شبیه سازی با هم مقایسه می گردند. کلمات کلیدی: کنترل دور موتور bldc، کنترل سرعت موتورهای dc، موتور بدون جاروبک?

برای استفاده از انرژی خورشیدی سیستم و مکانیزمی مورد نیاز است که شامل اجزائی از قبیل پنل خورشیدی، کانورتر، کنترل شارژ، باتری و اینورتر می باشد که هر کدام وظایف مختص به خود دارند از جمله این عناصر کانورترهای dc-dc هستند که وظیفه تثبیت و تامین یک انرژی با ولتاژ ثابت و توان حداکثر را برعهده دارند. این کار با استفاده از سوئیچینگ صورت می پذیرد بیشترین انرژی که در هر لحظه از سلول خورشیدی می توان دریافت نمود تابع کمیت های مختلفی می باشد از جمله میزان تابش، دمای محیط و غیره، برای دریافت بیشترین انرژی از این پنل ها در هر لحظه و یا جستجوی مداوم نقطه با ماکزیمم توان لازم است. الگوریتمی برای سوئیچینگ طراحی و به کار گرفته شود تا به هدف رسید. این الگوریتم را الگوریتمmppt می نامند.. لذا ما در این پروژه چندین مدل کانورتر را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و ضمن ساخت یک کانورتر مدل boost tapped inductor یک نوع از این الگوریتم را روی آن پیاده نموده و نتایج حاصله از آزمایش آن در آزمایشگاه در پایان آمده است.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به تبدیل یک منبع dc با ولتاژ ثابت به یک منبع dc با ولتاژ متغیر می باشد. چاپر dc وسیله ای است که مستقیماً dc را به dc تبدیل می کند و با نام مبدل dc به dc نیز شناخته می شود. چاپر را می توان معادل dc یک ترانسفورماتور ac با نسبت حلقه های قابل تغییر به صورت پیوسته در نظر گرفت. مشابه ترانسفورماتور، چاپر می تواند جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ منبع dc به کار گرفته شود. چاپرها به صورت گسترده ای برای کنترل موتور در اتومبیل های الکتریکی، چنگال های بالا برنده، حفر معدن و غیره به کار می روند. از مشخصات آن ها، کنترل دقیق شتاب، بازده بالا و پاسخ دینامیکی سریع می باشد. چاپرها در رگولاتورهای ولتاژ dc نیز استفاده می شوند و به همراه یک سلف به منظور ایجاد یک منبع جریان dc خصوصاً برای اینورتر منبع جریان نیز به کار می روند. با گسترش کاربرد رگولاتورهای dc و نیاز به سطوح ولتاژ بالاتر، مبدل های چند طبقه مورد توجه قرار گرفته اند. مبدل های چند طبقه نیازمند ساختار کنترلی پیچیده تر هستند. کنترل کننده های کلاسیک بر اساس شرایط کار نامی طراحی می شوند. به طور معمول، مبدل در معرض اغتشاش، عدم یکنواختی منبع ورودی، تغییرات ناگهانی بار خروجی و دیگر عدم قطعیت ها می باشد که باعث تغییر نقاط کار نامی مبدل می گردند. کنترل کننده های کلاسیک نمی توانند پاسخ مناسبی برای نقاط کار متعدد داشته باشند؛ پس به کنترل کننده های مقاوم و کارآمدتر نیاز است. در این پایان نامه ساختار کنترلی مقاوم، کارا و در عین حال ساده مورد بررسی قرار گرفته است. از تئوری کنترل مقاوم خاریتانف برای طراحی و مفهوم d-stability برای تنظیم کنترل کننده استفاده شده است. کارآمدی این روش کنترلی به وسیله شبیه سازی در حوزه زمان به روی سیستم نمونه بررسی شده است.

در این پژوهشنحوه عملکرد مبدل منبع امپدانسی و انواع مختلف آن بررسی و گزارش شده است و در ادامه یک ساختار جدید از این مبدل به نام مبدل منبع امپدانسی دوطرفه dc به dc معرفی گردیده است. مبدل منبع امپدانسی، یک ساختار جدید در تبدیل قدرت در حوزه الکترونیک قدرت می باشد که میتواند تمامی حالات تبدیل قدرت را که شامل ac-ac ،dc-dc،ac-dcوdc-ac می باشد با قابلیت اطمینان بالاتر نسبت به دیگر مبدل ها ،انجام دهد.این مبدل توانایی عبور توان را در هر دو جهت دارا می باشد که در این گزارش، این حالات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند و روابط مربوط به معادلههای ولتاژ و جریان عناصر غیراکتیو مدار و معادلات تعادل مدار در هر دو حالت کاری با فرض ایده آل بودن تمامی عناصر مدار مورد بحث و تحقیق قرار گرفته است. بررسی معادلات جریان و ولتاژ حاکم بر مدار مبدل منبع امپدانسی دوطرفه نشان داد که این مبدل در حالت انتقال از منبع 1 به منبع 2 مانند یک مبدل dc-dc افزاینده عمل می کند و در حالت انتقال از منبع 2 به منبع 1 که حالت حضور منبع جریان به عنوان منبع ورودی و انتقال توان از سمت راست مدار به سمت چپ میباشد به صورت یک مبدل dc-dc کاهنده عمل می کندو قابلیت کاهش ولتاژ ورودی را در خروجی دارد.مدل سیگنال کوچک مبدل منبع امپدانسی dc-dc دوطرفه با استفاده از روش متوسط گیری از فضای حالت محاسبه میشودکه این مدل مبنای اصلی طراحی کنترل کننده در کنترل حلقه بسته این مبدل می باشد. مبدل منبع امپدانسی dc به dcدوطرفه با استفاده از قطعات غیرایده آل در برنامه ی سیمولینک متلب شبیه سازی شد. برای بررسی عملکرد صحیح کنترلر در هر دو حالت نتایج مدل سازی با نتایچ سوئیچینگ بدست آمده از نرم افزار سیمولینک متلبمقایسه شدکه این مقایسه نشان دهنده دقت بالای این مدل با مدل اصلی مبدل ارائه شده می باشد.

در سیستم های توزیع توان راکتیو مصرفی تغییرمی یابد. تغییرات نامشخص توان راکتیو منجر به، تغییر ولتاژ در نقطه ی کوپل مشترک(pcc)، کاهش ضریب توان، بازده ی پایین، بهره برداری نامناسب از منابع تولید پراکنده و ایجاد تلفات سنکرون در اینورتر متصل به منابع تولید پراکنده می گردد. امروزه سیستم منابع تولید پراکنده(dg) بر اساس طرح کنترل جریان( pwm-vsi) برای سنکرون نمودن شبکه ی که شامل منابع تولید پراکنده می باشد، باعث پایدار نمودن شبکه می گردد. در این پایان نامه، جبران توان راکتیو بر اساس کنترل هیسترزیس و کنترل هیسترزیس وفقی برای اینورتر متصل به منابع تولید پراکنده می باشد، که به کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو می پردازد. و به بررسی رفتار دینامیکی در کنترل کننده ی جریان هیسترزیس وفقی در اینورتر های متصل به شبکه با استفاده از نرم افزار متلب می پردازد. کنترل توان اکتیو و راکتیو برای سیستم تولید پراکنده با استفاده از کانورتر منبع ولتاژ می باشد و کنترل توان اکتیو و راکتیو بر اساس تئوری توان لحظه ای می باشد.

در این پایان نامه هدف جایابی یک عنصر facts مناسب به منظور ارتقا سطح امنیت شبکه قدرت با در نظر گرفتن مساله توان در حلقه می باشد. معرفی مساله توان در حلقه و تاثیر آن بر فاکتور های امنیت سیستم قدرت از قبیل ولتاژ شین ها و حد توان عبوری از خطوط به همراه معرفی برخی از ادوات facts و خصوصیات برخی از این عناصر از جمله عنصر sssc که قادر است با کنترل راکتانس شاخه ای که در آن نصب می شود، فلوی عبوری از خط را به کنترل خود در آورد و تاثیر این مساله بر امنیت سیستم قدرت در این مجموعه بیان می گردد. بیان مقالات و پژوهش هایی که تاکنون در زمینه جایابی ادوات factsبا اهداف گوناگونی چون کنترل فلوی عبوری از خطوط، ولتاژ شین ها و ... انجام شده و بررسی مختصر هر یک از این مقالات از دیگر بخش های این مجموعه می باشد. جهت جایابی بهینه عنصر sssc در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. به منظور بررسی کارآیی روش پیشنهادی در این پایان نامه از دو سیستم تست استاندارد ieee استفاده شده است. سیستم تست شماره 1 سیستم تست اصلاح شده استاندارد 30 شینه ieee می باشد. تفاوت این سیستم تست با سیستم تست استاندارد 30 شینه ieee در تعداد واحد های تولیدی می باشد. شایان ذکر است سیستم تست مورد نظر دچار توان در حلقه شده است.روش محاسبه توان در حلقه در این سیستم تست در فصل 3 آمده است. سیستم تست شماره 2 سیستم تست استاندارد 118 شینه ieee می باشد. هدف از استفاده از سیستم مذکور بررسی کارآیی روش پیشنهادی در این پایان نامه در مقیاس های بزرگ تر می باشد. برای ارائه نتایج شبیه سازی، اطلاعات این دو سیستم استاندارد در محیط برنامه نویسی نرم افزار matlab (mfile) قرار گرفته و نتایج به دست آمده شامل توان اکتیو عبوری از خطوط و ولتاژ شین ها با توجه به تابع هدف و شاخص های امنیت تعیین شده قبل و بعد از جایابی sssc در خطوط مقایسه می شوند.

هدف اصلی این پایان نامه استفاده از عناصر facts در پایدارسازی شبکه قدرت است. ادوات facts امروزه در شبکه های قدرت بسیار مطرح هستند و ازجمله راه های پایدارسازی سیستم های قدرت محسوب می شوند. اما این عناصر باید کنترل شوند تا بتوانند به طور مناسب عمل نمایند. از رویکردهای نوین در کنترل سیستم های قدرت و به خصوص پایدارسازی آن، استفاده از روش های کنترلی است که یکی از این روش ها استفاده از تابع لیاپانوف برای طراحی کنترل کننده می باشد. این روش برای کنترل عناصر facts نیز به کاررفته اند. در این پایان نامه نیز با مدل سازی این روش را برای پایدارسازی گذرای سیستم های قدرت به کارخواهیم برد. پس از ارائه بحث تئوری و انتخاب یک تابع لیاپانوف مناسب، متناسب باانرژی سیستم، کنترل کننده برای عنصر مورد بحث در این پایان نامه (یعنی upfc) محاسبه می شود. با محاسبه کنترل کننده پیشنهادی برای upfc خواهیم دید که در ساختار این کنترل کننده دو ضریب وجود دارد که می توان آن ها را به عنوان دو درجه آزادی محسوب نمود. ما به عنوان ایده اصلی این پایان نامه، از این درجات آزادی استفاده خواهیم نمود تا در حین کنترل و پایدارسازی شبکه قدرت به یک حالت بهینه نیز دست پیدا کنیم. یک شبکه نمونه ای برای شبیه سازی در نظر می گیریم و با ایجاد یک خطا آن را ناپایدار می نماییم. سپس خواهیم دید که upfc کنترل شده با رویکرد پیشنهادی به نحو بهینه ای سیستم قدرت را پایدار خواهد نمود.