علاوه بر رشد روز افزون صنعت فولاد، افزایش کیفیت محصولات تولیدی به منظور بقا در بازار رقابتی امروز جهان، باعث شده نیاز بیشتری به روش های جدید کنترل کیفیت تولید احساس شود. لذا شرکت های تولید کننده فولاد، تمایل زیادی به جایگزینی روش-های مخرب (که بسیار پر هزینه و وقت گیر می باشند) با روش های غیرمخرب که در کنار خط تولید و یا به صورت آنلاین انجام می-شوند، دارند. به این ترتیب، روش های غیرمخرب امکان کنترل تولید در تمام طول فرایند تولید را فراهم می کنند. از آنجا که در صنعت فولاد پارامترهای مکانیکی از جمله استحکام تسلیم و استحکام حدنهایی به عنوان شاخص های تعیین کیفیت محصول به کار می روند، در این پروژه در ابتدا با بررسی ریزساختار آلیاژهای فولادی فرومغناطیس و ارتباط آن با پارامترهای مکانیکی از یک طرف و نیز تاثیر این ریزساختارها بر خواص مغناطیسی فولاد از طرف دیگر، برقراری ارتباط مابین پارامترهای مغناطیسی و مکانیکی ممکن شد. بررسی ها نشان داد پارامترهای حلقه هیسترزیس می توانند شاخص های مناسبی جهت تخمین پارامترهای استحکام تسلیم و استحکام حدنهایی باشند. لذا سیستمی جهت تعیین پارامترهای مذکور طراحی و ساخته شد. همچنین اندازه گیری و تست نمونه-های مختلف نشان داد، هارمونیک های فرد جریان سیم پیچ تحریک و ولتاژ سیم پیچ اندازه گیر را می توان به عنوان شاخص هایی برای پیش بینی خواص مکانیکی استفاده کرد. به این ترتیب شاخص های تعیین پارامترهای مکانیکی انتخاب شدند و به عنوان ورودی های شبکه عصبی طراحی شده جهت تخمین خواص مکانیکی مورد استفاده قرار گرفتند. آموزش، اعتبارسنجی و تست شبکه عصبی طراحی شده براساس داده های مربوط به تست 500 نمونه متفاوت از ورق های فولادی شرکت فولاد مبارکه انجام شد و نشان داد این سیستم قادر است با خطای قابل قبولی به تخمین پارامترهای مکانیکی بپردازد. کلمات کلیدی: 1- اندازه گیری خواص مکانیکی 2- پارامترهای مغناطیسی 3- خواص ریزساختاری ورق های فولادی فرومغناطیس

کیفیت توان الکتریکی در طی دو دهه اخیر به دلایل چندی، اهمیت وافری پیدا کرده است.از جمله این دلایل، گسترش روز افزون بارهای غیرخطی نظیر بارهای قوسی و الکترونیک قدرت، گسترش شدید بارهای حساس نظیر کامپیوترها و میکرو پروسسورها، ایجاد شبکه های به هم پیوسته الکتریکی، تجدید ساختار در صنعت برق و ایجاد بازار رقابتی برق می باشد. برای درک پدیده های کیفیت توان داشتن اطلاعات کافی درباره آنها و همچنین داشتن اطلاع در مورد استانداردهای متعارف پدیده های کیفیت توان، ضروری است. به لحاظ متغیر و تصادفی بودن وقوع پدیده های کیفیت توان، تعیین یک سطح مجاز استاندارد که معمولا به صورت آماری بیان می شود، لازم است. همچنین با توجه به پیشرفت های تکنولوژی در زمینه تجهیزات اندازه گیری، استانداردهای کیفیت توان بصورت دائمی در حال تغییراند، لذا تحقیق و تجدید نظر در استانداردهای موجود و تدوین استانداردهای جدید بصورت دائمی نیاز است. همین طور ارائه یک روش عملی برای ارزیابی میزان کیفیت توان در شبکه و بدست آوردن یک شاخص یکتا و کمی مناسب جهت گنجاندن هزینه کیفیت توان در تعرفه های برق مشترکین ضروری می باشد. برای پدیده های مختلف کیفیت توان شاخص های استانداردی تعریف شده است (مثلاً ضریب قدرت برای میزان توان راکتیو، فلیکر برای ارزیابی تغییرات با فرکانس کم دامنه ولتاژ) ولی یک شاخص یکتا که با جمع کردن وزنی تمام پدیده های فوق بتواند یک معیار کاربردی از سطح کیفیت توان سیستم یا مشترک را بدست دهد، وجود ندارد. هدف از این تحقیق پیشنهاد یک شاخص کمی است، بطوریکه این شاخص تمام پدیده های کیفیت توان را در برگیرد. چون مسئله کیفیت توان تابعی از عناصر متغیر و تصادفی است و به طور کلی یک مسئله فازی و با حجم زیاد اطلاعات می باشد، حل این مسئله توسط روش های تحلیلی مشکل است و ترکیبی از روش های آماری و ابتکاری در این مورد استفاده شود. علم داده کاوی الگوریتم های مناسبی جهت خوشه بندی اطلاعات و بدست آوردن یک شاخص یکتا از مجموعه داده ها را فراهم می نماید. در این رساله الگوریتمfast_ica معرفی و به این منظور استفاده شده است. در این رساله ابتدا به جمع آوری داده های اندازه گیری شده در چندین نقطه کشور پرداخته شده است و آنها بر اساس انواع بار به شش گروه تقسیم بندی گردیده اند. در این راستا برای هر پدیده کیفیت توان سطوح کمی تعریف می شود که طبق آن هر پدیده کیفیت توان به هفت دسته فازی تقسیم می گردد. با اعمال الگوریتم fast_ica که یک روش یاد گیری هدایت نشده در داده کاوی است و با توجه به مقدار داده ها و تعداد نقاط اندازه گیری شده، کلیه پدیده های کیفیت توان وزن دهی می شوند و سپس با استفاده از فاصله اقلیدسی و وزن پدیده های کیفیت توان بدست آمده، شاخص های کلی و تکی برای نقاط و سطوح پدیده های کیفیت توان (نقاط ایده آل)، تعیین و محاسبه می شوند. سپس با توجه به این شاخص های تکی و کلی و مقایسه آنها با سطوح پدیده های کیفیت توان، نقاط از لحاظ وضعیت کیفیت توان به هفت دسته فازی، خوشه بندی می گردند. این روند کلی ابتدا برای تمامی نقاط اندازه گیری شده و سپس برای هر یک از شش نوع بار انجام می گیرد و آنگاه نتایج بدست آمده بصورت نمودار میله ای نمایش داده می شوند. دراین رساله دیدگاه موقعیت در شبکه نیز مطرح شده است. بدین گونه که نقاط اندازه گیری شده واقع در یک پست، از دیگر نقاط تفکیک شده و آنگاه در هر پست شاخص های تکی و کلی خوشه بندی و سپس با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج آن به عنوان نمونه برای شش پست در جدولی گردآوری شده اند.

با افزایش کاربرد بارهای کنترل شوند? الکتریکی، اغتشاشات هارمونیکی در شکل موج های ولتاژ و جریان سیستم های قدرت نیز افزایش یافته است. به منظور تحویل توان با کیفیت به مشترکین، دانستن پارامترهای هارمونیکی از قبیل دامنه و فاز آن ها بسیار مهم است. این اطلاعات برای طراحی فیلترها جهت حذف یا کاهش اثرات هارمونیک ها در سیستم قدرت ضروری است. تکنیک تخمین حالت هارمونیکی یک تکنیک موثر برای تعیین سطح اغتشاشات و محل منبع هارمونیکی با استفاده از تعداد محدودی اندازه گیری است. این پایان نامه یک الگوریتم تخمین حالت هارمونیکی سه فاز را با استفاده از تخمین کمترین مربعات وزن دار شده که بر اساس تجزیه مقدار منفرد بجای معادلات نرمال است، برای سیستم های توزیع برق ارائه می کند. این الگوریتم نیاز به آنالیز رویت پذیری را قبل از انجام تخمین حالت، برطرف می کند. بنابراین، مکان اندازه گیرها بعنوان یک مسئله مهم مطرح می شود. از این رو تخمین حالت هارمونیکی نیاز به اندازه گیری های مناسب دارد. اگر اطلاعات سیستم برای اجرای تخمین حالت هارمونیکی کافی باشد، سیستم بطور کامل رویت پذیر خواهد بود. هر دستگاه اندازه گیری هارمونیکی دارای هزینه زیادی است و لذا نصب تعداد زیادی از آن ها در سیستم اقتصادی نیست. این پایان نامه، یک الگوریتم ترکیبی ژنتیک و سرد کردن فلزات را برای حل مسئله مکان یابی بهینه اندازه گیرها برای تخمین حالت هارمونیکی سیستم قدرت ارائه می کند. این الگوریتم بر اساس الگوریتم ژنتیک است که از الگوریتم سرد کردن فلزات در مرحله انتخاب کروموزوم ها استفاده نموده است. احتمال عملگرهای ژنتیکی دارای تغییرات منظم هستند تا از رسیدن الگوریتم به پاسخ سراسری اطمینان کامل حاصل شود. الگوریتم های پیشنهادی برای تخمین حالت هارمونیکی و مکان یابی اندازه گیرها بر روی یک سیستم توزیع واقعی 58 باسه اجرا و نتایج آن ارائه گردیده است. از برنامه های digsilent و matlab جهت اجرای پخش بار هارمونیکی سه فاز نامتقارن و اجرای الگوریتم پیشنهادی استفاده شده است.

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.

ماشین سوئیچ رلوکتانس دارای کاربردهای متعددی در صنعت می باشد. ساختار مستحکم و کارایی و عملکرد مناسب آن در شرایط محیطی نامناسب از جمله مزایای این ماشین است. عملکرد ماشین سوئیچ رلکتانس را می توان به وسیله تحریک بهینه و همچنین بهینه سازی طراحی ماشین بهبود بخشید. برای بسیاری از کاربردهای موتوری، دستیابی به ماکزیمم قابلیت تولید گشتاور از اهمیت خاصی برخوردار است. ایده طراحی ماشین های سوئیچ رلوکتانس جدید برای تولید گشتاور بر حجم بالاتر نسبت به موتور سوئیچ رلکتانس معمولی در کارهای تحقیقاتی متعددی مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله استفاده از ماده مغناطیسی متفاوت در ماشین سوئیچ رلکتانس، تغییر تعداد قطب های روتور و استاتور و استفاده از ساختار جدید سوئیچ رلکتانس با روتور غیر یکپارچه. برای افزایش چگالی گشتاور در ماشین سوئیچ رلکتانس معمولی باید فاصله هوایی را تا حد امکان کوچک طراحی کرد. این امر منجر به اشباع شدید آهن می شود و موجب تولید نیروهای شعاعی با دامنه بسیار زیاد و درنتیجه افزایش لرزش و سروصدای ماشین می گردد. ساختار خاص ماشین سوئیچ رلکتانس که دارای برجستگی هم در قطب های استاتور و هم در قطب های روتور است و از طرفی عدم استفاده از آهنربای دائم در روتور موجب می شود که نقش فاصله هوایی در تبدیل انرژی الکترومغناطیسی بسیار موثر باشد. از طرفی می توان نشان داد که نیروهای حرکتی در نواحی بسیار کوچکی متمرکز شده اند. این امر مستلزم این است که ماشین سوئیچ رلکتانس در شرایط اشباع شدیدتری نسبت به سایر ماشین های الکتریکی تک تحریکه کار کند. این واقعیت بیانگر این مطلب است که با تغییرات جزئی در ساختار ماشین سوئیچ رلکتانس نمی توان انتظار افزایش چشمگیری در قابلیت تولید گشتاور ماشین را داشت. بلکه باید با ارائه ساختاری متفاوت و با تکیه بر آنالیز دقیق نیرو در ماشین به دنبال یافتن راه حل های مناسبی برای افزایش گشتاور در ماشین شد. با آگاهی از نحوه تبدیل انرژی الکترومکانیکی و بررسی نحوه توزیع فضایی کمیت های میدان الکترومغناطیسی، امکان طراحی ماشین سوئیچ رلکتانس با قابلیت های خاص بهینه شده وجود دارد. آنالیز نیرو در ماشین و بررسی مولفه های مفید نیرو در آن سهم بزرگتری نسبت به مولفه های غیر مفید داشته باشند که این امر منجر به تحولی بنیادین در طراحی ماشین می گردد. به منظور بررسی کارایی هر ساختار مغناطیسی جدید برای ماشین الکتریکی، ایجاد یک مدل دقیق و محاسبه نیرو با روش مناسب که نتایج آن قابل استناد باشند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای محاسبه نیروی الکترومغناطیسی در ماشین سوئیچ رلکتانس می توان از روش های مختلفی استفاده نمود. در این تحقیق از روش ماکسول استرس تنسور بدین منظور استفاده شده است. این روش دارای دقت کافی در محاسبات نیروی الکترومغناطیسی داخل ماشین است و همچنین چگالی نیروهای محلی را به دست می دهد. لذا با امکان دسترسی به نحوه توزیع نیرو داخل ماشین با استفاده از روش ماکسول استرس تنسور، اطلاعات ارزشمندی حاصل می گردد که می تواند در طراحی بهینه ماشین و همچنین کنترل بهینه آن مورد استفاده قرار گیرد. با اطلاع از نحوه توزیع محلی نیروها داخل ماشین سوئیچ رلکتانس، می توان با طراحی و اصلاح ساختار ماشین، میدان های مغناطیسی داخل ماشین را به نحو دلخواه شکل داد و درنتیجه توزیع نیروی دلخواه را بدست آورد. با توجه به مطالعات انجام شده این حقیقت آشکار می شود که درصد زیادی از نیروهای الکترومکانیکی تولید شده داخل ماشین سوئیچ رلکتانس متعارف، در جهت ایجاد حرکت و تولید گشتاور عمل نمی کنند. در واقع بخش عظیمی از نیروهای تولید شده داخل ماشین نیروهای شعاعی هستند که موجب ایجاد لرزش در ماشین می شوند که این خود از عیوب اساسی ماشین سوئیچ رلکتانس است. در عمل تنها بخش بسیار ناچیزی از نیروهای تولید شده در جهت ایجاد حرکت و گشتاور داخل ماشین هستند.

امروزه سیستم های حمل و نقل الکتریکی به سرعت در شهرها در حال گسترش هستند و با داشتن مزایایی مثل کاهش ترافیک، کاهش آلودگی های زیست محیطی و صوتی، یکی از ارکان اصلی حمل و نقل در شهرهای بزرگ محسوب می شوند. سیستم حمل و نقل الکتریکی یک سیستم پیچیده است که دارای بخش های مختلفی می باشد. سیستم زمین یکی از مهم ترین بخش های برقی شبکه های حمل ونقل الکتریکی می باشد که در این تحقیق به آن پرداخته می شود. در سیستم های حمل و نقل الکتریکی وقتی راجع به زمین بحث می شود، بایستی به دو موضوع توجه کرد، نخست سیستم زمین که بایستی برای اهدافی مثل جلوگیری از مواجه شدن افراد با خطر شوک الکتریکی در هنگام بروز خطا در سیستم ، عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی و هدایت گذراها و نویز به زمین برای سیستم های حمل ونقل الکتریکی طراحی شود و مساله دیگر، استفاده از ریل ها به عنوان مسیر برگشت جریان در شبکه های حمل و نقل الکتریکی dc می باشد که باعث ایجاد پتانسیل الکتریکی ریل ها نسبت به زمین و نشت جریان های سرگردان به زمین می شود. پتانسیل الکتریکی ریل ها نسبت به زمین می تواند باعث ایجاد خطر شوک الکتریکی برای افراد شود و مهم ترین اثر جریان های سرگردان، خوردگی تاسیسات فلزی مجاور مدفون در زیر خاک مثل لوله های فلزی و آرماتورهای تقویت کننده بتن می باشد که در صورت عدم کنترل می تواند آسیب جدی به زیرساخت های شهری وارد کند. بنابراین یکی از اهداف این تحقیق ارائه روش های موثر در جهت کاهش اثرات نامطلوب تزریق جریان های ac و dc به زمین می باشد. در این پایان نامه ابتدا ساختار کلی شبکه های الکتریکی که به منظور تغذیه سیستم های حمل ونقل الکتریکی به کار می رود مورد بررسی قرار گرفته و روش های بدست آوردن پارامترهای مهم شبکه الکتریکی بیان شده است. پس از محاسبه پارامتر های الکتریکی مورد نیاز شبکه قطار شهری اصفهان، جریان های اتصال کوتاه dc و ac در این سیستم با استفاده از شبیه سازی بدست آمده است. به منظور بررسی عملکرد سیستم زمین هنگام تزریق جریان خطا، ابتدا اصول طراحی و آنالیز سیستم زمین بیان و تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد سیستم زمین بررسی شده است. در نهایت عملکرد سیستم زمین اجرا شده در ایستگاه های قطار شهری اصفهان از لحاظ کنترل ولتاژهای خطرناک هنگام بروز خطا مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین روش هایی به منظور اصلاح و و بهبود عملکرد سیستم زمین ارائه شده است. یکی از مهم ترین مسایل در سیستم های حمل و نقل الکتریکی dc، پتانسیل الکتریکی ریل ها و جریان های سرگردان می باشد. به منظور مطالعه ی این مسایل در سیستم های حمل و نقل الکتریکی dc، ابتدا روش های مدلسازی سیستم ریل- زمین بیان و سپس تاثیر پارامترهای مختلف بر پتانسیل الکتریکی ریل ها و جریان های سرگردان بررسی شده است. در ادامه قطار شهری اصفهان به عنوان یک سیستم عملی در نظر گرفته شده و با استفاده از شبیه سازی، پتانسیل ریل ها و جریان های سرگردان در این سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین تاثیر و کارایی تجهیزات کنترل ولتاژ و شبکه های جمع آوری جریان سرگردان در شبکه های قطار شهری مورد مطالعه قرار گرفته است. در پایان روش هایی به منظور اصلاح و بهبود عملکرد تجهیزات کنترل ولتاژ و شبکه های جمع آوری جریان سرگردان در شبکه های قطار شهری ارائه شده است.

ترانسفورمرها یکی از مهمترین و گران ترین اجزای سیستم های قدرت می باشند و خروج ناگهانی آنها از مدار باعث ایجاد خسارات فراوانی می شود، بنابراین ارزیابی و تخمین عمر باقیماند? آنها امری مهم و ضروری می باشد. عمر ترانسفورمر که در مرحله طراحی تخمین زده می شود به دلیل شرایط مختلف آب و هوایی و بهره برداری، با عمر واقعی آن متفاوت می باشد. عمر ترانسفورمرها متناسب با عمر عایقی آنها می باشد، در ترانسفورمر دو نوع عایق روغنی و سلولزی وجود دارد، که عایق سلولزی نیز خود به دو نوع پرسبورد و عایق کاغذی تقسیم می شود. عایق روغنی ترانسفورمر در صورت پیر و یا تخریب شدن قابل تصفیه و تعویض می باشد ولی عایق سلولزی در حالت عادی قابل تعویض و تعمیر نمی باشد، به همین دلیل برای تخمین عمر ترانسفورمر، عمر عایق سلولزی آن را تخمین می زنند. بهترین و قابل اعتمادترین روش برای تخمین عمر باقیمانده این عایق های سلولزی نمونه گیری از آنها و انجام آزمایش درجه پلیمریزاسیون بر روی آنها می باشد، ولی برای اینکار نیاز به باز کردن ترانسفورمر می باشد که برای ترانسفورمرهای درحال کار امکان پذیر نمی باشد و نیاز به خاموشی بلند مدت است. به همین دلیل محققان، تحقیقاتی برای پیدا کردن آثاری از پیری و از بین رفتن سلولز در روغن ترانسفورمر انجام دادند و یافتند که بهترین ماده برای بیانگر بودن پیری سلولز ماده ای به نام فورفورال می باشد. سپس روش هایی برای تخمین عمر باقیمانده عایق سلولزی مبتنی بر نتایج آزمایش های روغن در پیری های تسریع شده ابداع شده است ولی این روش ها به دلیل صرفاً آزمایشگاهی بودن آنها دقیق نبوده و بر روی ترانسفورمرهای واقعی جواب درستی نمی دهند. به همین دلیل در این پایان نامه از روشی ترکیبی برای تخمین عمر باقیمانده ترانسفورمرها استفاده شده است. در این پایان نامه، هدف تدوین الگوریتمی برای تخمین عمر باقیمانده ترانسفورمرهای قدرت می باشد که مبتنی بر نتایج آزمایش ها بر روی ترانسفورمرهای واقعی می باشد. بدین منظور از چهار روش برای بدست آوردن عمر باقیمانده ترانسفورمر استفاده شده است که شامل روش های شبکه عصبی اصلاح شده، تخمین عمر با استفاده از دمای فوقانی روغن، استفاده از شاخص سلامتی ترانسفورمر با استفاده از سیستم فازی و تخمین عمر از طریق مقدار غلظت فورفورال حل شده در روغن می باشد. این چهار روش مستلزم انجام آزمایش ها و اندازه گیری هایی می باشند، که با بررسی عوامل موثر بر عمر ترانسفورمر و آزمایشات مختلف برای اندازه گیری این عوامل موثر، این آزمایشات انتخاب شده و طریقه انجام هر یک بطور کامل شرح داده شده است. در قسمت آخر الگوریتمی طراحی شده که با استفاده از یک سیستم فازی و قرار دادن نتایج بدست آمده در آن، عمر باقیمانده ترانسفورمر تخمین زده می شود. نتایج حاصل از این الگوریتم با نتایج اندازه گیری شده از ترانسفورمرهای واقعی مقایسه شده است. نتایج حاصل از این مقایسه نشان می دهند که این الگوریتم بجز در مواردی که ترانسفورمر به پیری قابل توجهی نرسیده است، بطور مطلوبی عمر باقیمانده ترانسفورمرها را تخمین می زند.

در این تحقیق، راهکارهایی جهت بهبود عملکرد حالت دائمی و دینامیکی درایوهای dtc-svm موتور القایی قفسه ای در شرایط بهینه سازی راندمان مدنظر بوده است.. برای نیل به این شرایط، یکی از مدل های نسبتاً دقیقی که در کارهای قبلی ارائه شده بود، به عنوان مبنا در نظر گرفته شده است و بر اساس آن، مقدار شار بهینه به منظور حداقل سازی تلفات محاسبه شده است. سپس شار بهینه به عنوان سیگنال فرمان به درایو dtc-svm اعمال شده است. هدف اصلی این تحقیق از لحاظ عملکرد حالت دائمی، حداقل سازی ریپل گشتاور بوده است. برای این منظور، ریپل گشتاور بصورت تحلیلی محاسبه شده و براساس آن، الگوریتم حداقل سازی ریپل گشتاور در دو حالت dtc سنتی و dtc-svm ارائه شده است. این الگوریتم بر مبنای تغییر الگوی svm به منظور حداقل سازی ریپل گشتاور بنیان نهاده شده است. با توجه به اینکه در این تحقیق، درایو dtc با کنترل بهینه سازی راندمان کار می کند و در بارهای سبک، میزان شار کاهش یافته است، دو مشکل مهم در عملکرد دینامیکی درایوdtc بوجود می آید. مشکل اول آن است که در لحظات تغییر بار، میزان شار نیز به منظور بهینه سازی راندمان باید تغییر کند. در این تحقیق نشان داده شده است که در لحظات تغییر شار، جهش گذرا در جریان استاتور اتفاق می افتد و مقدار جریان می تواند تا چندین برابر مقدار نامی افزایش یابد که باعث بالاتر رفتن توان نامی اینورتر و افزایش هزینه خواهد شد. لذا هدف دوم رساله، ارائه راهکاری مناسب جهت محدود کردن جریان استاتور بوده است. این راهکار بر مبنای اعمال شار مرجع بصورت تابع شیب با مقدار شیب مناسب می باشد که مقدار بهینه شیب به منظور محدود کردن جریان استاتور در مقدار مورد نظر، محاسبه شده است. مشکل دوم عملکرد دینامیکی آن است که در زمانی که موتور با بار سبک کار می کند، اگر بطور ناگهانی، بار سنگین به موتور اعمال شود، چون موتور در شار کاهش یافته کار می کند، سرعت موتور دچار افت شدیدی خواهد شد. لذا هدف سوم این رساله، ارائه راهکاری برای حداقل سازی افت سرعت بوده است. این راهکار بر مبنای محاسبه مقادیر شار و گشتاور مرجع به منظور حداقل سازی افت سرعت ارائه شده است بدون آنکه نیازی به تخمین گشتاور بار باشد. در نهایت، صحت عملکرد راهکارهای پیشنهادی به کمک شبیه سازی اثبات شده است.

مدیریت انرژی از طریق به روز رسانی و تجهیز خطوط انتقال و توزیع سنتی نیازمند یک شبکه پایش گسترده شامل تعداد زیادی از سلول-های حسگر می باشد که وظیفه آنها دریافت، جمع آوری و ارسال داد ه های شبکه ی برق می باشد. شبکه های مجهز به سیستم پایش و مدیریت انرژی که اصطلاحاً شبکه های هوشمند الکتریکی نامیده می شوند، موجب بهبود در استفاده از ظرفیت های شبکه موجود شده و از این طریق علاوه بر کاهش یا به تأخیر انداختن هزینه ی توسعه، قابلیت اطمینان شبکه نیز افزایش می یابد. مهمترین مشخصه های مورد نیاز حسگرهای شبکه ی هوشمند خود تغذیه بودن و نصب آسان آنها می باشد. سلول های حسگر بی سیم عموماً دستگاه هایی با مصرف توان پایین هستند که نیازمند منبع توانی در محدوده ی چند صد میکرووات تا چند میلی وات می باشند. آسانترین و معمولترین روش تأمین توان برای سلول های حسگر بی سیم استفاده از باتری است. دو عیب عمده ی باتریها، طول عمر محدود و هزینه ی بالای محافظت آنها می باشد. اخیراً استفاده از ترکیب باتری، ابر خازن و یک میکروژنراتور به عنوان روش بهتری جهت تغذیه ی حسگرها پیشنهاد شده است. میکروژنراتورها یا دریافت کننده ها ی انرژی از محیط دستگاه های تبدیل انرژی هستند که انرژی موجود در محیط را به الکتریسیته تبدیل می کنند. تبدیل لرزش به الکتریسیته یکی از مطرحترین روش های دریافت انرژی از محیط است و تا کنون سه نوع میکروژنراتور: پیزوالکتریک، الکتروستاتیک و الکترومغناطیسی برای تبدیل لرزش مکانیکی به انرژی الکتریکی ارائه شده است. در این پایان نامه پس از معرفی انواع میکروژنراتورهای لرزشی و مقایسه ی مزایا و محدودیت های آنها، میکروژنراتور الکترومغناطیسی جهت طراحی و ساخت انتخاب گردیده است. سپس مبانی طراحی میکروژنراتورهای لرزشی مطرح می گردد که شامل مدل دینامیکی لرزش-های مکانیکی، مدار معادل الکتریکی و اصول طراحی میکروژنراتورهای الکترومغناطیسی می باشد. در ادامه روشی پیشنهادی برای طراحی دو نوع میکروژنراتور لرزشی الکترومغناطیسی ارائه می گردد به گونه ای که این میکروژنراتورها برای کاربردهای فرکانس پایین مناسب باشند. در هر دو طرح استفاده از نیروی وارد بر یک آهنربای کوچک از طرف میدان الکترومغناطیسی موجود در اطراف خطوط انتقال به عنوان یک منبع انرژی پایدار برای ایجاد لرزش استفاده می شود. همچنین از مواد فرومغناطیس جهت هدایت خطوط شار و در نتیجه افزایش گرادیان شار و ولتاژ القایی استفاده می شود. در طرح پیشنهادی اول در واقع دستگاه، به صورت ترکیبی از یک ترانسفورمر ساکن و یک میکروژنراتور الکترومغناطیسی لرزشی می باشد. در طرح پیشنهادی دوم نحوه ی چیدمان آهنرباها، به صورت شار محور در نظر گرفته شده است، این امر سبب افزایش بیشترِ گرادیان شار و در نتیجه سبب ایجاد سطح بالاتری از ولتاژ القایی نسبت به طرح پیشنهادی اول می گردد. با توجه با این سطح ولتاژِ بالاتر، طرح پیشنهادی دوم برای کاربردهای فرکانس پایین بسیار مناسبتر می باشد. در ادامه ی پایان نامه، گزارش نحوه ی ساخت و روش تست هردو میکروژنراتور ارائه می گردد. نتایج حاصل از تست دو میکروژنراتور نشان می دهد که پیش بینی های انجام شده بر اساس روش تحلیلی و عددی صحیح بوده و سطح ولتاژ القایی در میکروژنراتور شار محور بیشتر می باشد. علاوه براین در مورد میکروژنراتور شار محور، توان خروجی نیز به ازای بارهای مقاومتی مختلف اندازه گیری می شود و شرط انتقال توان بیشینه به بار مقاومتی به صورت تحلیلی مورد بررسی و درستی آن با استفاده از سامانه تست عملی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

با توجه به افزایش روز افزون آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، بشر همواره به دنبال کاهش مصرف این نوع سوخت ها بوده است. خودروها یکی از منابع اصلی مصرف سوخت های فسیلی و تولید آلودگی در شهر های بزرگ به شمار می آیند. بنابراین محققان همواره به دنبال افزایش بازده خودروها بوده اند تا بتوانند علاوه بر کاهش میزان سوخت مصرفی، آلودگی ناشی از این سوخت ها را نیز کاهش دهند. یکی از راه های افزایش بازده خودروها، حذف بعضی از قسمت های مکانیکی و همچنین ترکیب بعضی از قسمت های الکتریکی می باشد. به عنوان مثال با حذف چرخ طیار و ترکیب استارتر و دینام و قرار دادن یک ماشین الکتریکی به جای این دو بخش، علاوه بر کاهش پیچیدگی ساختار و کاهش وزن خودرو می توان بازده را تا میزان قابل توجهی افزایش داد. ماشین الکتریکی که به جای این دو بخش قرار می گیرد را استارتر- آلترناتور می نامند. در این پایان نامه ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی به دلیل بازده بالا ، چگالی توان وگشتاور بالا برای این کاربرد مورد استفاده قرار می گیرد. ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی با توجه به محدودیت ها واستانداردهای موجود برای این کاربرد طراحی می شود. ماشین طراحی شده با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت به منظور دست یابی به استاندارد های ارائه شده، بهبود داده می شود. به دلیل زمان بر بودن بهینه سازی با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت از روش مدل گسترده به منظور مدل کردن ماشین و بهینه سازی آن استفاده شده است. برای بررسی صحت مدل گسترده در محاسبه پارامترهای ماشین ، نتایج حاصل از ماشین بهبود داده شده با استفاده از المان محدود و آنالیز حساسیت، با نتایج مدل گسترده مقایسه شده است. در انتها با استفاده از روش مدل گسترده و الگوریتم ژنتیک اقدام به بهینه سازی بعضی از ابعاد ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی، به منظور افزایش چگالی توان در حالت ژنراتوری ، افزایش متوسط گشتاور راه اندازی و کاهش ریپل گشتاور راه اندازی شده است. به منظور دست یابی به چگالی گشتاور بالا، بازده بالا، و ریپل گشتاور پایین در ماشین های مغناطیس دائم داخلی باید مولفه اول چگالی شار در فاصله هوایی، بیشینه و thd، کمینه شود. در این پایان نامه به منظور دست یابی به اهداف مورد نظر برای ماشین مغناطیس دائم داخلی از یک روش ترکیبی متشکل از مدل گسترده، معادلات پواسن و نگاشت استفاده شده است. با استفاده از روش ارائه شده می توان میدان شعاعی و مماسی را با دقت بالا محاسبه کرد و در بهینه سازی با تکرار زیاد با توجه به زمان محاسبه بسیار پایین، مورد استفاده قرار داد. برای بررسی صحت روش ارائه شده نتایج تحلیلی با نتایج المان محدود مقایسه شده است.

گسترش شهرها و افزایش تعداد و ارتفاع ساختمان های بلند نیاز به آسانسورهای مدرن با سرعت بالا و حرکت نرم را امری اجتناب ناپذیر ساخته است. از ویژگی های موتور مورد استفاده در سیستم محرکه آسانسور می توان به گشتاور بالا ، سرعت پایین و ریپل گشتاور کم اشاره کرد. بنابراین موتور مغناطیس دائم می تواند بدون نیاز به جعبه دنده جایگزین موتور القایی شده و موجب کاهش حجم و وزن سیستم محرکه و افزایش راندمان سیستم شود. موتور مغناطیس دائم شار محوری علاوه بر مزیت های موتورهای مغناطیس دائم شار شعاعی به دلیل طول محوری کم و قطر بزرگ علاوه بر تولید گشتاور بالا می تواند به طور مستقیم در چاه آسانسور نصب شده و موجب حذف موتورخانه یا کوچک شدن آن درتوان های بالا شود. در این پایان نامه یک موتور مغناطیس دائم شارمحوری دو طرفه روتور داخلی با یک روش جدید مورد تحلیل قرار گرفته و طراحی آن برای استفاده در سیستم محرکه آسانسور بهبود یافته است. تحلیل دقیق ماشین های شار محوری به کمک روش اجزاء محدود سه بعدی انجام می شود ولی این روش بسیار زمان بر بوده و مناسب برای مراحل طراحی نیست. به کمک روش شبه سه بعدی و نگاشت شوارتس-کریستوفل روشی سریع و نسبتا دقیق برای تحلیل ماشین شارمحوری با استاتور شیاردار ارائه شده است. سپس با استفاده از پرمیانس نسبی فاصله هوایی مختلط و روش بازسازی میدان سرعت این روش بهبود یافته است. مولفه های مماسی و عمودی چگالی شار فاصله هوایی بدست آمده و سپس ولتاژ بی باری ، گشتاور دندانه ای و گشتاور الکترومغناطیسی با دقت خوبی محاسبه شده است. به دلیل قطر بزرگ ماشین شارمحوری سیم پیچی همپوشان متداول منجر به افزایش طول سیم پیچی و تلفات مسی می شود. این تلفات مهمترین بخش از تلفات ماشین در سرعت های پایین محسوب می شود بنابراین سیم پیچی غیرهمپوشان با ترکیب مناسب تعداد قطب و شیار برای ماشین شار محوری پیشنهاد شده که علاوه بر کاهش چشم گیر طول سیم پیچی موجب کاهش گشتاور دندانه ای ماشین نیز خواهد شد. در ادامه توپولوژی آهنربای دائمی برای کاهش گشتاور دندانه ای و تلفات هسته اصلاح شده است. در پایان مشخصات و ابعاد موتور مناسب برای یک آسانسور 21 نفره و سرعت خطی 4 متر بر ثانیه محاسبه می شود. نتایج بدست آمده در این پایان نامه با نتایج روش اجزاء محدود سه بعدی که به کمک نرم افزار magnet محاسبه می شود ،مقایسه شده است.

در حال حاضر باتری ها از مطرح ترین و آینده دارترین فناوری های ذخیره ساز انرژی الکتریکی در کاربردهای تجاری و صنعتی به شمار می آیند. طرح های ذخیره ساز مورد استفاده در سیستم قدرت تا به امروز بیشتر جنبه تحقیقاتی داشته اند که دلیل آن هزینه سرمایه گذاری بالا و محدودیت توان مبدل های الکترونیک قدرت توان بالا به عنوان واسط میان باتری و شبکه می باشد. نمونه های عملی از سیستم های ذخیره ساز برای کاربردهای مختلفی نظیر فرمان پذیرکردن منابع انرژی تجدیدپذیر با تولید ناپیوسته، تأمین توان بدون وقفه و پیک سایی نصب شده اند. هدف اصلی از پیک سایی کاهش بار پیک از طریق تأمین انرژی مورد نیاز شبکه از زمان های کم باری است. بدین ترتیب ظرفیت خطوط انتقال تا حد زیادی آزاد شده، سرمایه گذاری های مورد نیاز جهت ارتقاء شبکه انتقال به تعویق افتاده و با خارج شدن نیروگاه های زمان پیک بر مبنای سوخت های فسیلی از میزان تولید آلاینده ها تا حد مطلوبی کاسته می شود. اما در حال حاضر چالش های اصلی در بکارگیری وسیع سیستم های ذخیره ساز انرژی در سطح شبکه، هزینه سرمایه گذاری بالای آن ها و محدودیت در ساختارهای مبدل های مناسب جهت تبادل توان بالا با شبکه (در محدوده چند ده مگاوات) و در سطح ولتاژ بالا (در محدوده چند ده کیلوولت) می باشند. این پایان نامه در دو بخش کلی به بررسی ذخیره سازها و ارائه یک ساختار مناسب برای مبدل های الکترونیکی جهت استفاده از باتری ها به عنوان گزینه مناسب برای کاربرد پیک سایی می پردازد. بخش اول انواع سیستم های ذخیره ساز انرژی و کاربردهای مختلف آن ها را در شبکه های توزیع و انتقال مورد بررسی قرار می دهد. سپس با معرفی کاربرد پیک سایی و ویژگی های ذخیره سازی مورد نیاز آن مانند چگالی انرژی، طول عمر و تعداد چرخه های شارژ و دشارژ، مدت زمان و ظرفیت شارژ و دشارژ، ذخیره سازهای مناسب برای این کاربرد نظیر باتری های سولفید سدیم و سرب اسید بررسی می شوند. در بخش دوم با معرفی انواع مبدل ها، مبدل تک ستاره تمام پل با ویژگی هایی چون امکان کاربرد در سطوح ولتاژ بالا، کاهش فرکانس کلیدزنی و بهبود کیفیت توان در سمت شبکه به عنوان یک گزینه مناسب برای تبادل توان میان باتری ها و شبکه مطرح شده و در قیاس با آن یک ساختار جدید در کنار نحوه کنترل آن ارائه می شود. ویژگی های اصلی ساختار پیشنهادی استفاده از ماژول های نیم پل، امکان کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو و حفظ تعادل شارژ مجموعه باتری ها می باشد. طرح پیشنهادی علاوه بر کاهش تعداد کلیدهای مورد نیاز نسبت به طرح های موجود، به دلیل حفظ تعادل شارژ باتری ها همزمان با تبادل توان با شبکه موجب طولانی تر شدن عمر مفید باتری ها می گردد. راست آزمایی مبدل پیشنهادی از طریق شبیه سازی یک سیستم مطالعاتی سه فاز با چهار سلول در هر فاز و پیاده سازی عملی یک نمونه تک فاز آن انجام می پذیرد. به منظور برقرار نمودن تعادل شارژ باتری ها از دو مدار کنترل تعادل و کنترل مجزای واحدهای باتری استفاده شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها و مدار عملی نشان می دهد که ساختار پیشنهادی و شیوه کنترل آن قابلیت دنبال نمودن فرمان توان اکتیو مرجع را حتی در زمان عدم وجود تعادل شارژ در باتری ها داشته و جریان سینوسی تزریقی به شبکه نیز به دلیل استفاده از ولتاژ چند سطحی نزدیک به سینوسی دارای اعوجاج هارمونیکی کل کمتر از دو درصد می باشد.

امروزه استفاده از سیستم های انتقال انرژی بدون تماس برای تأمین انرژی مورد نیاز تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. انتقال با ایمنی بالا، راحتی در انتقال ، امکان انتقال و تأمین انرژی به نقاط دور از دسترس از جمله برتری های سیستم های انتقال انرژی بدون تماس نسبت به سیستم های کنونی تماسی عنوان می شود.چنین سیستم هایی امروزه، انتقال توان از چند دهم میلی وات تا چندین کیلووات را در فاصله چند میلیمتر تا 2 یا 3 متر فراهم آورده اند. به همین علت کاربردهای بسیار متفاوت از تأمین انرژی تجهیزات میکرو الکترونیک کاشته شده در بدن انسان، تا شارژ بدون تماس دستگاه های الکترونیکی و تأمین انرژی سیستم های الکترونیکی و الکتریکی در فواصل نسبتاً زیاد پیدا کرده اند. یکی از مهم ترین و رو به رشدترین کاربردهای سیستم های انتقال بدون تماس، شارژرهای بدون تماس خودروهای الکتریکی می باشد. با افزایش جمعیت جهان، تقاضا برای استفاده از خودروها و وسایل حمل ونقل بسیار افزایش یافته است. مهم ترین مشکلات در برابر الکتریکی شدن کامل سیستم های حمل ونقل، ظرفیت پایین ذخیره کننده های انرژی و در نتیجه برد کم در حالت شارژ کامل خودروهای الکتریکی و همچنین زمان شارژ بسیار زیاد این خودروها می باشد. اولین راه حل برای این مشکل، افزایش توان انتقالی در سیستم های شارژ خودروهای الکتریکی و همچنین شارژ مداوم و در حال حرکت این خودروهای می باشد. انتقال توان بالا در سیستم های شارژ تماسی مشکلات بسیار از جمله خطرات بیشتر در هنگام انتقال، محدودیت زیاد در محیط های عمومی و خانگی و عدم شارژ به خاطر فراموشی، خواهد داشت. سیستم های انتقال انرژی بدون-تماس امکان انتقال انرژی زیاد در مدت زمان کم را فراهم می نماید و درعین حال انتقال در ایمنی بالاتر و با راحتی کاربر انجام می شود. همچنین با تحقق چنین سیستم هایی امکان شارژ خودروهای الکتریکی در حال حرکت ایجاد و در نتیجه ظرفیت مورد نیاز برای ذخیره کننده های انرژی در این خودروها، کاهش می یابد. در این پایان نامه لینک القایی سیستم انتقال انرژی بدون تماس، برای شارژ خودروهای الکتریکی، منطبق بر استانداردهای شارژ ارائه شده طراحی و پارامتر های سیستم برای رسیدن به عملکردی مطلوب با طراحی یک مسئله بهینه سازی با در نظر گرفتن مسائل عملی، محاسبه شده اند. مدلی تحلیلی برای لینک القایی در سیستم انتقال بدون تماس، با توجه به شکل هندسی در نظر گرفته شده برای سیستم ارائه و صحت و دقت مدل با استفاده از شبیه سازی المان محدود سیستم در نرم افزار ماکسول، شبیه-سازی مدل تحلیلی سیستم در نرم افزار متلب و پیاده سازی عملی یک نمونه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مسائل مربوط به تداخل الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی بررسی، و نشان داده شده است سیستم طراحی شده عملکردی منطبق بر استانداردهای ارائه شده برای مسائل تداخل الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی دارد.

کوره های قوس الکتریکی از جمله بارهای بزرگی هستند که مشخصه ی ولتاژ- جریان آنها غیرخطی، تغییرپذیر با زمان و تا حدودی تصادفی می باشد. طیف هارمونیکی گسترده، دامنه ی بالای هارمونیک های تولیدی، ضریب توان پایین و تغییرات زیاد در توان اکتیو و راکتیو مصرفی، از جمله مشخصات این نوع بارها می باشد. جهت جبران توان راکتیو و رفع فلیکر ولتاژ در این بارها معمولاً از svc استفاده می شود. با توجه به تزریق زیاد هارمونیک های جریان توسط کوره های قوس و راکتور متغیر جبران کننده (tcr), عموماً خازن های موجود در svc به صورت فیلترهای پسیو پیاده سازی می گردند. مرسوم ترین روش برای طراحی این فیلترها یافتن مشخصه ی امپدانسی سیستم در حوزه ی فرکانس و مشاهده ی تأثیر این فیلترها بر این مشخصه می باشد. در این پایان نامه ضمن بررسی مدل های مختلف کوره ی قوس و tcr در حوزه ی فرکانس و مقایسه ی آنها با یک شبیه سازی زمانی, یک مدل جدید غیر خطی از کوره ی قوس نیز در حوزه ی فرکانس ارایه شده است. در ادامه انواع فیلترهای پسیو شامل فیلترهای شکافی، فیلترهای نوع pi و فیلترهای نوع c مورد مطالعه قرار گرفته و ضمن بررسی معایب و محاسن هر یک، به نحوه ی طراحی این فیلترها نیز پرداخته می شود. روش ارایه شده برای طراحی فیلتر نوع pi برای اولین بار در این تحقیق ارایه شده است. با ارتقاء توان مصرفی کوره های قوس و نصب راکتورهای سری جدید در شبکه ی فولاد مبارکه اصفهان, این مجتمع نیاز به نصب svc های جدیدی خواهد داشت. با بکارگیری مدل های بدست آمده برای کوره ی قوس و tcr در حوزه ی فرکانس به طراحی انواع فیلترهای پسیو با آرایش های مختلف برای شبکه ی فولاد مبارکه اصفهان پرداخته شده و عملکرد آنها با یکدیگر مقایسه شده است.

یکی ار زمینه های مهم تحقیقات در صنعت خودرو سیستم ترمز ضد قفل (abs) است. اهمیت این سیستم در خودروها بر پایه قابلیت اطمینان بالا، ایمنی، فرمان پذیری و پایداری خودرو، راحتی سرنشین و فاصله توقف کوتاه در شرایط مختلف جاده و سرعت مختلف خودرو استوار است. تلاش محققین و متخصصین صنعت خودرو و رسیدن به روش های کنترلی مناسب که بتواند تمامی شرایط فوق بویژه مسیله عدم لغزش یا قفل کردن چرخ ها و حفظ فرمان پذیری و پایداری در جهت جلو و جانبی را در جاده های لغزنده برآورده نماید و در عین حال با نوسانات کمتر راحتی سرنشین را حفظ نماید بوده است. لذا نصب یک سیستم ایمنی نظیر سیستم ترمز ضد قفل (abs) امروزه به عنوان یک سیستم ضروری در خودروها مطرح است. روش های کنترلی متنوعی برای سیستم ترمز ضد قفل (abs) تا کنون ارایه شده است. اکثر این روش ها نتوانسته اند در شرایط مختلف جاده عملکرد مناسبی داشته باشند. اخیراً روش های کنترل هوشمند در این زمینه مورد توجه قرار گرفته است. در این رساله هدف مطالعه و طراحی یک سیستم abs با کنترل کننده هوشمند در جهت بهبود عملکرد از نظر ایمنی، پایداری و قابلیت اطمینان در شرایط مختلف جاده و سرعت های مختلف خودرو نسبت به سیستم های موجودو نیز راحتی بیشتر سرنشینان در موقع ترمز گرفتن و همچنین سادگی کنترل کننده و مقاوم بودن آن در تمام شرایط کاری می باشد. کنترل کننده هوشمند طراحی شده نسبت به سیستم های موجود دارای ایمنی و راحتی بیشتری برای خودرو وسرنشینان و نیز پایداری و مسافت توقف کمتر می باشد. در این رساله دو کنترل کننده یکی فازی-ژنتیکی و دیگری هایبرید برای سیستم ترمز ضد قفل طراحی شده است. ورودی های کنترل کننده از دو حسگر سرعت زاویه ای چرخ و شتاب خودرو حاصل می شوند. کنترل کننده فازی از نوع tsk می باشد که تمام پارامترهای توابع عضویت و قوانین آن توسط روش ژنتیک موازی و روش بر مبنای خطا با بهینه نمودن تابع هدفی که لغزش چرخ را در گستره مطلوبی قرار دهد و شتاب توقف خودرو را ماکزیمم نماید حاصل شده است. روش مذکور حصول نقطه بهینه سراسری در زمان کوتاه تر و ناحیه وسیع تر را تضمین می کند و باعث کاهش مسافت توقف می گردد. عملکرد کنترل کننده با اعمال به یک مدل خودرو با دو نوع مختلف سیست ترمز هیدرولیکی تحت وضعیت های مختلف جاده بررسی میگردد. نتایج شبیه سازی عملکرد بهتر کنترل کننده نسبت به کنترل کننده های کلاسیک و فازی گزارش شده را نشان می دهد.

هدف این پروژه تهیه نرم افزار مدرنema-cad (automatic computer aided design of electrical machines) جهت طراحی اتوماتیک ماشینهای گردان می باشد. در این پروژه نحوه طراحی و آنالیز موتورهای القایی، سوییچ رلوکتانس، سنکرون مغناطیس دایم سطحی و جریان مستقیم ارایه گردیده است. این برنامه بر مدلسازی و آنالیز تحلیلی ماشینهای الکتریکی استوار است و نسبت به روش های عددی مانند روش اجزاء محدود، دارای سرعت بسیار بیشتر و پیچیدگی بسیار کمتر می باشد. جهت آنالیز ماشینهای الکتریکی با استفاده از روش اجزاء محدود، مشخصات هندسی موتور و همچنین مشخصات کامل جنس قسمتهای مختلف ماشین و نیز نحوه سیم بندی و تغذیه موتور باید به طور دقیق مشخص باشد. لذا از این برنامه می توان طرح نزدیک به طرح مورد نظر را تهیه نموده و به عنوان ورودی روش اجزاء محدود از آن استفاده نمود. این نرم افزار دارای محیطی گرافیکی با منو ها و پنجره های مناسب بوده و قابلیتهای فراوانی از جمله بانک اطلاعاتی کامل، طراحی اولیه، آنالیز طرح اولیه، بهبود طرح، آنالیز حساسیت و ... می باشد و با ترسیم نمودارهای رنگی دوبعدی، شماتیک موتور طراحی شده به همراه ابعاد دقیق آن و نمودارهای مشخصات مختلف خروجی موتور مورد نظر را جهت ذحیره سازی و چاپ نمایش می دهد. از قابلیتهای مفید این نرم افزار آنالیز حساسیت مشخصات خروجی نسبت به پارامتر های طراحی می باشد. با این قابلیت می توان با تغییر پارامترهای طراحی، نحوه تغییرات مشخصه خروجی را به صورت اتوماتیک و با تعریف بازه مناسب تغییرات، بدست آورد. این قابلیت با استفاده در کارخانه های سازنده موتور می تواند از نمونه سازی های هزینه بر و زمانبر کاسته و مشخصات خروجی موتور را با مقادیر مختلف پارامترهای هندسی موتور در اختیار قرار دهد. همچنین با آنالیز حساسیت می توان طرح مناسب تر را با تغییر پارامترها در بازه مناسب بدست آورد. تمام پروسه طراحی در این نرم افزار بصورت اتوماتیک و بدون دخالت کاربر صورت می پذیرد و با وجود این، فرد خبره می تواند با تغییر جزییات طراحی، از تجربه خود جهت تهیه طرح بهتر بهره گیرد. از قابلیتهای دیگر ema-cad توانایی ارتباط این برنامه با نرم افزار magnet 6.25 می باشد. magnet یکی از مدرن ترین بسته های آنالیز میدانهای مغناطیسی با استفاده از روش اجزاء محدود می باشد. طرح تهیه شده در ema-cad به صورت خودکار در قالبی ذخیره می شود که قابل خواندن با magnet باشد. در این فایل تمام موارد مورد نیاز جهت آنالیز اجزاء محدود مهیا شده است که از جمله می توان به ابعاد کامل ماشین، تعین جنس قسمتهای مختلف ماشین، تعیین منابع سیم پیچی ها، تعیین نوع مواد و دقت مش بندی قسمتهای مختلف اشاره نمود. تمام این فرایند به صورت اتوماتیک صورت می پذیرد و کاربر هیچ نقشی در هیچکدام از مراحل ندارد و تنها با زدن گزینه run در محیط magnet می تواند کل موتور طراحی شده توسط ema-cad را با استفاده از روش دقیق اجزاء محدود مدل نماید. در صورت نیاز کاربر می تواند به صورت دستی نیز تغییراتی در محیط magnet انجام دهد.

بانک های خازنی در سیستم های توزیع با هدف اصلاح ضریب قدرت، بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات خط و نیز آزادسازی ظرفیت خط مورد استفاده قرار می گیرند. اما گذراهای نوسانی ایجاد شده توسط سویچینگ خازن در اغلب موارد برای تجهیزات حساس الکترونیکی مشکلات فراوانی را به همراه دارد. به دلیل کاربرد های وسیع بانک های خازنی، گذراهای نوسانی پس از کمبود ولتاژ دارای بیشترین تعداد نسبت به سایر پدیدیده های کیفیت توان می باشند. از طرف دیگر حضور بانک های خازنی در شبکه های آلوده باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل افزایش اعوجاج ولتاژ، ایجاد رزونانس، فرو رزونانس، تشدید، گرمای غیرمجاز بانک های خازنی و در مواردی ترکیدن خازن ها می شود. در این پایان نامه هدف بررسی مشکلات و اثرات متقابل بانک های خازنی و سیستم های توزیع، پیشنهاد راهکارهای مناسب در جهت کاهش و یا اصلاح این مشکلات و بویژه تعیین محل بانک های خازنی سوییچ شونده از طریق آنالیز گذراهای نوسانی در سیستم های توزیع می باشد. مشکلات از نظر تیوری مورد بررسی قرار گرفته و برای محاسبه و مدلسازی، سیستم توزیع استاندارد 13 باس ieee استفاده شده است. اثرات منفی حضور خازن ها بر ضریب قدرت، رزونانس، اعوجاج و شاخص های اندازه گیری منشأ و میزان آلودگی در سیستم بررسی شده است. فرکانس رزونانس سیستم با استفاده از گذراهای نوسانی و تکنیک های تبدیل فوریه تخمین زده شده است. با استفاده از انرژی گذراها، تغییرات فاز و مقدار موثر جریان فیدرها و تغییرات ناگهانی ولتاژ و جریان فیدرها در هنگام سوییچ شدن خازن، محل بانک های خازنی سوییچ شونده تعیین شده است. در این پایان نامه دو شاخص جدید و کارآمد برای تعیین محل بانک های خازنی سوییچ شونده پیشنهاد شده است. یکی از این شاخص ها بر اساس تغییرات ناگهانی ولتاژ و جریان و دیگری بر اساس تغییرات ناگهانی جریان بلافاصله پس از سوییچینگ خازن، محاسبه می شود. روش تخمین فاصله ی بانک خازنی تا محل مانتیورینگ بررسی شده است. زمان سوییچینگ خازن و نیز مقادیر ولتاژ و جریان در زمان سوییچینگ به کمک تبدیل موجک تعیین می شوند. در نهایت یک الگوریتم جدید برای تعیین محل دقیق بانک های خازنی سوییچ شونده در سیستم های توزیع واقعی پیشنهاد شده است. روش معرفی شده در این الگوریتم، از نظر تیوری اثبات شده و از طریق شبیه سازی صحت آن تأیید شده است.

پایش وضعیت و تشخیص عیب در مراحل آغازین آن، در تجهیزات در حال کار و جلوگیری از بروز خرابی، باعث هزینه ی تعمیر بسیار کمتر، خسارت کمتر ناشی از توقف تولید، و افزایش ضریب اطمینان می گردد که به خصوص در تجهیزات گران-قیمت و کاربردهای حیاتی، مورد اهمیت ویژه است. از طرف دیگر، ویژگی های مطلوب موتور القایی باعث شده تا اکثریت موتور الکتریکی مورد استفاده، از این نوع موتور باشد. خرابی های استاتور موتور القایی شامل عیوب سیم پیچی و هسته، که معمولا از اتصال-کوتاه حلقه ها آغاز می گردند، در رتبه ی دوم، 30 تا 40 درصد خرابی ها را شامل می شوند. برای تشخیص این عیب از روش های مختلفی استفاده می شود. مشکل عمده ی روش های مذکور، حساسیت در برابر شرایط غیرایده آل، مانند عدم تعادل ولتاژ تغذیه است. از جمله ی این روش ها، روش تحلیل طیف جریان موتور است که به دلیل غیرمخرب بودن و پیاده سازی آسان، دارای کاربرد زیادی در تشخیص انواع عیب می باشد. تحلیل طیف جریان موتور در شرایط اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور، منجر به این یافته شده است که در این شرایط، هارمونیک هایی موسوم به شیاربندی رتور شدت می یابند. اما هارمونیک های مذکور به عدم تعادل ولتاژ تغذیه نیز پاسخ مشابهی می دهند. در این پروژه هدف اولیه تحلیل طیف جریان موتور در شرایط اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور است تا منشاء پیدایش هارمونیک های شیاربندی رتور مشخص گردد. سپس یافتن دلایل تشابه اثر عدم تعادل ولتاژ تغذیه در طیف جریان می باشد تا وجه تمایز اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور از شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه معین شود. و هدف نهایی، ارایه ی روشی مبتنی بر تحلیل طیف جریان موتور است که قادر به تشخیص اتصال کوتاه در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه باشد. به این منظور، در ابتدا تعداد نسبتا زیادی از روش های تشخیص عیب سیم پیچی استاتور، معرفی می شود. همچنین شاخص عیب، ویژگی ها، مزایا و مشکلات هر روش بیان شده و روش ها مورد ارزیابی قرار می گیرند. در ادامه به منظور مدل سازی موتور القایی در شرایط بروز اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور، معادلات ماشین شامل معادلات ولتاژ استاتور و رتور، معادلات مکانیکی و معادله ی ولتاژ کلاف اتصال کوتاه شده ارایه می شوند. همچنین نظریه ی تابع سیم پیچ به منظور محاسبه ی اندوکتانس های ماشین های دوار، ارایه می گردد. سپس به منظور تحلیل طیف جریان موتور، هارمونیک های فضایی نیروی محرکه ی مغناطیسی استاتور و رتور شرح داده می شوند و با استفاده از نتایج شبیه سازی، طیف جریان موتور در شرایط سلامت سیم پیچی و اتصال کوتاه در آن مورد تحلیل قرار می گیرد. هارمونیک های شیاربندی رتور در طیف جریان معرفی شده و نشان داده می شود که مقدار این هارمونیک ها با بروز اتصال کوتاه در حلقه ها و همچنین در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه تغییر می یابد. در ادامه روشی جدید برای تشخیص عیب سیم پیچی استاتور موتور القایی در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه، مبتنی بر استفاده از جریان سه فاز ارایه می گردد. شاخص عیب، تعریف شده و صحت عملکرد آن با استفاده از نتایج سیستم شبیه سازی شده در شرایط بروز عیب و عدم تعادل ولتاژ تغذیه مورد بررسی قرار می گیرد. در پایان، پس از شرح مجموعه ی آزمایشی آماده شده، نتایج آزمایشگاهی ارایه می شوند. آزمایشات در شرایط بی باری و بار موتور، شرایط سلامت و دو حالت اتصال کوتاه، و سه سطح عدم تعادل ولتاژ تغذیه، مجموعا 18 آزمایش، می باشند. با استفاده از نتایج به دست آمده، ابتدا نشان داده می شود که اتصال کوتاه پیاده سازی شده، خفیف بوده و در واقع مراحل آغازین آن می باشد. سپس طیف جریان های سه فاز موتور شامل هارمونیک های شیاربندی رتور در شرایط سلامت، اتصال کوتاه حلقه ها، و عدم تعادل ولتاژ تغذیه ارایه می شود و در انتها، شاخص عیب پیشنهادی در هر مورد، محاسبه و قابلیت آن در تعیین وضعیت سیم پیچی استاتور به لحاظ سلامت یا اتصال کوتاه در آن در شرایط تعادل و عدم تعادل ولتاژ تغذیه و همچنین شرایط بی باری و بار، به اثبات می رسد.

کیفیت گشتاور یک موتور سنکرون مغناطیس دایم داخلی نسبت به برخی از پارامترهای ابعاد رتور حساس است و این حساسیت می تواند برای کاهش cogging torque و نوسان گشتاور موتور استفاده شود. از آنجا که یک قسمت از نوسان گشتاور،cogging torque است، در این پایان نامه، یک روش جدید برای کاهش cogging torque با استفاده از مدل مغناطیسی ساده شده موتور انجام می شود. نتایج روش جدید منجر به شکل دهی جدید air bridge و موتور با cogging torque پایین می شود.نتایج روش اجزاء محدود نشان می دهد که روش ارایه شده نه تنها باعث کاهش cogging torque موتور می شود بلکه میزان نوسان گشتاور کل را هم به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در پایان، با توجه به کیفیت گشتاور موتور در شرایط بار نامی و حالت دایمی و با استفاده از آنالیز اجزاء محدود به روش magneto static بهینه سازی موتور انجام می شود. با مقایسه این روش با دیگر روش های ارایه شده برای کاهش نوسان گشتاور، به سادگی و تأثیر قابل توجه این روش پی می بریم.

امروزه ماشینهای مغناطیس دایم سنکرون خطی، کاربرد بسیار گسترده ای در صنعت پیدا کرده اند. خصوصاً در مواردی که نیاز به حرکت رفت و برگشتی باشد، کاربرد این موتورها بیش از پیش مشخص می شود. یکی از معایب این موتورها در مقایسه با موتورهای گردان، وجود نیروی بازدارنده است. این نیرو به عنوان عاملی مهم در ایجاد خطای تعیین موقعیت دقیق قسمت متحرک، شناخته می شود. در این پایان نامه ابتدا به روشهای مختلف تحلیل موتورهای سنکرون خطی مغناطیس دایم اشاره می شود و سپس از روش المان محدود به عنوان روش برتر استفاده خواهد شد. با استفاده از روش المان محدود، نیروی وارد بر قسمت متحرک محاسبه می شود و سپس با اعمال تکنیکهایی که در پایان نامه به آنها اشاره شده است، سعی در کاهش نیروی بازدارنده خواهیم داشت. در ادامه نشان داده خواهد شد که در مواردی با ایجاد تغییراتی هرچند ناچیز، می توان اثر نیروی بازدارنده را تا حد زیادی حذف کرد. نهایتاً بعد از اعمال تغییرات مورد نظر در ساختار و مدل موتور مورد نظر، مقادیر بهینه جهت مینیمم سازی هرچه بیشتر نیروی بازدارنده معرفی خواهند شد.

قریب به ده درصد عیوب موتورهای القایی شکستگی میله?های روتور است و پیشرفت این عیب اثرات ثانویه مخربی می?تواند در پی داشته باشد. پس لازم است قبل از گسترش عیب، وضعیت موتور و نوع خطا به درستی تشخیص داده شود تا بتوان در زمان مناسب اقدام به تعمیر یا جایگزینی موتور کرد. تشخیص شکستگی میله?های روتور در موتور القایی به کمک تحلیل سیگنال جریان ماشین (mcsa) یک روش شناخته شده و مرجح در مقالات منتشر شده است، دراین روش از تغییرات در دامنه مولفه های فرکانسی (1?2s)? - در دو سوی مولفه اصلی - در طیف جریان استفاده می شود. براساس استدلالهای ارایه شده پیشین انتظار میرود که- برای موتوری که به یک بار مشخص متصل است- هردو مولفه همراه با توسعه عیب افزایش یابند. لیکن در برخی موارد نتیجه بر خلاف انتظار است. به علاوه در محیط های صنعتی به واسطه عواملی چون نوسان بار، تغییرفرکانس شبکه، و یا وجود سایر اختلالات، مولفه های فرکانسی زایدی در کنار مولفه های اصلی ایجاد می شود و یا دامنه مولفه های مربوط به عیب تغییر می کند. به طوری که تشخیص صحیحی از وضعیت موتور– به ویژه هنگامی که موتور در لغزش?های کم کار می?کند- امکان پذیر نیست. هدف این رساله بهبود روش تشخیص عیب شکستگی میله ها در شرایط واقعی کار موتور در شبکه است. به این منظور، ابتدا در تحلیل فیزیکی نحوه ایجاد مولفه های فرکانسی ناشی از شکستگی میله های روتور بازنگری می شود. در تحلیل جدید اثر نوسان فرکانس مولفه های فرکانسی در نظر گرفته شده است. به علاوه نشان داده شده است که اشباع موضعی ناشی از افزایش جریان میله های مجاور میله شکسته بر دامنه مولفه های ناشی از عیب تاثیر می گذارد. در مرحله بعد با توجه به اینکه امکان تست مخرب بر روی موتور های بزرگ وجود ندارد، برای ارزیابی میزان تغییرات مولفه های عیب از مدل شبیه سازی شده موتور استفاده شده است. روش شبیه سازی استفاده شده مبتنی بر مدل تابع سیم پیچ بوده است. از آنجا که اطلاعات این مدل برای موتور های موجود معمولا در دسترس نیست، روشی مبتنی بر قواعد رشد وروش دیگری مبتنی بر آزمون موتور موجود پیشنهاد شده است که در بسیاری از موارد عملی مدل دقیق ماشین را به دست می دهد. این روشها برای استخراج مدل تعدادی موتور آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته است. برای تعیین دقیق مولفه های فرکانسی عیب در طیف جریان یک روش ابداع شده است که نیاز به حسگر سرعت ندارد. در این روش جریان یک فاز و ارتعاش موتور بطور همزمان نمونه برداری می شوند. فرکانس چرخش موتور و هماهنگ?های آن و همچنین دو برابر فرکانس شبکه را می?توان به در طیف ارتعاش یافته، به کمک آن لغزش را محاسبه کرد. سپس با مراجعه به طیف جریان محل دقیق مولفه های عیب شناسایی می شود. به علاوه روش مشابهی برای یافتن مولفه های عیب در طیف ارتعاش معرفی شده و دو روش با هم مقایسه شده اند. برای جبران اثر تغییر دامنهء مولفه های عیب در اثر تغییر بار و فرکانس شبکه، معیار جدیدی به عنوان شاخص عیب معرفی شده است. بر اساس روشهای پیشنهادی ، یک سیستم تشخیص عیب برای یک موتور آزمایشگاهی موجود طراحی شده است. اطلاعات مربوط به مولفه های فرکانسی عیب در موتور سالم از آزمونهای واقعی موتور سالم به دست می آید و این اطلاعات خطوط مبنای حالت سالم و یا سطوح آستانه را تعیین می کند. اطلاعات مربوط به موتور معیوب از شبیه سازیها به دست می آید. مجموع اطلاعات به دست آمده برای ترسیم نمودارهای تصمیم گیری ویا آموزش یک سیستم طبقه بندی کننده شدت عیب مورد استفاده قرار گرفته است. برای ارزیابی روشهای پیشنهادی، آزمونهایی نیز بر روی موتور معیوب- با جایگذاری دو روتور معیوب با یک و دو میله شکسته به جای روتور سالم- انجام شده است. سیستم عیب یاب مبتنی بر روش این رساله قابلیت تشخیص بهتری در شرایط نوسان بار و تغییر فرکانس شبکه، در مقایسه با سیستم مبتنی بر روش سنتی mcsa داشته است.

در دهه های اخیر، افزایش روزافزون تقاضای انرژی به همراه مشکلات زیست محیطی و نیاز به اطمینان از امنیت انرژی در آینده موجب افزایش تقاضا برای استفاده از منابع تجدیدپذیر شده است. پیشرفت فناوری ماشین های الکتریکی و الکترونیک قدرت و سیاست های تشوبقی دولت ها در استفاده از منابع تجدیدپذیر موجب کاهش قیمت و قابل رقابت شدن تدریجی این منابع با منابع انرژی فسیلی شده است. به نحوی که هم اکنون قیمت تمام شده انرژی باد قابل رقابت با منابع فسیلی است و در آینده نزدیک نیز استفاده از انرژی خورشیدی از لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود. مدارات الکترونیکی و ژنراتورها از کلیدی ترین اجزای توربین-ژنراتور بادی می باشند که مستقیماً در افزایش بازده و قابلیت اطمینان استفاده از این منبع موثر می باشند. در فناوری فعلی توربین –ژنراتورهای بادی به دلیل استفاده از ژنراتورهای القایی، استفاده از جعبه دنده برای افزایش سرعت توربین اجتناب ناپذیر است. اخیراً ایده توربین ژنراتورهای محرکه مستقیم که در آن با حذف جعبه دنده محور توربین مستقیماً به ژنراتور متصل می شود، به دلیل کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و بهبود بازده مورد توجه پژوهشگران فرار گرفته است. ساختار محرکه مستقیم الزما بایستی از ماشین هایی با قطب زیاد که در سرعت دورانی کم و گشتاور بسیار بالا کار می کنند استفاده نمود. ژنراتورهای شارمحور سنکرون به دلیل ساختار ساده، چگالی توان بالا و ماژولار بودن از مناسبترین انتخاب ها برای توربین ژنراتورهای محرکه مستقیم می باشند. از آنجا که به دلیل سرعت متغیر باد، استفاده از ژنراتور سنکرون به شبکه الزاما نیاز به مدار واسطه الکترونیک قدرت دارد، انتخاب ساختارهای مناسب و مقاوم برای مبدل های الکترونیک قدرت توان بالا سبب افزایش قابلیت اطمینان، افزایش عمر عملکرد و بازده سالیانه خواهد شد. این پایان نامه، با هدف طراحی و کنترل مبدل های مناسب برای توربین ژنراتورهای محرکه مستقیم، ابتدا به بررسی نوع خاصی از ماشین شارمحور چند فاز مناسب برای کاربردهای محرکه مستقیم پرداخته و در این راستا به ارائه ی روشی برای تحلیل دینامیکی این نوع ماشین ها بر مبنای یک مدل دینامیکی پیشنهادی می پردازد. از آنجا که در مدارهای واسطه الکترونیکی از یکسوسازهای دیودی استفاده می شود، مدل پیشنهادی برای تحلیل ماشین در حالت هارمونیکی نیز ارائه خواهد شد. بر مبنای مدل دینامیکی ارائه شده، امکان تحلیل و شبیه سازی رفتار ماشین های چند فاز در توربین ژنراتورهای محرکه مستقیم فراهم می شود که در ادامه یک ساختار پیشنهادی ساده برای مدار واسطه الکترونیکی پیشنهاد می شود که مهمترین ویژگی آن امکان کاهش ظرفیت خازن الکترولیتی یکسوساز به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم می باشد. صحت مدل ارائه شده و عملکرد مدار واسطه در حالت استفاده از خازن با ظرفیت کاهش یافته از طریق انجام شبیه سازی برای یک سیستم نمونه و پیاده سازی عملی در یک سامانه تست عملی با توان پایین مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی ها و تست های عملی علاوه بر تایید دقت مدار معادل و مدل دینامیکی پیشنهادی، عملکرد موفق طرح پیشنهادی برای مدار واسطه الکترونیک قدرت با خازن کاهش یافته را نیز تایید می نماید.

این رساله به بررسی جامع حالت ماندگار یک بازیابنده دینامیکی ولتاژ بین خطی (idvr) می پردازد. در این مسیر به طور مشخص اهداف زیر دنبال می ‏شوند: الف) ارزیابی محدوده‏ جبران در ساختار idvr عملکرد idvr مبتنی بر مبادله‏ توان اکتیو بین فیدرهای مجاور و بدون نیاز به ادوات ذخیره کننده انرژی می‏ باشد. لذا محدودیت در مبادله‏ توان اکتیو بین فیدرهای سالم و معیوب، موجب تعیین محدوده‏ جبران در یک idvr می‏ گردد. برآورد قابلیت جبران در idvr با توجه به شرایط بار فیدرها، از لحاظ تصمیم گیری برای ایجاد این ساختار و برآورد میزان کارایی حاصل از آن، حائز اهمیت است. تحقق این موضوع، مستلزم تشکیل و حل یک مسأله‏ ی غیرخطی چند متغیره با قیود مختلف می‏ باشد. لذا یکی از اهداف این تحقیق، ارائه الگوریتمی برای محاسبه محدوده‏ ی جبران idvr در حالت ماندگار برای انواع تغییرات ولتاژ متعادل و نامتعادل و با در نظر گرفتن مقادیر مختلف پرش زاویه ‏ولتاژ می باشد. ب) ارائه‏ استراتژی مناسب برای انتخاب مقادیر نامی dvrها در یک idvr استفاده از استراتژی‏های متعارف مینیمم انرژی و مینیمم مقدار نامی (یا استراتژی همفاز) برای طراحی dvrهای موجود در ساختار idvr مناسب نمی باشند. لذا ارائه‏‏‏‏ یک استراتژی مناسب برای طراحی و انتخاب ولتاژ نامی dvrهای موجود در ساختار idvr ضروری به نظر می ‏رسد. استراتژی طراحی باید به گون ه‏ای باشد که اولاً، امکان جبران انواع مشخصه‏ های اختلال ولتاژ مورد نظر در هر کدام از فیدرها را فراهم سازد و ثانیاً، حداقل مقادیر نامی ممکن را برای dvrهای موجود در ساختار idvr انتخاب نماید. ارائه‏ این استراتژی، یکی دیگر از اهداف این تحقیق می‏ باشد. در این تحقیق با انتخاب "مینیمم سازی مجموع توان ظاهری نامی dvrها" به عنوان یک تابع هدف، یک مسأله بهینه‏ سازی تشکیل می‏ شود. در این روند ابتدا مسأله برای جبران اختلال‏های سه فاز متعادل بررسی شده و در ادامه، مسأله‏ بهینه سازی مورد نظر به سایر انواع اختلال‏های ولتاژ متعادل و نامتعادل تعمیم داده می‏شود و لزوم و نحوه‏ تشکیل مسأله‏ بهینه سازی با در نظر گرفتن همزمان همه‏ انواع اختلال‏های ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد. ج) بررسی قابلیت جبران idvr در شرایط وقوع اختلال ولتاژ همزمان در فیدرها اگر فیدرهای idvr کاملاً مستقل نباشند، آنگاه هر دو فیدر به طور همزمان ممکن است دچار اختلال ولتاژ شوند که در این صورت، مبادله‏ توان اکتیو بین فیدرها می‏تواند محدود‏تر شود. این موضوع روی محدوده‏ جبران idvr و همچنین روی مقادیر نامی dvrهای idvr اثرگذار است. لذا یکی از اهداف دیگر این تحقیق، بررسی اهداف تشریح شده در قسمت‏های (الف) و (ب) در شرایط وقوع اختلال ولتاژ همزمان در فیدرها می‏ باشد. د) بررسی اثر بارهای نامتعادل بر روی قابلیت جبران idvr در یک سیستم توزیع، بارها در بسیاری از موارد نامتعادل می‏ باشند. نامتعادل بودن بار می‏ تواند روی ولتاژ و توان اکتیو dvrهای فیدرهای معیوب و سالم در حالت ماندگار تأثیر داشته باشد بویژه اگر اختلال‏های ولتاژ بصورت نامتعادل باشند. لذا یکی دیگر از اهداف این تحقیق، بررسی اهداف تشریح شده در قسمت‏های (الف) و (ب) در شرایط نامتعادلی بار فیدرها می باشد.

کاربرد موتور سوئیچ رلوکتانس در صنعت با توجه به قدمت آن بسیار محدود بوده و عملکرد غیرخطی مغناطیسی و عدم وجود مدل های دقیق تحلیلی برای آن از جمله موانع گسترش کاربردهای این موتور است. نوسانات گسسته گشتاور تولیدی در این موتور و بهره برداری در ناحیه ی اشباع مغناطیسی سبب شده تا ارتعاشات مکانیکی و صوتی در مقایسه با اکثر موتورهای الکتریکی قابل ملاحظه باشد. یکی از روش های کنترل گشتاور و کاهش نوسانات آن استفاده از توابع اشتراکی گشتاور(torque sharing functions) است. در این روش، گشتاور هر فاز طبق تابع از پیش تعریف شده به گونه ای کنترل می شود تا مجموع گشتاورهای تولیدی فازهای تحت کموتاسیون ثابت و برابر با گشتاور مرجع باشد. در این رساله، ضمن بررسی کارهای گذشته در مورد انواع توابع اشتراکی گشتاور، هر یک از توابع مرسوم مورد تحلیل، بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. از آنجا که محدوده ی عملکرد موثر برای این روش کنترل گشتاور محدود به سرعت های کم است یک روش اصلاحی به منظور افزایش سرعت و پیاده سازی بر همه توابع اشتراکی گشتاور معرفی شده است. در ادامه، تابعی تحلیلی و معکوس پذیر به منظور مدل سازی رفتار غیرخطی گشتاور بر حسب زاویه ی روتور و جریان فاز ماشین پیشنهاد شده که در این تابع مدل اشباع مغناطیسی نیز درنظر گرفته شده است. با استفاده از تابع معرفی شده، خانواده ای از توابع اشتراکی گشتاور بر اساس بهینه سازی تلفات و کنترل همزمان نوسانات گشتاور پیشنهادشده و محدوده ی عملکرد هر یک مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. بهینه سازی مذکور با قید برایند گشتاور تولیدی موتور برابر با گشتاور مرجع بصورت تحلیلی بررسی شده و ضرایب وزنی جمع شونده برای وزن دهی به کمینه کردن تلفات در فاز وارد و خارج شونده درنظر گرفته شده است. در نهایت، رفتار این خانواده از توابع اشتراکی گشتاور پیشنهادی بر اساس ضرایب وزنی بررسی و با یکدیگر مقایسه شده و نحوه ی انتخاب ضرایب وزنی بهینه برای محدوده سرعت های متفاوت توضیح داده خواهدشد. سپس، نتایج حاصل شده از توابع اشتراکی گشتاور متداول از نقطه نظر شاخص نوسانات گشتاور، میزان تلفات اهمی و محدوده ی سرعت دارای عملکرد موثر مقایسه شده و اثر تغییر گشتاور و سرعت بار در آن ها بررسی خواهد شد. به منظور بررسی صحت و اعتبارسنجی، روش ارائه شده پیاده سازی عملی شده و نتایج حاصل از آن ارائه شده اند.

در این پایان نامه، پس از مطالعه ی اجمالی مشکلات هارمونیک ها و روش های مختلف رفع آن ها ، به بررسی فیلترهای هیبرید پرداخته می شود. فیلترگذاری، روش متداول کنترل و تضعیف هارمونیک ها می باشد. فیلترهای هیبرید نوع جدیدی از فیلترهای هارمونیکی هستند که از ترکیب فیلترهای پسیو و فیلترهای اکتیو ساخته شده اند. پس از معرفی انواع فیلترها و برخی روش های ترکیب آن ها، به جزئیات دو نوع متداول فیلترهای هیبرید می پردازیم و روش های کنترل ارائه شده برای هر کدام را معرفی می کنیم. سپس با روابط تئوریک و نیز به کمک مثالی از طریق شبیه سازی های زمانی مقایسه ای را بین این دو نوع مطرح می نماییم. علت رویکرد بیشتر به نوع موازی را نشان داده و بحث را با این نوع ادامه می دهیم. در مورد مسائل طراحی قسمت پسیو هم بررسی ای انجام می شود. از آن جا که هدف بیشتر فیلترهای موازی کنترل جریان است، کنترل جریان این نوع فیلتر مورد توجه قرار می گیرد. برای کنترل جریان، کنترل پیش بین با حالات محدود که کیفیت بسیار خوبی در کاربردهای مختلف الکترونیک قدرت و درایو از خود نشان داده است مورد توجه قرار می گیرد. سپس به معرفی روش کنترل پیش بین جریان با حالات محدود می پردازیم و نتایج عملی نمونه ی آزمایشگاهی ساخته شده با استفاده از پردازنده ی سیگنال دیجیتال (dsp) tms320f28016 نمایش داده می شود. همچنین روش هایی برای رفع برخی عیوب این روش کنترل ارائه و در عمل پیاده سازی می شود. از آن جا که فیلترها قسمت مهمی از فیلترهای اکتیو را تشکیل می دهند، دو نوع متداول آن ها برای حذف تک فرکانس از محتوای سیگنال زمانی معرفی می گردد. سپس روش های کنترل جدیدی برای یکی از فیلتر هیبرید پرکاربردتر ارائه می گردد. یکی از این کنترل کننده ها، به صورت مستقیم سعی در کنترل جریان فیلتر می کند. در این روش به طور ساده با حذف مولفه ی اصلی از حلقه ی کنترل جریان، کنترل هارمونیک های جریان مستقل از مولفه ی اصلی صورت می گیرد به گونه ای که با توان کوچک قسمت اکتیو کنترل جریان های هارمونیکی به خوبی صورت گیرد. با اضافه کردن مولفه ی اصلی جریان فیلتر به حلقه ی کنترل جریان، روش کنترل جریان ارائه شده گسترش داده شده تا کیفیت بهتری با استفاده از کنترل کننده ی جریان پیش بین با حالات محدود به دست آید. با این کار امکان مقایسه با روش کنترل جریان موجود فراهم شده و سادگی روش ارائه شده نسبت به آن مشخص می گردد. استفاده از کنترل کننده ی دیجیتال ارائه شده، یکپارچه کردن کنترل کننده را مورد توجه قرار می دهد. برای این کار از تخمین جریان فیلتر و تئوری p-q لحظه ای استفاده می شود. با این کار مستقیما با توجه به مقادیر لحظه ای ولتاژ ها و جریان ها تصمیم کنترلی اتخاذ می شود. به علت یکپارچه شدن کنترل کننده در بسیاری از موارد کنترل بهتری نسبت به همه ی روش های دیگر به دست آمده است. پیش از نتیجه گیری و پیشنهادات، نتایج عملی پیاده سازی روش کنترل جریان پیش بین با حالات محدود و روش کنترل یکپارچه ی پیش بین با حالات محدود با استفاده از پردازنده ی سیگنال دیجیتال tms320f2812 ارائه شده و نزدیک بودن نتایج عملی با نتایج شبیه سازی نشان داده می شود. در بخش های عملی، توضیحات لازم برای چگونگی پیاده سازی دیجیتال روش های ارائه شده داده می شود.

استفاده از موتور رلوکتانس سوییچ شونده srm، به دلیل ساختار ساده و کم هزینه و همچنین قابلیت کار در سرعتهای بالا، پیشرفت چشمگیری داشته است. از طرفی سنسورهای تعیین موقعیت جزء لاینفک درایوهای موتور رلوکتانس سوییچ شونده می باشند و این در حالیست که استفاده از این نوع سنسورها موجب افزایش کلی هزینه ها و حجم سیستم درایو خواهند شد. همچنین به کارگیری سنسورهای موقعیت یاب در محیطهای با نویز بالا و پروژه های با قابلیت اطمینان بالا سبب افت کارایی و کاهش قابلیت اعتمادسیستم می شود. موضوعاتی از این دست سبب شده تا تمایل به تحقیق در مورد کنترل این گونه موتورها در شرایط عدم استفاده از سنسور موقعیت یاب افزایش یابد. هدف اصلی این پایان نامه نیز ارائه یک روش بدون سنسور جهت تعیین موقعیت روتور در موتور رلوکتانس سوییچ شونده مبتنی بر محاسبه و استخراج مقدار اندوکتانس افزایشی هر فازاست. می دانیم که در موتورهای srm در طول نصف گام قطب روتور و بدون توجه به سرعت آن، بین اندوکتانس افزایشی و موقعیت روتور به ازای یک جریان معلوم رابطه مشخص و یکتایی وجود دارد. براساس این ویژگی منحصر به فرد موتور و با استفاده از داده های ذخیره شده در مدار کنترلی به صورت موقعیت روتور بر حسب اندوکتانس افزایشی به ازای هر جریان مشخص، می توان موقعیت روتور را تخمین زد. در روش ارائه شده حجم ذخیره سازی اطلاعات مربوط به محاسبه اندوکتانس افزایشی کاهش یافته است لذا این روش از سادگی خاصی جهت پیاده سازی بر روی درایوهای sr برخوردار است. همچنین برخی از انواع روشهای بدون سنسور متداول در درایوهای sr به همراه شرح مزایا و معایب هریک مورد بررسی قرار خواهد گرفت. روش ارائه شده در این پروژه میتواند گامی در جهت استفاده هرچه بیشتر این گونه موتورها در صنعت باشد چرا که کاربرد موتورهای sr در صنعت میتواند سبب کاهش هزینه ها و همچنین افزایش قابلیت اعتماد سیستمها گردد که خود از اهداف اصلی صنعت محسوب میگردند

موتورهای مغناطیس دائم داخلی، impsm به دلیل داشتن بازده، چگالی توان و گشتاور مشخصه بالا مورد توجه محققین بوده است. قرار گرفتن مغناطیس دائم در داخل روتور استحکام مکانیکی موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی در سرعت های بالا را در مقایسه با موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی افزایش داده است. لذا موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی به عنوان کاندیدی مناسب برای چنین کاربردهایی مطرح شده است.یکی از خصوصیات مورد علاقه در موتورهای مغناطیس دائم داخلی که در بسیاری از کاربردها ضروری است، قابلیت تضعیف شار مناسب می باشد. این خصوصیت وابسته به توانایی ماشین به تحویل توان ثابت در رنج وسیعی از سرعت است بدون اینکه اندازه اینورتر یا موتور افزایش یابد. در این پایان نامه هدف طراحی موتور ipmsm با قابلیت بالاتر عملکرد موتور در سرعت بالاو بهبود قابلیت تضعیف شار می باشد. طراحی به دو بخش طراحی ساختار روتور و طراحی سیم پیچ استاتور تقسیم می گردد. در زمینه طراحی ساختار روتور، موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با مغناطیس دائم چند تکه شده توسط تعدادی از محققین مطرح شده است. در این موتورها کانالهای آهنی با افزایش اندوکتانس محور d، قابلیت تضعیف شار را افزایش می دهند، گرچه پلهای آهنیباعث می گردند شارهای مغناطیس دائم مجاور اتصال کوتاه شود ودر نتیجه کل شار پیوندی مغناطیس دائم در فاصله هوایی کاهش می یابد. کاهش شار پیوندی باعث کاهش گشتاور مغناطیسی می شود. در این پایان نامه ابعاد و موقعیت این کانالها بگونه ای طراحی شده است که بیشترین اندوکتانس محور طولی (ld) به ازای کمترین کاهش در شار پیوندی بدست آید. در زمینه طراحی سیم پیچ استاتور، محققین متعددی از سیم پیچ متمرکز شیار-کسری در موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی به منظور بهبود عملکرد در سرعت بالا استفاده کرده اند. در صورتی که استفاده از سیم پیچ متمرکز در ipmsm به دلیل احتمال افزایش نوسانات گشتاور مرسوم نبوده است. در قسمت دوم این پایان نامه موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با سیم پیچ متمرکز شیار کسری بمنظور افزایش اندوکتانس محور d و در نتیجه بهبود قابلیت تضعیف شار در موتور ipmsm طراحی شده است. در ابتدا اصول سیم پیچ متمرکز شیار کسری ارائه شده است. سپس جزئیات آنالیز ارائه شده پتانسیل سیم پیچ متمرکز شیار کسری در دستیابی به تضعیف شار بهینه را نشان می دهد. معیارهای انتخاب مناسب ترکیبات شیار و قطب تعیین می گردد. موتور مغناطیس دائم داخلی با 12 شیار و 10 قطب با سیم پیچ متمرکز شیار کسری طراحی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که موتور پیشنهادی قادر به دسترسی به گستره وسیعی از سرعت تحت توان ثابت بوده، در حالی است که بازده موتور پیشنهادی در سرعت های بالا بیش از 90% می باشد. به علاوه یک مقایسه کامل بر روی انواع موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی برای گستره وسیعی از سرعت تحت توان ثابت انجام شده است. این مقایسه شامل پارامترهای عملکردی مختلفی از ماشین می باشد، همانند گشتاور بر جریان، حداکثر سرعت به سرعت مبنا و ... .سرانجام نشان داده شده که موتور پیشنهادی علاوه بر دستیابی به گستره سرعت تحت توان ثابت (cpsr) بسیار بالا، دارای ریپل گشتاور کمتر یا قابل مقایسه با موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی دیگر می باشد.

چکیده امروزه یکی از بحث¬های مهم که ارتباط محکمی میان اکثر رشته¬های مهندسی و سایر رشته¬های علمی دانشگاهی به وجود آورده است بحث مدیریت هوشمند ساختمان می¬باشد. در این پروژه ابتدا به بررسی سیستم مدیریت هوشمند ساختمان پرداخته شده و سپس یکی از مهم¬ترین شاخه¬های مدیریت هوشمند ساختمان یعنی بحث امنیت، ایمنی و دسترسی مورد تحقیق قرار گرفته است. در تشریح امنیت و ایمنی در مدیریت هوشمند ساختمان، ضمن بررسی مولفه¬های تأثیرگذار و شاخصه¬های اساسی این مبحث و همچنین بررسی فعالیت¬ محافل علمی و شرکت¬های بین المللی فعال در این زمینه، تلاش به این سمت سوق داده شده است که یک سیستم کاربرپسند و براساس ظرفیت¬های موجود فعلی در مدیریت امنیت و دسترسی طراحی و ارائه شود. در سیستم ارائه شده در این پایان نامه ضمن تشریح واسط گرافیکی کاربرپسند طراحی شده در محیط نرم¬افزار labview سعی شده است تا شرایط برای پیاده¬سازی سخت-افزاری و برقراری تست عملی از نرم¬افزار و سخت¬افزار در محیط آزمایشگاهی نیز فراهم آید. در ادامه ضمن بررسی تحلیلی نرم¬افزار پیاده¬سازی شده و تجهیزات سخت¬افزاری، قیاس کلی و نسبتا مناسبی میان سیستم فعلی و سیستم¬های معتبر موجود در دنیا نیز صورت گرفته است. نتیجتا آنچه که از این پیاده¬سازی و قیاس بدست آمده این است که گرچه ساختارهای مدیریت هوشمند ساختمان که هم اکنون توسط شرکت¬های معتبر در دنیا پیاده¬سازی می¬شود دارای مراتب و درجات فنی و سهولت در استفاده¬ی بسیار بالایی می¬باشد، ولی بهره¬گیری از آن¬ها در ایران با مشکلاتی همراه است. هزینه¬های پیاده¬سازی این بسترها با بهره¬گیری از شرکت¬های خارجی موجود برای کاربر ایرانی که در ابتدای آشنایی با این سیستم¬ها است، بسیارگران و دارای ریسک می¬باشد. از همه مهم¬تر تحریم¬های فزاینده بلاخص در حوزه¬¬ی تجهیزات امنیتی و محدودیت¬های بسیاری که در بهره¬گیری از این تجهیزات در مجموعه¬های نظامی و امنیتی کشور وجود دارد، مانعی برای استفاده از محصولات رایج بین المللی در ایران می¬باشد. لذا تلاش برای بومی¬سازی و پیاده¬سازی نرم¬افزارها و سخت¬افزارهای این حوزه از مسئولیت¬های جامعه¬ی دانشگاهی کشور ¬می¬باشد که می¬تواند جامعه¬ی دانشگاهی را باتوجه به تمام مزیت¬های سیستم مدیریت هوشمند ساختمان به سمت طراحی و بهره¬وری از آن سوق دهد.

با توجه به محدودیت منابع سوخت¬های فسیلی و آلودگی زیست¬محیطی، منابع تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته¬اند. گرایش به استفاده از سیستم¬های خورشیدی به¬عنوان یکی از این منابع روز¬به¬روز در حال افزایش است. توان تولیدی سیستم¬های خورشیدی وابسته به شرایط آب¬و¬هوایی است. از آنجایی¬که میزان تابش خورشید دائماً در حال تغییر است، لذا توان تولیدی این منابع دارای نوساناتی است که بر روی پروفیل ولتاژ، کیفیت توان و عملکرد سیستم تأثیرگذار می¬باشد. امروزه با توجه به افزایش بارهای حساس و ادوات الکترونیک¬قدرت، مسأله¬ی کیفیت توان یکی از موضوعات مهم در شبکه¬های قدرت بشمار می¬رود. لذا یکی از چالش¬های اصلی منابع خورشیدی، نوسانات توان تولیدی به¬هنگام گذر ابرها و تغییرات ناگهانی شدت تابش می¬باشد. از آنجایی¬که سیستم¬های خورشیدی مبدل های استاتیکی فاقد جرم و گشتاور اینرسی هستند، لذا تأثیرات نوسانات تابش و توان تولیدی سریعاً منتقل گشته و باعث تغییرات ولتاژ می¬گردد. روش¬های کنترلی مرسوم همچون بانک¬های خازنی و رگولاتورهای ولتاژ که با تأخیر زمانی عمل می¬کنند، قادر به جبران این نوسانات نیستند. بعلاوه نصب تجهیزات مازاد پیشرفته و سریع برای منابع¬تولیدکننده در سطح توزیع، از لحاظ اقتصادی مقرون بصرفه نمی¬باشد. بنابراین ارائه¬ی یک روش کنترلی که از لحاظ اقتصادی و سرعت بهینه باشد، ضرورت می¬یابد. در این پایان¬نامه ابتدا با مدلسازی سیستم¬های خورشیدی و واسطه¬های الکترونیکی بر مبنای کنترل توان اکتیو و راکتیو، به تأثیر تغییرات جوی و تابشی روی توان تولیدی منابع خورشیدی پرداخته می¬شود. سپس پدیده¬های کیفیت توان ناشی از این نوسانات، همچون تغییرات ولتاژ بررسی گشته و با ارائه¬ی یک روش کنترلی بر مبنای تزریق توان راکتیو بهینه توسط اینورتر در جهت بهبود پروفیل ولتاژ عمل می¬شود. میزان توان راکتیو تزریقی بر اساس مینیمم کردن تلفات شبکه، اینورتر و انرژی مصرفی با رعایت حدود مجاز استاندارد ولتاژ تعیین می¬گردد. در انتها به بررسی تأثیرات پارامترهای مختلف شبکه و منبع بر میزان تغییرات پروفیل ولتاژ پرداخته می¬شود.

نیاز به افزایش کمیت و کیفیت تولیدات صنعتی موجب گرایش رو به رشد در بهبود قابلیت اطمینان موتورهای الکتریکی به ویژه موتورهای القایی به عنوان نیروی محرکه صنعت شده است؛ این امر محققان را بر آن داشته که به دنبال توسعه روش های تشخیص مختلف خطا برای افزایش دسترسی و کاهش خرابی موتورهای الکتریکی باشند. لذا استفاده از روش ها و ابزار آلات جدید در تشخیص زود هنگام انواع خرابی های موتور القایی امری ضروری به نظر می رسد. براساس مطالعات انجام شده، 26تا 36% از خرابی های موتور القایی مربوط به استاتور آن است. همچنین اغلب خرابی های سیم پیچی استاتور از یک اتصال کوتاه جزئی نامحسوس نشأت می گیرند. به این ترتیب تشخیص اتصال کوتاه حلقه در سیم پیچی استاتور در مراحل اولیه می تواند منجر به کاهش هزینه های تعمیر و توقف تولید شود. با توجه به اهمیت موضوع، هدف از انجام این رساله، ارائه روشی نو در تشخیص انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور بوده به طوری که بتواند وقوع اتصال کوتاه، نوع، شدت و محل آن را در مراحل اولیه تشخیص دهد. قدم اول در این مسیر، مدل سازی انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور برای رسیدن به درک درستی از رفتار موتور القایی سالم و موتور القایی با انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور است. از آنجا که بررسی ها، عدم توانایی یک روش واحد را در تشخیص انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور در شرایط کاری مختلف نشان می دهند، در مرحله بعد استفاده از شاخص های استخراج شده از جریان موتور در کنار روش جدید و غیرتماسی استفاده از تصاویرحرارتی مادون قرمز به عنوان گامی نو در تشخیص انواع اتصال کوتاه در سیم پیچی استاتور پیشنهاد شده است. در این الگوریتم، ابتدا جریان های سه فاز موتور القایی ثبت شده و با استخراج ویژگی های منحنی حاصل از رسم جریان ها در فضای سه بعدی (لیساژو جریان، سلامت سیم پیچی استاتور بررسی می گردد. در این مرحله لیساژو جریان می تواند اتصال کوتاه حلقه، اتصال کوتاه در دو فاز، اتصال فاز به فاز و اتصال فاز به زمین را تشخیص داده و شدت آن را مستقل از بار موتور تعیین کند. خاطر نشان می شود، تشخیص اتصال کوتاه در دو فاز، اتصال فاز به فاز و اتصال فاز به زمین و جداسازی آن ها از یکدیگر، از توانایی های ویژه این روش است که اولین بار در این رساله به آن پرداخته شده است. تعیین فاز حاوی خطا از دیگر مزایای مهم این روش است. در مرحله بعد، تصویر حرارتی به کمک دوربین مادون قرمز از بدنه موتور تهیه می شود. سپس با استفاده از روش های پردازش تصویر ویژگی هایی همچون محل وقوع اتصال کوتاه و شدت آن استخراج می شود. در آخرین مرحله، از یک شبکه نرو-فازی تطبیقی برای ترکیب داده های حاصل از لیساژو جریان و تصویر حرارتی مادون قرمز به منظور تایید خرابی و تعیین دقیق تر شدت آن استفاده می گردد.

براساس مطالعات انجام شده، 26تا 36% از خرابی های موتور القایی مربوط به استاتور آن است. همچنین اغلب خرابی های سیم پیچی استاتور از یک اتصال کوتاه جزئی نامحسوس نشأت می گیرند. لذا تشخیص اتصال کوتاه حلقه در سیم پیچی استاتور در مراحل اولیه می تواند منجر به کاهش هزینه های تعمیر و توقف تولید شود. با توجه به اهمیت موضوع، هدف از انجام این رساله، ارائه روشی نو در تشخیص انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور بوده به طوری که بتواند وقوع اتصال کوتاه، نوع، شدت و محل آن را در مراحل اولیه تشخیص دهد. قدم اول در این مسیر، مدل سازی انواع اتصال کوتاه سیم پیچی استاتور است. در مرحله بعد استفاده از شاخص های استخراج شده از جریان موتور در کنار روش جدید و غیرتماسی استفاده از تصاویرحرارتی مادون قرمز به عنوان گامی نو در تشخیص انواع اتصال کوتاه در سیم پیچی استاتور پیشنهاد شده است. در آخرین مرحله، از یک شبکه نرو-فازی تطبیقی برای ترکیب داده های حاصل از لیساژو جریان و تصویر حرارتی مادون قرمز به منظور تایید خرابی و تعیین دقیق تر شدت آن استفاده می گردد. در تست های عملی متوسط خطای تخمین شدت اتصال کوتاه حلقه با استفاده از روش مبتنی بر جریان (لیساژو جریان)، تصاویر حرارتی و الگوریتم ترکیبی به ترتیب 8/1، 3/4 و 4/1 دور می باشد. بنابراین آنچه این الگوریتم را از کلیه روش های قبلی متمایز می کند، امکان تشخیص و جداسازی انواع خرابی سیم پیچی استاتور در کنار تعیین شدت خطا، فاز و محل وقوع آن در یک الگوریتم واحد است. همچنین از بررسی تحقیقات گذشته به نظر می رسد، استفاده از تصویر حرارتی مادون قرمز در تشخیص خرابی سیم پیچی استاتور و ایجاد تمایز مابین وقوع اتصال کوتاه و عدم تعادل ولتاژ، اولین بار در این رساله پیشنهاد شده است.

با گسترش ادوات الکترونیک قدرت، امروزه استفاده از منابع تغذیه سوییچینگ برای تغذیه و کنترل موتورهای القایی امری متداول شده است. ولتاژهای سوییچینگ ناشی از این منابع تغذیه، اثرات مخربی بر روی عایق سیم پیچی موتورهای القایی دارند. از جمله ی این اثرات می توان به توزیع نامتقارن ولتاژ بر روی سیم پیچی در لحظات اولیه اعمال ولتاژ اشاره نمود. همچنین به دلایل فیزیکی و محیطی در کاربردهای عملی، از کابل به عنوان رابط تغذیه بین موتور و منبع تغذیه سوییچینگ استفاده می شود که باعث ایجاد اضافه ولتاژ در ترمینال موتور می گردد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی این اثرات مخرب و راهکارهای جبران آن می باشد. در این تحقیق ابتدا سیستم مورد نظر به صورت کلی شرح داده شده و سپس توضیحاتی در مورد عملکرد هر یک از اجزای سیستم ارایه شده است. در ادامه مدل های موجود برای موتورهای القایی و کابل در فرکانس های بالا مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به مزایا و معایب هریک واهداف تحقیق، مناسب ترین مدل برای شبیه سازی انتخاب شده است. سپس با شبیه سازی سیستم، اثرات مخرب ولتاژ های سوییچینگ بر موتورهای القایی و تأثیر هر یک از پارامترهای سیستم بر این اثرات مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله آنالیزحساسیت های انجام شده می توان به آنالیز حساسیت نسبت به طول کابل، زمان فراجهش پالس های خروجی اینورتر و هارمونیک ها اشاره نمود. همچنین به منظور بررسی نحوه توزیع ولتاژ بر روی سیم پیچی استاتور، از مدل گسترده موتور القایی استفاده شده است. در این مرحله نیز با انجام آنالیز حساسیت، نحوه تغییرات توزیع ولتاژ بر روی سیم پیچی نسبت به پارامترهای مختلف سیستم از جمله طول کابل و زمان فراجهش پالس خروجی اینورتر بررسی شده است. با مقایسه نتایج شبیه سازی های انجام شده در این مرحله با استانداردهای موجود، استفاده از راهکارهای جبران برای سیستم امری ضروری به نظر رسید. از متداولترین راهکارهای جبران می توان به فیلترها اشاره نمود. در یک تقسیم بندی کلی فیلترهای مورد استفاده برای این سیستم را می توان به فیلترهای واقع در ترمینال موتور و فیلترهای واقع در خروجی اینورتر تقسیم بندی نمود. در قسمت آخر از این تحقیق، اصول عملکرد هر یک از این فیلترها بررسی شده و توپولوژی های مختلف موجود و نحوه یِ طراحیِ هر یک از آن ها مورد مطالعه قرار گرفته است و با انجام شبیه سازی، تأثیر هر یک از این فیلترها بر ولتاژ ترمینال موتور و نحوه ی ِ توزیع آن بر روی سیم پیچی بررسی شده است. در پایان با توجه به کثرت مواجهه یِ صنعتگران ایرانی با این موضوع و نیاز به وجود یک روش سیستماتیک برای حل آن، الگوریتمی برای بررسی اثرات مخرب و ارایه راهکارهای جبران بر پایه ی این تحقیق بیان شده است.

خطاهای اتصال کوتاه حلقه¬های سیم¬پیچی، مهم¬ترین عامل نقص ترانسفورمرهای قدرت هستند که در صورت عدم شناسایی در مراحل اولیه، با گسترش در سیم¬پیچی، در نهایت به خطای اتصال کوتاه سیم¬پیچ¬های ترانسفورمر و امکان فروپاشی شبکه قدرت متصل به آن، منجر می¬گردند. این مطالعه با توسعه مدل ساده و کارآمد الکترومغناطیسی، بر مبنای پرمیانس و مشتمل بر مدار معادل الکتریکی و مغناطیسی برای ترانسفورمر با خطای اتصال کوتاه داخلی و پیاده¬سازی یک مجموعه تست عملی که شامل ترانسفورمر و مبدل¬های مناسب برای پایش ترانسفورمر، می¬پردازد. با استناد به الگوی رفتاری ترانسفورمر حامل خطا، این تحقیق روش بهبود یافته¬ای برای پایش وضعیت ترانسفورمرهای قدرت جهت تشخیص خطای حلقه سیم¬پیچ که از پردازش سیگنال¬های جریانی ترانسفورمر بهره می¬گیرد، ارائه می¬دهد. پایش جریان¬های ترمینالی، اساس روش جدید تشخیص خطای مبتنی بر پایش سیگنال¬های جریانی ترانسفورمر و ترسیم لیساژو جریان¬ها در فضای سه بعدی را تشکیل می¬دهد که حساسیت این روش در شناسایی خطاهایی به کوچکی چند دور بر روی سیم-پیچی¬های ترانسفورمر از طریق انجام شبیه¬سازی¬ و اندازه¬گیری¬های عملی اثبات و اعتبارسنجی می¬شود. غلبه بر محدویت¬های روش-های متعارف حفاظتی و پایشی ترانسفورمرهای قدرت در شناسایی خطاهای اتصال کوتاه کوچک، غیرمخرب بودن و عدم تحمیل ضرورت اکتساب داده¬های اضافی و نیازمندی¬های پیچیده نرم¬افزاری و سخت¬افزاری به سیستم تشخیص خطا، از عمده¬ترین مزایای این روش محسوب می¬شود که بهره¬برداری آسان از آن را تضمین می¬نماید. در راستای اعتبار سنجی، نتایج عملی و نتایج حاصل از شبیه سازی با هم مقایسه می¬شوند.

از سال 1969 موتور سوئیچ رلکتانس(srm) به خاطر مزایای ارزان بودن و پیشرفت ادوات الکترونیک قدرت به منظور کاربردهای سرعت متغیر پیشنهاد شد. این موتور دارای سیم پیچی های میدان مشابه موتور dc برای سیم پیچی های استاتور می باشد و بر روی روتور خود سیم پیچی یا مگنت ندارد. سیم پیچی متمرکز و مقاومت کم، کوچک بودن ممان اینرسی روتور، عدم استفاده از جاروبک، چگالی توان مطلوب، عدم تزویج متقابل بین سیم پیچ ها، آزادی انتخاب هر تعداد فاز و بالا بودن قابلیت اطمینان سیستم از ویژگی های منحصربفرد این درایو می باشد. علیرغم این ویژگی ها، درایو آن از ضریب توان نامناسبی برخوردار است و این امر با توجه به ارزش بیش از پیش مصرف انرژی و هزینه های مربوط به آن، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. نویز صوتی بالا از دیگر معایب اصلی این موتور می باشد. در این پایان نامه ابتدا یک سیستم درایو موتور سوئیچ رلکتانس 4 فاز 6/8 ، با در نظرگرفتن مشخصه های اندازه گیری شده ی عملی، مدلسازی می شود. در ادامه مبدل های srm و طبقه بندی آنها، اصول کار، نکات مربوط به طراحی و مزایا و معایب هر مبدل و تاثیر آنها بر خروجی ماشین، ارائه شوند و در نهایت گزیده ای از این مبدل ها را با یکدیگر مقایسه کرده و نتایج یک نمونه ساخته شده درایو srm با مبدل رایج بر اساس دو استراتژی مختلف، به همراه مقایسه با نتایج شبیه سازی ارائه می گردد و سپس کنترل حلقه بسته سیستم درایو به همراه مبدل انتخابی با استفاده از کنترل کننده جریان بر اساس روش کلیدزنی هیسترزیس، ارائه می شود. به منظور بهبود ضریب توان، استفاده از یک یکسوکننده جریانی (csr)به عنوان طبقه ی ورودی مبدل درایو srm پیشنهاد می شود. سوئیچینگ csr از روش مدولاسیون بردار فضایی در مبدل های ماتریسی الهام گرفته شده تا بتوان از اندیس مدولاسیون مبدل به منظور کاهش لرزش موتور در ابتدای راه اندازی نیز استفاده کرد. در انتها 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.

کوره های قوس الکتریکی از بزرگ ترین بارهای غیرخطی و متغیر بازمان در شبکه قدرت هستند. این کوره ها در صنایع فولاد جهت تولید فولاد مذاب مورد استفاده قرار می گیرند. کوره های قوس الکتریکی به دلیل ماهیت غیرخطی و تصادفی قوس، آلودگی های کیفیت توان نظیر عدم تعادل ولتاژ و جریان، هارمونیک، فلیکر و ... را ایجاد می کنند که می توانند اثرات نامطلوبی روی سیستم قدرت و تجهیزات متصل به آن داشته با شند. بنابراین بررسی عملکرد کوره های قوس الکتریکی و مدل های ریاضی مناسب که بتواند طبیعت غیر قابل پیش بینی، غیر پریودیک و غیرخطی قوس الکتریکی و همچنین آلودگی های ناشی از آنها را مدل کند، امری ضروری است. یکی از راهکارهای معمول بهبود پارامترهای کیفیت توان کوره های قوس الکتریکی استفاده از جبران کننده های استاتیکی توان راکتیو svc می باشد. جبران کننده svc مانند یک امپدانس متغیر موازی با بار عمل می کند که با تولید یا جذب توان راکتیو، دامنه ولتاژ را در نقطه اتصال به شبکه تنظیم می نماید. در این پایان نامه مطالعات مدل سازی، تحلیل و بررسی نکات طراحی جبران کننده svc جهت بهبود کیفیت توان کوره های قوس الکتریکی انجام شده است.

خطاهای مربوط به استاتور حدود 40% از خطاهای موتورهای القایی را شامل می شوند. بنابراین تخمین عمر سیم پیچ استاتور در تخمین عمر موتور القایی تعیین کننده می باشد. این پایان نامه با ارائه ی روشی مبتنی بر اندازه گیری بهنگام جریان نشتی و پیش بینی روند آن با استفاده از شبکه عصبی به تخمین عمر عایق بندی موتور می پردازد.

در این پایان نامه به بررسی ریپل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس دارای دو استاتور پرداخته شده و راهکاری جهت کاهش آن با استفاده از بهینه سازی ساختار روتور ارائه می گردد. برای بهینه سازی از روش تاگوچی بهینه شده استفاده می گردد.

چکیده ندارد.

استفاده از شبکه های حمل و نقل الکتریکی از سالیان قبل رواج داشته و امروزه نیز به سرعت در حال افزایش است. این سیستم ها در مقایسه با سایر سیستم های حمل و نقل دارای مزایای هزینه پایین، کنترل سریع و کاهش آلودگی محیط زیست می باشد. علی رغم گسترش استفاده از سیستم های حمل و نقل الکتریکی در سایر کشورها، در ایران استفاده از حمل و نقل الکتریکی نوپاست و پروژه های زیادی هم اکنون در حال اجرا می باشد و همین امر ضرورت مطالعات بیشتر در این زمینه را ایجاب می نماید. استفاده از این شبکه ها علی رغم مزایای زیاد موجب پدید آمدن مشکلاتی نیز می گردد. بار حمل و نقل الکتریکی با توجه به دارا بودن درایوهای الکتریکی پر قدرت و تغییرات سریع بار و مجاورت بارهای مسکونی در شبکه توزیع به عنوان یکی از بارهای آلوده کننده شبکه توزیع انرژی الکتریکی شناخته می شود. با توجه به موارد فوق لازم است در مطالعات پیاده سازی یک سیستم حمل و نقل الکتریکی پدیده های کیفیت توان محتمل بررسی شوند و روش های جبران مناسب جهت کاهش پدیده های غیر مجاز کیفیت توان مورد استفاده قرار گیرند. جبران پدیده های غیر مجاز با توجه به استانداردهای کیفیت توان تدوین شده انجام می گیرد. پدیده های کیفیت توان متداول در شبکه های توزیع تغذیه کننده بار حمل و نقل الکتریکی با توجه به نوع موتور محرکه الکتریکی (dc یا ac) متفاوت است و مشکلاتی همچون هارمونیک بالای جریان و ولتاژ, فلیکر ولتاژ، عدم تعادل ولتاژ سه فاز، افت توان راکتیو و افت ناگهانی ولتاژ را شامل می گردد. هدف این رساله بررسی مشخصات بار حمل و نقل الکتریکی و در نظر گرفتن اثرات آن بر روی شبکه توزیع و مطالعه روش های جبران مورد نیاز می باشد. برای انجام این هدف از اطلاعات یک سیستم حمل و نقل الکتریکی نمونه استفاده شده است و پروفیل توان دریافتی این مجموعه محاسبه گردیده است. در ادامه بار الکتریکی محاسبه شده بر روی شبکه توزیع 13 گره ieee قرار گرفته است. با شبیه سازی این سیستم با استفاده از نرم افزار pscad پدیده های کیفیت توان غیر مجاز مورد مشاهده قرار گرفته است و روش جبران مناسب بررسی گردیده و به شبکه توزیع و بار حمل و نقل الکتریکی اعمال شده است. در پایان نتایج شبیه سازی قبل و بعد از اعمال روش های جبران مورد مقایسه قرار گرفته اند.

در این پایان نامه مشخصه های استاتیکی و کار حالت دائم یک موتور سوئیچ رلکتانس با ساختمانی متقارن و درحالت وجود ناهمگونی در فاصله هوایی آن بدست آمده و اثر ناهمگونی بر لرزش هسته رتور و استاتور بررسی شده است.برای انجام این تحقیق ، یک مدل اجزا محدود دوبعدی از موتور برای بدست آوردن میدان مغناطیسی غیرخطی ماشین تشکیل شد. سعی شده است دقت لازم در مورد شکل، یکنواختی مش و المانهای مورد استفاده در فاصله هوایی این مدل بکار رود تا دقت محاسبات توزیع میدان و بویژه گشتاور در مقایسه با گشتاور اندازه گیری شده افزایش یابد.در مطالعه عملکرد حالت دائم درایو ‏‎srm‎‏ مبدل بصورت یک مولد پالس مربعی کنترل شده تقریب زده می شود و در عملیات انتگرالگیری ضرایب معداله دیفرانسیل حاکم که به جریان فاز و زاویه رتور وابسته اند ، بوسیله میان یابی از مشخصات استاتیکی بدست می آیند. اشباع مغناطیسی هسته آهنی موتور اهمیت زیادی دارد و نشان خواهیم داد که بیشترین نیروی عدم تعادل وارد بر رتور در ناحیه خطی مغناطیسی و در جریانهای کم به رتور وارد می شود و با اشباع هر چه بیشتر قطبهای استاتور این نیروی عدم تعادل کاهش می یابد. تحلیلها برای هر دو نوع ناهمگونی استاتیک و دینامیک فاصله هوایی انجام و مشخصه های عملکرد درایو در درجات مختلف ناهمگونی و در سرعتها و توانهای مختلف ارائه شده اند. این بررسیها حکایت از افزایش لرزش هسته استاتور در سرعتهای مختلف و نقطه کار نامی موتور با افزایش درصد ناهمگونی دارد و نشان می دهد که در توانهای خیلی کمتر از توان نامی و سرعتهای مختلف ، ناهمگونی اثر کمتری بر لرزش هسته استاتور دارد. تحلیل گذرای اثر نیروهای شعاعی وارد بر رتور نشان می دهد که در حالت کار نرمال ، رتور هیچ لرزشی ناشی ازاین نیروهای شعاعی از خود نشان نمی دهد ، ولی با افزایش ناهمگونی ، این نیرو موجب لرزش رتور و تحریک مود اول آن می شود. افزایش ناهمگونی در تمامی توانها و سرعتها باعث افزایش لرزش رتور و تحریک مود اول آن می گردد.

در این پایان نامه با استفاده از روش تابع سیم پیچ ، شکستگی در میله ها و حلقه انتهایی رتور موتور القایی شبیه سازی شده است. در روش تابع سیم پیچ با محاسبه اندوکتانس خودی و متقابل سیم پیچهای فازهای استاتور و حلقه های روتور ، معادلات الکتریکی و مکانیکی حاکم بر موتور القایی بدست آمده و با حل عددی این معادلات ، گشتاور ، سرعت، شارها و جریانهای موتور بدست می آیند و با توجه به نتایج بدست آمده ، اثرات شکستگی میله ها و همچنین تغییرات بار بر روی مشخصه حالتهای گذرا و دائمی موتور بررسی شده است. برای مشخص شدن توانایی این روش، در مدلسازی خطای رتور موتور القایی قفسه سنجابی ، بین نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از آزمایش عملی بر روی یک موتور و نتایج شبیه سازی به روش دقیق اجزا محدود مقایسه صورت گرفته است. لازم به ذکر است از روش آنالیز طیف فرکانسی جریان دائمی موتور بعنوان یک معیار استفاده شده است و با کمک آن ، اثر تعداد شکستگیها بر روی دامنه فرکانسهای جانبی تشکیل شده و تاثیراتی که گشتاور بار، جایگشتهای مختلف میله های شکسته و نوسانات سرعت در روی تشخیص شکستگی دارند تحلیل شده است. برای شبیه سازی موتور به روش تابع سیم پیچ نیاز به محاسبه پارامترهایی مانند اندوکتانس پراکندگی میله ها و حلقه انتهایی و مقاومت حلقه انتهایی بود که روابطی برای محاسبه آنها ارائه شده است. برای مدلسازی شکستگی در میله رتور، میله بصورت کاملا قطع در نظر گرفته شده و براین اساس معادلات الکتریکی موتور بدست آمده و مقاومت میله به سمت بی نهایت میل داده نشده است. از جمله کارهای دیگر در این پایان نامه بکارگیری روش تابع سیم پیچ جهت مدلسازی جایگشتهای مختلف میله های شکسته در رتور و بررسی اثرات آنها در تشخیص شکستگی میله های رتور می باشد. از مزایای این روش شبیه سازی ، زمان کوتاهتر برای مدلسازی موتور است که امکان بررسی حالتهای مختلف شکستگی و جایگشتهای متفاوت در میله های شکسته که می تواند تعداد آنها بسیار زیاد باشد را فراهم می کند. همچنین در این روش مدلسازی شکستگی در حلقه انتهایی نیز انجام شده است.

کوره های قوس الکتریکی بعنوان بزرگترین بار غیر خطی تغییر پذیر با زمان متمرکز در شبکه قدرت با رفتار تقریبا تصادفی و آشوبگرن و مصرف زیاد انرژی اهمیت زیادی در تحلیل های کمی و کیفی انرژی و پایداری در شبکه قدرت دارند. از سوی دیگر کوره های قوس الکتریکی در تولید فولاد سهم بسزایی دارند و عملکرد مناسب و بهره وری بویژه کنترل و تثبیت توان تحویلی کوره و برآوردن نیازهای خط تولید جایگاه مهمی دارند. بنابراین داشتن مدل مناسب که رفتار و اثرات آن را روی شبکه ارائه نماید و بتواند عملکرد سیستم کنترل را نیز لحاظ کند اهمیت زیادی دارد. اکثر مدل هایی که تاکنون ارائه شده اند با اهداف بررسی هارمونیکی و فیلکر و طراحی جبران کننده و فیلتر و بصورت تکفاز بوده اند و در مدل ها رفتار سیستم کنترل مد نظر قرار نگرفته است. با توجه به توسعه روز افزون کاربرد شبکه های عصبی فازی در مدل سازی و کنترل سیستم ها به دلیل دارا بودن مزایای آموزش پذیری و خبرگی تلاش شده است تا از این ابزار قوی در مدلسازی و کنترل سه فاز کوره استفاده شود. هدف اصلی این کار مدل کردن سه فاز کوره قوس با شبکه عصبی فازی نوع ‏‎anfis‎‏ بوده است. با توجه به در دسترس نبودن داده های واقعی جهت آموزش و کاربرد شبکه عصبی ابتدا یک شبیه سازی مدل سه فاز کوره مشتمل بر اجزای الکتریکی قوس ، سیستم تنظیم الکترود و سیستم کنترل با استفاده از نرم افزار مطلب و جعبه ابزار سیمولینک آن انجام شد و در مدل سیستم کنترل کوتاه مدت قوس از کنترل فازی بهره برده ایم . از اطلاعات این مدل برای آموزش و کاربرد شبکه عصبی فازی استفاده شده است. در پایان یک شبکه ‏‎anfis‎‏ برای کنترل کننده سه فاز آموزش داده شده است و در مدل به جای سه کنترل ‏‎pi‎‏ استفاده شد.

در این پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود شبیه سازی خطای میله شکسته روتور برای موتور القایی صورت گرفته است . در یک روش معادله میدان الکترو مغناطیس بصورت استاتیک حل شده و حرکت روتور نیز اعمال گردیده است. این روش تغییرات اندوکتانس ماشین را هنگام راه اندازی مدل می کند . برای شبیه سازی خطای میله شکسته روتور موتورهای القای ابتدا این روش در نظر گرفته شد اما بدلیل دقت کافی و اعمال اثر پوستی که در این روش در نظر گرفته نمی شود از آن استفاده نگردید. برخی از نتایج روش ذکر شده بدلیل نمایش تغییرات اندوکتانسها و شبیه سازی یگ گام قطب در این رساله ارائه می گردد. روش دوم که بر منای کوپلینگ معادلات میدان و مداهای الکتریکی به همراه معادلات مکانیکی است برای شبیه سازی استفاده می گردد. این روش با استفاده زبان ‏‎apdl‎‏ در نرم افزار ‏‎ansys‎‏ نوشته شده است. شبیه سازی حرکت روتور با در نظر گرفتن سطح لغزان وسط فاصله هوایی و استفاده از روش اجزای محدود گام زمانی انجام می شود. در این روش اثرات پوستی و اشباع در نظر گفته شده و مدل می گردند پس از شبیه سازی موتور خطای میله شکسته روتور برروی مدل پیاده شده و اثر آن را روی خطوط شار ، گشتاور ، سرعت جریان و جریان میله های سالم بررسی می شوند. بدلیل اهمیتی که تشخیص خطا در موتورهای القایی دارد روشهای تشخیص تشریح شده و چهار روش ربر روی نتایج اعمال می گردد و در خصوص آنالیز آنها بحث می شود. دامنه هارمونیکهای ایجاد شده بواسطه این خطا محاسبه شده و جهت تغییرات آنها مورد بحث قرار می گیرد. نهایتا اینرو بعنوان یک الگو با دقت مناسب جهت آموزش سیستمهای تشخیص خطا استفاده می شود.

در این پایان نامه مشخصه های استاتیکی و کار حالت دائم یک موتور سوئیچ رلکتانس با ساختمانی متقارن و در حالت وجود ناهمگونی در فاصله هوایی آن بدست آمده و اثر ناهمگونی بر لرزش هسته رتور و استاتور بررسی شده است . برای انجام این تحقیق یک مدل اجزای محدود دو بعدی از موتور برای بدست آوردن میدان مغناطیسی غیر خطی ماشین تشکیل شد . سعی شده است دقت لازم در مورد شکل یکنواختی مش و المانهای مورد استفاده در فاصله هوایی این مدل بکار رود تا دقت محاسبات توزیع میدان و بویژه گشتاور در مقایسه با گشتاور اندازه گیری شده افزایش یابد . در مطالعه عملکرد حالت دائم درایو‏‎srm‎‏ مبدل بصورت یک مولد پالس مربعی کنترل شده تقریب زده می شود و در عملیات انتگرال گیری ضرایب معادله دیفرانسیل حاکم که به جریان فاز و زاویه رتور وابسته اند ، بوسیله میان یابی از مشخصات استاتیکی بدست می آیند . اشباع مغناطیسی هسته آهنی موتور اهمیت زیادی دارد و نشان خواهیم داد که بیشترین نیروی عدم تعادل وارد بر روتور در ناحیه خطی مغناطیسی و در جریان های کم به روتور وارد می شود و با اشباع هرچه بیشتر قطبهای استاتور این نیروی عدم تعادل کاهش می یابد .تحلیلها برای هر دو نوع ناهمگونی استاتیک و دینامیک فاصله هوایی انجام و مشخصه های عملکرد درایو در درجات مختلف ناهمگونی و در سرعت ها و توانهای مختلف ارائه شده اند. برای بررسی اثر نیروهای شعاعی و عدم تعادل بر لرزش هسته استاتور و رتور این نیروها به مدل اجزای محدود استاتور و رتور وارد و با انجام تحلیلی گذرا اثر ناهمگونی استاتیک و دینامیک فاصله هوایی در درصدهای مختلف و نقاط کار مختلف درایو بر لرزش موتور بررسی شده اند . این بررسیها حکایت از افزایش لرزش هسته استاتور در سرعتهای مختلف و نقطه کار نامی موتور با افزایش درصد ناهمگونی دارد و نشان می دهد که در توانهای خیلی کمتر از توان نامی و سرعتهای مختلف ناهمگونی اثر کمتری بر لرزش هسته استاتور دارد. تحلیل گذرای اثر نیروهای شعاعی وارد بر روتور نشان می دهد که در حالت کار نرمال روتور هیچ لرزشی ناشی از این نیروهای شعاعی از خود نشان نمی دهد ولی با افزایش ناهمگونی ( افزایش نیروی عدم تعادل ) ، این نیرو موجب لرزش رتور و تحریک مواد اول آن می شود. افزایش ناهمگونی در تمامی توانها و سرعتها باعث افزایش لرزش رتور و تحریک مواد اول می گردد.

پدیده های کیفیت توان در رنج وسیع و طول زمانی متفاوت و دامنه های مختلف اتفاق می افتد.بنابراین آنالیز موج برای شناسایی این پدیده ها مشکل است . تبدیل موجک یک ابزار قوی و یک روش کارا جهت شناسایی و دسته بندی این پدیده ها به شمار می رود.تبدیل موجک مانند یک فیلتر عمل می کند و سیگنال را به سطوح فرکانسی مختلفی تجزیه می کند و اگر فرکانسهایی به غیر از فرکانس قدرت در سیگنال وجود داشته باشد، انرژی آنها در این سطوح نمایان می شود.در این پایان نامه با استفاده از روشهای نو در تبدیل موجک انواع پدیده های کیفیت توان با دقت شناسایی و تحلیل می شوند. همچنین مشخصات فیزیکی هر پدیده تعیین شده و با مقادیر استاندارد مقایسه می شوند.

افزایش قیمت انرژی انگیزه اصلی برای یافتن روشهای بهینه سازی راندمان می باشد، راندمان و ضریب قدرت موتورهای القائی در بارهای کمتر از بار نامی کاهش می یابند، علت این امر ثابت ماندن تلفات هسته و کاهش لغزش به ازا کاهش بار می باشد. یکی از روشهای بهبود راندمان در موتورهای القایی کاهش ولتاژ تغذیه می باشد ، چرا که تلفات هسته که با شار موتور رابطه مستقیمی دارد ، کاهش می یابد و در نهایت با متعادل شدن تلفات مسی و تلفات هسته، راندمان بهینه بدست خواهد آمد.