موتورهای القایی سه فاز کاربرد زیادی در صنعت دارند و بیش از 60% از انرژی الکتریکی صنعتی را مصرف می کنند. بر این اساس، کنترل بهینه ی این موتورها از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. تاکنون روشهای زیادی جهت کنترل درایوهای القایی پیشنهاد شده است، که کنترل برداری و کنترل مستقیم شار و گشتاور، معروفترین آنها در حال حاضر می باشند. استفاده از روشهای مبتنی بر کنترل غیر خطی، کنترل مقاوم، و کنترل تطبیقی در پیاده سازی کنترل کننده های مدرن یادشده در این اواخر مرسوم شده است. از سوی دیگر، تلاشهای زیادی جهت بهبود راندمان درایوهای القایی صورت گرفته، که استفاده از عناصر با کیفیت بیشتر در طراحی و ساخت موتور، و بکارگیری الگوریتم های مناسب بهینه سازی در ساختار کنترل کننده ی درایو، محورهای اصلی مورد توجه محققین بوده است. در این رساله، کنترل مستقیم شار و گشتاور با بهره گیری از تکنیکهای غیر خطی مود لغزشی وگام به گام به عقب انتگرالی در دستگاه مختصات ساکن معرفی می گردد. در پیاده سازی کنترل کننده های مزبور از مشاهده گرهای شار مبتنی بر تکنیک مود لغزشی برای تخمین بردار شار دور مغناطیسی استاتور و روتور استفاده شده است. تخمین همزمان سرعت و مقاومت روتور با انتخاب مناسب تابع لیاپانوف در یکی از این مشاهده گرها انجام می شود. لازم به ذکر است که، مدلسازی موتور و تعیین قانون کنترل، در نظر گرفتن اثر تلفات معادل هسته ی استاتور در سرعتهای مختلف محقق شده است. تلفات مزبور از طریق مقاومت معادل تلفات هسته، مدلسازی شده، و با انجام آزمایشهای بی باری بر روی مجموعه ی موتور- ژنراتور تعیین شده است. بهینه سازی راندمان موتور القایی بازای هر بار مکانیکی و سرعت داده شده، با بهره گیری از دو روش مختلف در ادامه ی تحقیق ارائه می شود. در روش اول، شار مرجع موتور بدون نیاز به هیچیک از پارامتر های الکترومکانیکی مدل، و با استفاده از یک الگوریتم کارآمد جستجو تعیین می شود. روش دوم نیز، لغزش بهینه ی موتور القایی را بازای شرایط کاری داده شده تعیین نموده، و با جایگذاری آن در مدل حالت دائم موتور، شار مرجع بهینه را تخمین می زند. هر یک از روشهای بهینه سازی فوق با کنترل کننده های پیاده سازی شده ترکیب شده، و راندمان درایو القایی را بیشینه می سازند. همچنین پارامترهای اصلی موتور القایی شامل مقاومتهای استاتور و روتور، به منظور جبران حساسیت کنترل کننده های پیشنهادی، و الگوریتم بهینه سازی انرژی مبتنی بر مدل موتور، به تغییرات هر یک از پارامترهای یاد شده تخمین زده می شوند. بدین منظور از یک تخمینگر مبتنی بر تکنیک بازگشتی حداقل مربعات برای تخمین مقاومتهای موتور استفاده می گردد. کنترل سرعت درایو القایی در سرعتهای بسیار کم با جبران اثر افت ولتاژ اینورتر، تخمین ولتاژهای فازی موتور و حذف نمونه بردارهای مربوطه، تخمین و جبران اثر آفست dc مربوط به سیگنالهای نمونه برداری شده ی الکتریکی، و نیز تخمین بهنگام اندازه ی مقاومتهای استاتور و روتور با ارائه ی روشی ساده و بسیار موثر در ادامه ی این تحقیق انجام می گیرد. روشهای پیشنهادی با بهره گیری از یک رایانه ی سنکرون با یک بورد cpld بصورت آزمایشگاهی تحت ارزیابی قرار می گیرند. صحت و کارآئی این روشها با ارائه ی نتایج شبیه سازی کامپیوتری و مقایسه ی آن با نتایج عملی نشان داده می شود.

هدف اصلی این رساله ارائه روشهایی برای بازسازی معادل موتور های سنکرون بر پایه استفاده از منابع ولتاژ با مدولاسیون در فرکانس ، دامنه و فاز می باشد. هریک از منابع ولتاژ ذکر شده قادر به ایجاد شرایط بار کامل در موتورها تحت آزمایش می باشند، بدون اینکه نیازی به اتصال هیچگونه بار مکانیکی به محور روتور باشد. از یک منبع ولتاژ ترکیبی دوفرکانسی ، دو اینورتر ‏‎pwm‎‏ و یک ماشین القایی روتور سیم پیچی شده برای تهیه منابع تغذیه متکی بر مدولاسیون فرکانس و استفاده می شود. از ماشین القایی روتور سیم پیچی شده بعنوان یک ژنراتور سنکرون با دو سیم پیچ عمود بر هم استفاده می شود بطوریکه یکی از سیم پیچهای تحریک با یک منبع ولتاژ ‏‎dc‎‏ ثابت و دیگری توسط یک اینورتر ‏‎pwm‎‏ ولتاژ تکفاز با فرکانس خروجی ثابت در حدود 10 هرتز تغذیه می گردند . برای هریک از منابع ولتاژ فوق طیف رکانسی و نیز بردار فضایی میدان مغناطیس گردان ایجاد شده در فاصله هوایی موتور تحت آزمایش محاسبه شده و با همدیگر مقایسه می شوند. آنگاه برای هر روش نتایج کامپیوتری مربوط به بارسازی معادل یک موتور سنکرون سه فاز ارائه می شوند.همچنین بر پایه روش بارسازی معادل که در آن از یک منبع ولتاژ با تکنیک مدولاسیون فاز استفاده می شود، بطور همزمان دو موتور سنکرون مورد آزمایش بارسازی معادل قرار می گیرند، بطوریکه بدون اتصال بار مکانیکی به محور آنها در حین آزمایش هیچگونه تبادل توان حقیقی لحظه ای بین محور موتور اصلی گرداننده و شبکه قدرت ایجاد نگردد. این مسئله بخصوص در بارسازی معادل موتورهای ‏‎ac‎‏ توان بالا که نوسانات زیاد توان حقیقی می تواند برای شبکه قدرت از نقطه نظر های پایداری گذرا و دینامیکی مسئله ساز باشد حائز اهمیت است. بعلاوه به منظور بارسازی معادل موتورهای سنکرون در مدار حلقه بسته از کنترل کننده های ‏‎pi‎‏ جریان و ولتاژ متعارف استفاده می گردد بطوریکه توسط این رگولاتور ها در حین آزمایش بارسازی معادل موتور اندازه موثر ولتاژ وجریان ماشین بطور اتوماتیک بر روی مقادیر نامی مربوطه ثابت می گردند. در پایان هم به منظور افزایش پایداری و مقاوم بودن سیستم کنترل مدار حلقه بسته نسبت به تغییرات نامعینی های موجود در پارامترهای الکتریکی سیستم ،‏‎pi‎‏ جریانی با یک ‏‎pi‎‏ فازی جایگزین می گردد. نتایج شبیه سازی کامپیوتری بدست آمده موید حصول یک رفتار دینامیکی خوب برای سیستم می باشد.