در این پروژه با استفاده مدل d-q موتور شار محور به اجرای کنترل برداری گشتاور و سرعت پرداخته شده است. در ابتدا به معرفی اجمالی موتورهای سنکرون با آهنربای دائم و موتورهای شار محور پرداخته می شود و کاربردهای مختلف آنها بررسی شده است. در ادامه نحوه مدل سازی موتور بر اساس معادلات الکتریکی و دینامیکی موتور ارائه گردیده است و توپولوژی سیستم کنترل برداری معرفی گردیده و نحوه کنترل ماشین برای حالت کنترل برداری میدان گرا توضیح داده شده است. کنترل حلقه بسته با استفاده از کنترل کننده pi برای کار در ناحیه عمل گشتاور ثابت ماشین و توان ثابت ماشین بکار گرفته شده است و برای بهبود کارایی سیستم استفاده از مبدل چند سطحی پیشنهاد شده است. شبیه سازی ها در محیط matlab/simulink و برای حالتی که از کنترل کننده های هیسترزیسی و یا روش مدولاسیون پهنای باند (pwm) استفاده شود، شروع شده و نتایج با حالتی که از روش مدولاسیون فضای برداری (svm) استفاده شود، مقایسه شده است. نتایج مربوط به طیف هارمونیکی و thd مربوط به حالات فوق نشان داده شده و نهایتا برای نشان دادن برتری های استفاده از مبدل های چند سطحی، مبدل سه سطحی جایگزین نوع دو سطحی شده و نتایج با حالت دو سطحی مقایسه شده است. گفتنی است که تمام مطالعات فوق برای سرعت های کمتر از مقدار نامی و همچنین مقادیر بیشتر از سرعت نامی انجام شده است.

معمولا سیم بندی آرمیچر توربو ژنراتورهای بزرگ از چندین رشته تشکیل می شوند که نسبت به هم عایقبندی شده اند و به منظور کاهش تلفات ناشی از جریان های فوکو و جریان های گردشی بین رشته ها در راستای طولی ماشین جابجا شده اند. محاسبه چنین تلفاتی نیاز به داشتن آگاهی از توزیع جریان گردشی دارد. در این پایان نامه جریان گردشی در کویلهایی که با استفاده از روش روبل در آنها جایگشت صورت گرفته است بررسی می شود. انواع جایگشت ها از قبیل 90 ، 180 ، 360 و 540 درجه در ناحیه شیار در نظر گرفته می شود اما هیچ جایگشتی در ناحیه انتهای سیم بندی در نظر گرفته نمی شود. در فصل 4و5 با استفاده از روش مداری و مدل دوگان، مقادیر جریان گردشی در رشته های مختلف محاسبه می شود. در مدل مداری ناحیه شیار به صورت دوبعدی و ناحیه انتهای سیم بندی بصورت سه بعدی مدل می شود. اما در محاسبه مقادیر جریان گردشی با استفاده از مدل دوگان دوبعدی ، رشته ها در ناحیه انتهای سیم بندی را با استفاده از سلف هایی که با هم تزویج دارند در مدار خارجی ژنراتور مدل شده است. نتایج نشان می دهد که بدون در نظر گرفتن ناحیه انتهای سیم بندی، جایگشت 360 و 540 درجه بهترین نوع جایگشت و با در نظر گرفتن ناحیه انتهای سیم بندی جایگشت 540 درجه بهترین نوع جایگشت می باشد که در اینجا معیار مقایسه اندازه جریان گردشی می باشد. در نهایت تاثیر خطاهای داخلی بین رشته ها با در نظر گرفتن جایگشت های مختلف بررسی شده است و نتایج حاصل از این بخش نشان می دهد که جایگشت 360 درجه در مقابل خطاهای داخلی مقاومتر می باشد.

روش اجزای محدود کارآمدترین روش برای تحلیل ماشین های الکتریکی می باشد. با استفاده از این روش می توان ماشین های الکتریکی و از جمله توربوژنراتورهای سنکرون را به چندین شکل آنالیز کرد. در این پایان نامه به منظور تعیین توزیع چگالی شار در قسمت های مختلف ژنراتور از جمله فاصله هوایی و دندانه ها در حالت بی باری و بار نامی و بررسی تاثیر ضریب توان های مختلف روی چگالی شار در فاصله هوایی از آنالیز مغناطیس ساکن استفاده شده است. همچنین به منظور محاسبه جریان فازهای مختلف ژنراتور و ولتاژ القاء شده در فازهای مختلف در حالت بی باری و بار نامی از آنالیز حالت گذرا استفاده شده است. در نهایت به منظور بررسی تاثیر بارهای غیر خطی از یک یکسوساز پل سه فاز در ترمینال های ژنراتور استفاده می شود و در این حالت جریان ها و ولتاژهای القاء شده در فازهای مختلف محاسبه می شود. سپس به منظور مقایسه تاثیر بارهای خطی و غیرخطی روی عملکرد ژنراتور از آنالیز هارمونیکی استفاده می شود و کمیت های حاصل از دو حالت به لحاظ محتوای هارمونیکی با هم مقایسه می شوند.

توسعه، اجرای واقعی و تست سیستم ناظر برای تخمین حالت شارژ و تخمین حالت سلامت و طول عمر در باتریهای سرب-اسیدی مجهز به سیستم رگوله کننده والو پیشنهاد یک مدل الکتریکی جدید و دینامیک برای باتری سرب-اسیدی و مقایسه ی رفتار ولتاژ ترمینال مدل پیشنهاد شده با باتری واقعی تحت پروفایلهای مختلف جریان شارژ یا دشارژ در این تحقیق نشان داد که مدل الکتریکی تا حد بسیار بالایی منطبق بر باتری واقعی است و اختلاف ناچیز میان مدل و باتری واقعی قابل صرفنظر کردن است. تکنیک استفاده شده در این تحقیق برای تخمین حالت شارژ و تخمین حالت سلامت و طول عمر باتری، متد کالمن فیلتر توسعه یافته است زیرا یک متد پویا و مقاوم در برابر نویز می باشد و همچنین قابل پیاده سازی برای انواع مختلف باتریها می باشد، علاوه بر این دلیل اصلی استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته غیر خطی بودن معادلات حالت مدل دینامیک الکتریکی باتری میباشد

جهت انجام طراحی ژنراتور جدا از محاسبات و بحث های تئوریک، توجه به موارد دیگری چون تاثیر شرایط محیطی در محلی که ژنراتور در آن نصب شده بر مقادیر نامی آن حائز اهمیت شایانی می باشد. مقادیری که در واقعیت و در شرایط سایت با آن ها روبرو هستیم با مقادیر نامی ژنراتور تفاوت دارند. در ابتدا جهت آشنایی با ماشین های سنکرون، نمودارها، مشخصه ها و منحنی های مربوطه معرفی شده و در ادامه موارد مهم و اساسی که باید در طراحی مورد توجه قرار گیرند، آورده شده است. به منظور مطالعه اثر محدودیت ها و شرایط محیط بر مقادیر نامی ژنراتور باید از استانداردها بهره جست. به منظور پیروی از یک مرجع و مدرک بین المللی که قابل قبول و استناد برای سازنده و مشتری باشد، سازندگان ژنراتور طراحی، ساخت و آزمون محصولات خود را بر اساس آخرین نسخه از استاندارد های بین المللی iec انجام می دهند. همچنین در برخی از کشورها از استاندارد آمریکایی ansi استفاده می شود. به همین منظور نتایج حاصل از مطالعه ی استانداردهای کاربردی در ادامه ارائه شده است. در نهایت مدلی از ژنراتور آنسالدو ایتالیا جهت مطالعه انتخاب و مورد بحث قرار گرفته که در این راستا از مطالب موجود در راهنمای این ژنراتور و مقادیر عملی ثبت شده برای آن جهت حصول منحنی هایی برای تاثیر شرایط محیطی، چون ارتفاع نصب و دمای محیط بر مقادیر نامی ژنراتور استفاده شد. جهت اعتبارسنجی نتایج از مقادیر ثبت شده برای این مدل ژنراتور در دو نیروگاه پرند و ارومیه استفاده و مقدار خطای حاصل از نتایج این پروژه نسبت به مقادیر عملی محاسبه گردید.

موتور سوئیچ رلوکتانسی خطی را می توان براساس مسیر عبوری شار سیم پیچی، شکل قسمت متحرک و یک طرفه یا دو طرفه بودنش تقسیم بندی کرد. اما براساس مسیر شار عبوری ازسیم پیچی می توان موتور سوئیچ رلوکتانسی خطی را به دو دسته ی 1- موتورسوئیچ رلوکتانسی خطی با شار عرضی 2- موتور سوئیچ رلوکتانسی خطی با شار طولی تقسیم بندی کرد. پس از بررسی اصول موتور سوئیچ رلوکتانسی خطی طراحی موتور سوئیچ رلوکتانسی خطی با شار عرضی مطرح می گردد. سپس طراحی این موتور با کمک روش اجزاء محدود انجام می گردد. در ادامه برای بهبود عملکرد موتور، ساختارهای با مغناطیس دائم طراحی می شود. با مقایسه ی نیرو دندانه ای و نیرو محرکه ی این ساختارها، بهترین ساختار انتخاب می گردد. در ادامه برای مقایسه ی بهتر ساختار مغناطیس دائم با ساختار مرسوم، این دو ساختار به صورت موتور سه فاز طراحی می شوند و عملکرد دینامیک آنها با هم مقایسه می گردد. نتایج بهبود 5? تا 11? در راندمان موتور مغناطیس دائم سه فاز جدید نسبت به موتور سه فاز مرسوم را نشان می دهد. بررسی اضافه کردن مغناطیس دائم بر عملکرد موتور با شار طولی نیز بهبود عملکرد این موتور را نشان می دهد.

ایه پزیص بز ریی محبسب تحلیلی ی عملی تلفبت در مبدل بَی س سطحی ) npc ( متمزکش ضد است. در قدم ایل یک مدل دقیق ریبضی بزای ایی رًتز بَی دی ی س سطحی محبسب ضد یبب وزم افشار mathematica صحت آن بزرسی ضد. در قدم بعد یک بزوبم تحت matlab ی بز اسبس محبسببت عددی و ضًت ضد. ایه بزوبم قبدر ب ضبی سبسی یاقعی م جً بَی جزیبن ی یلتبص خزیجی زَ فبس ی مَچیه ضکل م جً بُی زَ س یًچ می ببضد ی مَچییه ایه بزوبم ت اًوبیی محبسب تلفبت دَایتی ی س یًچ سوی ی thd جزیبن خزیجی را داراست. در کبربزد بَی ت اًن ببلا ب علت سیبد ب دًن دامی جزیبن س یًچ بَ ی تلفبت ببلای س یًچ سوی، اس فزکبوس س یًچییگ پبییه )کمتز اس 1 کیل زَتش( استفبد می ض دً. در مزحل ایل بزای س یًچ سوی، اس pwm سیی سًی استفبد ضد است. بزای ب بُ دً thd جزیبن ی اس بیه بزدن م لًف بَی فزکبوس پبییه، اس ریش س یًچ سوی she-pwm استفبد ضد است. در ایه ریش بب استفبد اس حل یکسزی اس مجم عً معبدلات غیز خطی، سایی بَی س سًچییگ ب یُی بزای حذف بَرم وًیک بَی م رًد وظز بدست می آید. البت ببید متذکز ضد ک ایه ریش فقط بزای فزکبوس بَی پبییه قببل اجزاست. سپس بزای حذف بَرم وًیک بَی فزکبوس ببلا ی کب صَ thd جزیبن اس یک فیلتز lcl پبییه گذر در خزیجی استفبد ضد. بزای طزاحی ایه فیلتز اس ریش ت اًبع تبدیل جزیبوی ی یلتبصی آن استفبد ضد است. ی در و بُیت بزای صحت وتبیج تئ رًی محبسب ضد ی ضبی سبسی ضد ،ٌ یک ایی رًتز س سطحی طزاحی ی سبخت ضد. سپس تمبم وتبیج اوداس گیزی ضد بب وتبیج تئ رًی آن مقبیس گزدید. بزای سبخته پبلس بَی س یًچییگ اس fpga spartan3 استفبد ضد است.

اختراع آهنرباهای جدید باعث افزایش راندمان و چگالی انرژی در ماشینهای الکتریکی گردید. این مزایا باعث افزایش اقبال به این نوع ماشینها گردیده است. یکی از معایب عمده این ماشینها وجود گشتاور دندانه ای است که باعث افزایش نویز و یا لرزش در سرعتهای کم می شود. در این رساله بر روی روشهای مدلسازی و کاهش این گشتاور تمرکز شده است. برای مدلسازی ماشین آهنربای دایم، ابتدا روش تابع سیم پیچی مورد توجه قرار می گیرد. از آنجا که در این روش مدلسازی برای سیم پیچی های ماشینهای الکتریکی تعریف می گردد، با تعاریف و توابع موجود امکان مدلسازی آهنربای دایم وجود ندارد. چنانچه مدلسازی گشتاور دندانه ای نیز مورد نظر باشد لازم است تابع دقیقتری از فاصله هوایی مورد استفاده قرار گیرد. در این رساله با معرفی تابع جدید امکان شبیه سازی ماشین آهنربای دایم با استفاده از روش تابع سیم پیچی بوجود می آید همچنین با بهبود تابع پرمآنس شبیه سازی گشتاور دندانه ای با دقت خوب ممکن می شود. در ادامه روش مدارمعادل مغناطیسی جهت مدلسازی بکار می رود. در این روش سیستم مغناطیسی با رلوکتانسهایش مدل می گردد. بنابراین دقت مدل متاثر از دقت رلوکتانسهای آن است. جهت افزایش دقت در این رساله، از شبکه رلوکتانسی با اجزای ریز شده استفاده شده است. از طرف دیگر برای کاهش زمان پردازش روشی تحت عنوان " مدل با مرتبه کاهش یافته" معرفی می شود. و در عین حال برای مدلسازی اشباع، مدل جدیدی تعریف می گردد. بخش دیگر رساله به راهکارهای کاهش گشتاور دندانه ای می پردازد. بررسی روشهای کاهش گشتاور دندانه ای نشان می دهد که پارامترهای مورد استفاده در تمامی روشها به گونه ای پارامترهای اساسی طراحی ماشین هستند. این پارامترها معمولا برای رسیدن به خروجی زیاد بهینه می شوند، بنابراین تغییر در آنها برای هدف دوم یعنی کاهش گشتاور دندانه ای باعث کاهش خروجی می شود. در این رساله راه حلی با عنوان "جابجایی دهانه شیار" ارایه شده که ضمن کاهش گشتاور دندانه ای پارامترهای طراحی را متاثر نمی سازد

چکیده ترانسفورماتور قدرت اصلی ترین جزء سیستم انتقال و توزیع قدرت الکتریکی است، چرا که امکان اتصال منابع، خطوط انتقال و بارهای الکتریکی را در سطوح ولتاژ مختلف، به یکدیگر ایجاد می کند. از طرفی با توجه به افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی و به دنبال آن، افزایش سرمایه گذاری های انجام شده در بخش های تولید و انتقال، وقفه در امر انتقال انرژی الکتریکی در بازار رقابتی امروز منجر به خسارات مالی فراوان، برای سرمایه گذاران می گردد. از این رو پایش عملکرد اجزائ سیستم قدرت از جمله ترانسفورماتور برای رسیدن به حداکثر قابلیت اطمینان اجتناب ناپذیر است. ترانسفورماتور قدرت با خطاهای متفاوتی مواجه است که منجر به وقفه در عملکرد آن می شوند. هدف از این پایان نامه، مشخص کردن محل خطای دور به دور سیم بندی ترانسفورماتور توزیع با استفاده از شناساگر شبکه ی عصبی است. برای نیل به این مقصود، ابتدا ترانسفورماتور 50 کیلو ولت آمپری توزیع، شبیه سازی شده است. علاوه بر این، برخی از خطاهای دور به دور به صورت عملی مورد آزمایش قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده از شناسایی، کارایی روش به کار گرفته شده، به منظور شناسایی خطای دور به دور در ترانسفورماتورهای توزیع را اثبات می کند.

استفاده از مواد خاک کمیاب مانند ndfeb در موتورهای الکتریکی گسترش یافته است، اما به دلیل رسانایی بالای این مواد؛ تلفات جریان گردابی بوجود آمده در آن ها، باعث افزایش دما در داخل آهنربا می شود، که مشکلات جدی از جمله دی مگنت شدن آهنربا، در ماشین؛ بخصوص در سرعت های بالا می شود. در اینجا روش اجزای محدود برای محاسبه ی تلفات آهن در هسته ی روتور و استاتور، و تلفات آهنربای دائم در موتور سنکرون مغناطیس دائم با آهنربای سطحی ارائه شده است. این پایان نامه از 6 فصل تشکیل شده است، که در فصل اول مقدمه ای در مورد تاریخچه ی ماشین-های آهنربای دائم بیان می شود و تقسیم بندی این نوع ماشین ها شرح داده می شود. در فصل دوم روش های مدلسازی تلفات در آهنربای دائم معرفی شده و همچنین روش های ارائه شده برای کاهش این تلفات بررسی می شود. در فصل سوم در مورد خود مواد آهنربای دائم؛ از جمله انواع، ویژگی ها، نحوه ی تولید انرژی، نقطه ی کار، کاربرد و ... بحث می شود، و در فصل چهارم مدلسازی و محاسبه ی تلفات با روش اجزای محدود معرفی و توضیح داده می شود، و تلفات برای آهنربای دائم برای یک ماشین نمونه ی pmsm با آهنربای سطحی محاسبه شده و تاثیر فرکانس، سرعت بر روی تلفات بررسی می شود، و در ادامه تحلیل هارمونیکی روی تلفات انجام شده و تاثیر هارمونیک های حامل ناشی از اینورتر روی تلفات بررسی می شود و از دو روش برای کاهش تلفات استفاده می شود. در فصل پنجم بهینه سازی برای کاهش تلفات روی یکی از روش های معرفی شده در فصل چهارم، صورت گرفته است. و در آخر و در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه ی کار آورده شده است. که در انجام این پایان نامه از نرم افزار maxwell.14 استفاده شده است.

هدف از بهره برداری از انرژی های نو پایین آوردن هزینه ی تبدیل انرژی های موجود در محیط به انرژی الکتریکی و دیگر انرژی ها بدون آلودگی محیط زیست است. در راستای این هدف برای تبدیل انرژی باد به انرژی الکتریکی، سیستم های توربین بادی کاربرد بسیاری یافته اند. به طور کلی هدف از کنترل توربین بادی بدست آوردن بیشینه توان از انرژی باد و تبدیل آن از طریق ژنراتور القائی دو گانه تغذیه به انرژی الکتریکی است. سرعت باد به طور طبیعی در حال تغییر است و سرعت ذاتی سیستم مورد نظر (بسته به پارامترهای توربین) نیز بالا است. بنابراین برای رسیدن به هدف ردیابی بیشینه توان حاصله از انرژی باد در خروجی مدنظر نیاز به کنترل کننده های سرعت بالا است. بنابراین روش کنترل ردیاب با فیدبک خروجی و روش های کنترل غیرخطی برای اینگونه سیستم ها مطلوب هستند. در پروژه ی حاضر، مدل سازی سیستم مکانیکی توربین بادی و ژنراتور القائی دو گانه تغذیه ارائه می شود. مدل کلی سیستم توربین بادی مورد مطالعه ی موردی قرار می گیرد و در نهایت برای رسیدن به ردیابی بیشینه توان در خروجی های مدنظر، کنترل کننده به مدل غیرخطی سیستم توربین بادی اعمال می شود. برای مدل خطی استفاده شده در روش های کنترل کننده ی خطی ردیاب با فیدبک خروجی و تنظیم کننده ی مربعی خطی، یک مدل خطی نامی انتخاب شده است. در کنترل کننده های خطی این مدل نامی به ازای تغییرات تمامی نقاط کار به کار برده شده است. براساس این ایده، مجموعه نامعینی پارامترهای سیستم توربین بادی به زیر مجموعه های کوچکتری تقسیم نمی شود. بنابراین به ازای تغییرات نقاط کار سیستم، مدل خطی به کار برده شده در آن نقطه ی کاری قابل تأیید نمی باشد. برای حل این مسأله باید روش کنترلی استفاده شده آنقدر مقاوم باشد تا به ازای تغییرات در تمامی نقاط کار، سیستم عملکرد مطلوبی را از خود نشان دهد. این پایان نامه ضمن معرفی سه روش کنترلی، شامل «کنترل ردیاب با فیدبک خروجی برای سیستم منظم» و «تنظیم کننده ی مربعی خطی» و «روش خطی سازی ورودی-خروجی و کنترل مد لغزشی» برای یک مدل استاندارد شبیه سازی شده ی سیستم توربین بادی که دارای قابلیت های مختلف برای تحقیق مقاومت ساختارهای کنترلی در شرایط کاری سالم و خطادار است، مورد ارزیابی قرار می دهد.

استفاده از آهنربای دائم در ساختار ماشین های الکتریکی علاوه بر ساده تر شدن طراحی و ساخت، با کاهش تلفات منجر به افزایش بازدهی می شود. با این وجود استفاده از آهنرباهای دائم بدون اشکال نبوده و مسائل جانبی خود را به همراه خواهد آورد. نوسان گشتاور بالا که به طور عمده ناشی از حضور آهنربای دائم در ساختار ماشین است، از جمله معایب کاربرد آهنربای دائم می باشد. این گشتاور نوسانی اضافی که در اغلب مقالات و مراجع با نام گشتاور دندانه ای شناخته میشود، ناشی از برهم کنش بین دندانه ها و آهنرباها بوده و به صورت نوسانی با فرکانس بالا خود را نشان میدهد. به منظور کاهش گشتاور دندانه ای در موتورهای الکتریکی روشهای گوناگونی ارائه شده است؛ مورب سازی شیارهای استاتور و یا آهنرباها، استفاده از کمان قطب مناسب، به کارگیری شیارهای اضافی در ساختار دندانه ها و کنترل تغذیه تنها نمونه هایی از انواع روش هاست که در سالیان اخیر معرفی شده اند. در تمامی این روشها کاهش حداکثری نوسان گشتاور به عنوان هدف اصلی مدنظر قرار داشته، با این حال اجرای هریک از این روشها مشکلاتی را نیز به همراه خواهد داشت. در این پایان نامه روشی جدید برای کاهش گشتاور دندانه ای معرفی میگردد. این روش بر مبنای استفاده از نوسانهای حاصل از یک سیم پیچی کمکی است که به ساختار موتور سنکرون آهنربای دائم طراحیشده، اضافه می شود. سیم پیچی کمکی یادشده، به صورت تکفاز بوده و تغذیه ی آن به نحوی انتخاب می گردد که بتواند گشتاور دندانه ای موتور را تا حد امکان از نظر دامنه کاهش دهد. ابتدا موتور سنکرون آهنربای دائم با استفاده از روش های تحلیلی، طراحی میگردد. سپس با استفاده از نرم افزار اجزای محدود maxwell شبیه سازی شده و پس از آن با استفاده از روش مدار معادل مغناطیسی مدلسازی میگردد. در فصل چهارم، روش معرفی شده در این پایان نامه که همان استفاده از سیم پیچی کمکی است، معرفی شده و این سیم پیچی به هر دو مدل اجزای محدود و مدار معادل مغناطیسی اضافه شده و اثر آن بررسی میگردد. محاسبات نشان می دهد که با استفاده از این سیم پیچی، گشتاور نوسانی در حدود 60 درصد نسبت به حالت اولیه (موتور بدون تحریک اضافی) کاهش می یابد. در عین حال نتایج اجزای محدود و روش مدار معادل مغناطیسی نیز با یکدیگر مطابقت خوبی دارند.

در فصل اول به بررسی مزیتهای آهنربای دائم همچنین نگاه اجمالی به انواع روشهای مدلسازی می پردازیم. ماشینهای سنکرون آهنربای دائم به دلایل نداشتن تلفات تحریک، گشتاور بالاتر نسبت به حجم در مقایسه با استفاده از سیستم تحریک الکترومغناطیسی، راندمان بالا و ... به تدریج از کاربرد بیشتری در صنعت برخوردار می شوند. برای تعیین اینکه کدام روش برای طراحی و مدلسازی مناسب است، معیارهای متفاوتی در نظر گرفته می شود. روش پارامترهای فشرده شامل مزیت در تلاش محاسباتی، پارامترسازی و تفسیر نتایج، روش اجزای محدود شامل دقت بسیار بالا، روش مدار معادل مغناطیسی شامل دقت قابل قبول، تلاش محاسباتی مناسب و پارامتر سازی ساده و روش تابع سیم پیچی شامل تلاش محاسباتی مناسب می باشند. در فصل دوم انواع خطای خروج از مرکزیت را شرح داده و فاصله هوایی و پرمیانس را در حالت خطا محاسبه می کنیم. در خطای خروج از مرکزیت استاتیک طول فاصله هوایی با گذشت زمان در فضا تغییر نمی کند و ثابت می ماند ولی در خطای خروج از مرکزیت دینامیک فاصله هوایی با گذشت زمان در فضا تغییر می کند و مقدار ثابتی ندارد. در در فصل چهارم انواع ماشینهای سنکرون آهنربای دائم را مورد بررسی و تحلیل قرار دادیم. این نوع ماشینها با توجه به نوع چیدمان آهنربای دائم به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند. در فصل پنجم نیروی مغناطیسی نامتعادلی ایجاد شده توسط خطای خروج از مرکزیت روتور به روش اجزای محدود مدل سازی شد. ماشین مورد بررسی، موتور سنکرون مغناطیس دائم با آهنرباهای جاسازیشده در داخل روتور بود. برای تشخیص نوع و مقدار خطا از طیف فرکانسی نیروی مغناطیسی نامتعادلی استفاده می شود. مولفه های باند کناری شناسایی نوع و اندازه خطا مورد استفاده قرار می گیرند. در این فصل نشان داده شده خطا سبب از بین رفتن تعادل چگالی شار فاصله هوایی و بیشتر شدن نیروی مغناطیسی نامتعادلی می شود و در نتیجه در خطای خروج از مرکزیت دینامیک و استاتیک دامنه مولفههای باند کناری افزایش می یابد.

بعد از این که برای اولین بار در اوایل دهه ی هشتاد میلادی، مواد آهنربای دائم قدرتمند با چگالی انرژی بالا برای استفاده در ماشین های آهنربای دائم سنکرون ارائه شدند، تاکنون این ماشین ها به شکل چشم گیری پیشرفت داشته اند. در دهه ی اخیر نیز ماشین های آهنربای دائم شارمحور به دلیل ساختار خاص و ویژگی های عملکردی شان روز به روز بیشتر مورد توجه پژوهش گران و طراحان صاحب نظر در زمینه ی ماشین های الکتریکی برای استفاده در کاربردهای خاص مثل خودروهای الکتریکی، بالابرها و حمل و نقل الکتریکی، در صنایع نظامی و ... قرار گرفته اند. از طرفی خطا همیشه جزئی جدایی ناپذیر از ماشین های الکتریکی بوده است. از اینرو، واضح است که توانایی مدل سازی، پیش بینی و تشخیص خطاها از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. این پایان نامه به نوعی از خطاها که به خطاهای خروج از مرکز معروفند می پردازد. خطاهای خروج از مرکز در دسته ی خطاهای مکانیکی ماشین های الکتریکی قرار می گیرند و یکی از شایع ترین خطاهایی هستند که تقریباً در تمام ماشین های الکتریکی، در ابعاد کوچک و در ابعاد بزرگ رایج می باشند. بررسی این خطاها در مقالات سابقه ی طولانی دارد. با این حال، اکثر این مقالات به ماشین های با شار شعاعی مربوط می شوند و تعداد مقالاتی که در مورد خطاهای خروج از مرکز در ماشین های شار محور تاکنون منتشر شده اند از تعداد انگشتان یک دست هم تجاوز نمی کنند. با توجه به ساختار خاص و هندسه ی سه بعدی ماشین های آهنربای دائم مدل کردن این ماشین ها تحت خطای خروج از مرکز نیاز به روشی دارد که بتواند رفتار ماشین را در سه بعد مورد بررسی قرار دهد. در این پایان نامه با استفاده از ارائه ی روش شبه سه بعدی تحلیلی به مدل سازی و شبیه سازی ساختار هندسی سه بعدی ماشین مغناطیس دائم شار محور پرداخته و تاثیر خروج از مرکز بر روی چگالی شار مغناطیسی فاصله هوایی، توزیع نیروها، ولتاژ القایی بی باری و... ارائه شد. نشان داده شد که نتایج به دست آمده از دقت کافی برخوردار بوده و علاوه بر آن از سرعت بسیار بالایی در مقایسه با روش اجزای محدود سه بعدی برخوردار می باشد. صحت نتایج به دست آمده، با نتایج عملی مورد تایید قرارگرفته اند.

در این پایان نامه یک توربین بادی محورافقی سه پره ی یک ونیم مگاواتی مورد بررسی قرار گرفته است. ‏ژنراتور مورد استفاده از نوع ماشین القایی مجهز به تغذیه ی دوگانه می باشد که امکان عملکرد در ‏سرعت های متغیر را دارد، ولی به صورت سرعت ثابت و در سرعت بهینه کنترل شده است‎ .‎به منظور ‏ایجاد مدل های مکانیکی و آئرودینامیکی از دو شبیه ساز ‏fast‏ و ‏turbosim‏ استفاده گردیده است. در ‏این دو شبیه ساز تمامی پارامترهای نامعینی از جمله تکانه های توربین، ضرایب اصطکاک، میرایی و ‏فنریت، اغتشاشات ناشی از جریان سیال، اثرات سایه ای برج توربین و جریان باد به صورت کاملاً متغیر ‏با زمان و مکان در فضایی سه بعدی و شبیه به محیط واقعی در مدل سازی لحاظ می شود. نکته ی ‏قابل توجه در این تحقیق این است که با وجود تمامی نامعینی های بیان شده، سیستم با دو ‏کنترل کننده ی سرعت و توان پایدار شده است. کنترل کننده ی سرعت در قسمت مکانیکی سیستم ‏تعبیه شده و با تغییرات زاویه ی فراز پره ها سرعت شفت را کنترل می کند. به دلیل وجود نقاط کار ‏متغیر، این کنترل کننده وابسته به حالت کار می کند. سرعت کنترل شده به ژنراتور منتقل می گردد و در ‏آنجا توسط کنترل کننده ی توان و با تغییرات ولتاژ روتور، توان خروجی سیستم (شامل توان اکتیو و ‏راکتیو) کنترل می گردد. از آنجایی که عامل تحریک سیستم (باد)، یک پدیده ی کاملاً تصادفی است، ‏برای بهبود کنترل سرعت شفت و در نتیجه کاهش خطای سیستم یک تخمین گر بهینه ی تصادفی نیز ‏مورد استفاده قرار گرفته است. مشخصات نامعینی باد نیز توسط روش های آماری به دست می آید. در ‏انتها خطای خروجی سیستم (توان ژنراتور) در دو حالت، یک بار بدون تخمین سرعت و بار دیگر با ‏تخمین سرعت مورد مقایسه قرار می گیرد.‏

ماشین¬های سنکرون با آهنربای دائم، به دلیل مزایای بسیار زیادی که دارند، امروزه مورد توجه خاصی قرار گرفته¬اند. در اکثر کاربردهای این ماشین، کنترل سرعت، گشتاور و ... مورد توجه است. لذا روش¬های درایو کردن این ماشین¬ها از سوی پژوهشگران بسیار مورد توجه است. روش کنترل مستقیم گشتاور، یکی از روش¬های کارآمد در کنترل موتورهای سنکرون با آهنربای دائم است. در این روش با وجود مزایای آن، ماشین دارای نوسانات شدید گشتاور بوده و همچنین فرکانس سوئیچینگ متغیر خواهد بود. تا به امروز روش¬های زیادی برای کنترل و کاهش ریپل گشتاور مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شده است که با تنظیم مناسب دوره سوئیچ شدن بردارهای ولتاژ اعمالی به ماشین، می¬توان ریپل گشتاور را کاهش داد. این پروژه روشی جدید را برای انتخاب دوره سوئیچینگ بردارهای ولتاژ ارائه می¬کند، به گونه¬ای که در هر بازه زمانی، سه بردار ولتاژ سوئیچ شود. انتخاب بردارهای ولتاژ به کمک جدول سوئیچینگ و دوره¬های زمانی سوئیچ شدن به دو روش برنامه-ریزی خطی و استفاده از شبکه¬های عصبی انجام گرفته است.

در این پایان نامه یک ساختار جدید برای مبدل dc-dc افزاینده با نسبت تبدیل بالا ارائه شده و عملکرد مدار پیشنهادی با مدل¬های مشابه قبلی مقایسه گردیده است. نحوه کارکرد این مبدل در دو مود هدایتی پیوسته و ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته و رابطه نسبت تبدیل برای هر دو مود استخراج شده است. ضمنا روابط مربوط به شرایط مرزی نیز محاسبه شده اند. با استفاده از روابط حاصله از تحلیل مدار، نسبت دورهای سلف تزویج با هدف کاهش تنش ولتاژی روی قطعات مدار بهینه سازی شده است. برای بررسی صحت عملکرد مبدل پیشنهادی، مدار آن با استفاده از نرم افزار pspice شبیه سازی شده است. برای آزمایش تجربی یک نمونه آزمایشگاهی با توان 250وات و ولتاژ خروجی 400ولت ساخته شد. علاوه بر اینکه نتایج شبیه سازی عملکرد مبدل طراحی شده با نتایج نمونه¬های مشابه قبلی قابل مقایسه و در برخی موارد نشان دهنده مزیت این طراحی بود، با نتایج تجربی حاصل از مبدل ساخته شده نیز، انطباق مناسبی نشان داد. مبدل پیشنهادی دارای نسبت تبدیل بالا، قابلیت بازیابی انرژی اندوکتانس پراکندگی سلف تزویج، محدودسازی تنش ولتاژی سویچ فعال، کنترل ساده و بازده بالای 90% می¬باشد. کاهش تنش ولتاژی روی سویچ سبب شده تا بتوان از سویچ با درجه ولتاژی پایینی استفاده نمود که این امر خود سبب کاهش هزینه و همچنین افزایش بازده نهایی مبدل شده که ناشی از کاهش تلفات سویچ می¬باشد.

امروزه به علت مسائل زیست محیطی و اقتصادی تمایل زیادی در نصب توربین های بادی و سلول های خورشیدی ایجاد شده است. از طرفی مشکل اصلی در تولید الکتریسیته از طریق انرژی باد و تابش خورشید عدم پیوستگی، عدم دسترسی و قابل پیش بینی نبودن دقیق میزان تولید این منابع می¬باشد، با بالا رفتن درصد نفوذ منابع مذکور در شبکه این عدم قطعیت می تواند شبکه را به چالش بکشاند و تعادل تولید و مصرف را به هم بزند. یکی از راهکار های اصلی برای رفع این مشکل سیستم هیبرید باد-خورشید می باشد که در این پروژه به بررسی آن پرداخته شده است. ساختار سیستم هیبرید پیشنهادی در این پروژه با هدف دریافت ماکزیمم توان از سیستم هیبرید باد-خورشید و انتقال آن به شبکه ارائه شده است. برای همین منظور ابتدا روش کنترل گشتاور بهینه و روش آشوب و مشاهده بهینه شده به ترتیب جهت دریافت حداکثر توان از توربین بادی و سلول خورشیدی ارائه شده است. سپس حداکثر توان دریافتی از هر یک از سیستم¬ها به باس dc منتقل شده و در نهایت توان موجود روی باس dc از طریق یک اینورتر با روش کنترل ولتاژ جهت یافته به شبکه تحویل داده می¬شود. باید ذکر شود سیستم هیبرید پیشنهادی جهت تضمین اعتبار روش¬های کنترلی ارائه شده در محیط نرم¬افزار matlab/simulink شبیه سازی شده است.

انرژی امواج دریا یکی از انرژی های تجدید پذیر با پتانسیل انرژی بالا است. این انرژی طی دهه های اخیر موردتوجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته قرارگرفته است اما متأسفانه در کشور ما ، ایران ، هنوز این انرژی جایگاه خود را به دست نیاورده است. با توجه به امکان سنجی انجام شده در دریاهای ایران، پتانسیل آبی بسیار بالایی در کشور ما برای استفاده از انرژی موج وجود دارد. ازاین رو در این پایان نامه پس از امکان سنجی تولید برق از امواج دریا، به مقایسه انواع ژنراتورهای بکار رفته در امواج دریا پرداخته شده است. سپس طراحی ژنراتور خطی مغناطیس دائم دوطرفه شار طولی(به عنوان مهم ترین بخش یک سیستم جاذب انرژی از امواج دریا) پرداخته شده است .در قسمت بهینه سازی بر مبنای معادلات پوآسن و لاپلاس و بردار مغناطیس شوندگی آهنربا ، ولتاژ تولیدی و نیروی ماشین تخمین زده شده و توسط الگوریتم ژنتیک بهینه شده است که مشاهده می شود مقادیر خروجی ژنراتور پس از بهینه سازی دارای کیفیت بسیار بالایی می باشند.

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

در این پایان نامه یک ساختار جدید برای مبدل dc-dc دوطرفه با نسبت تبدیل بالا همراه با قابلیت حذف ریپل جریان ارائه شده است. گین این مبدل در حالت انتقال توان از ورودی به خروجی افزاینده و در حالت انتقال توان از خروجی به ورودی کاهنده خواهد بود. مبدل پیشنهادی در دو طرح مختلف ، یکی به همراه سلف معمولی و دیگری به همراه سلف کوپل در دو مود هدایتی جریان پیوسته و گسسته مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و رابطه ی نسبت تبدیل برای هر دو مود استخراج شده است. ضمنا روابط مربوط به شرایط مرزی نیز محاسبه شده اند. برای بررسی صحت عملکرد مبدل با تحلیل های انجام شده، یک نمونه ی آزمایشگاهی با توان 100 وات و ولتاژ خروجی 50 ولت ساخته شده است. در طرحی که از سلف معمولی استفاده شده است، مبدل در هر یک از حالت های عملکردی افزاینده و کاهنده، در دو وضعیت سوییچینگ عمل می کند. مبدل در یکی از وضعیت های سوییچینگ قادر خواهد بود تا ریپل جریان ورودی را حالت افزاینده و ریپل جریان خروجی را در حالت کاهنده به طور کامل حذف کند. در طرحی که از سلف کوپل استفاده شده است، مبدل در دو حالت افزاینده و کاهنده دارای یک وضعیت سوییچینگ است که در این حالت علاوه بر اینکه گین مبدل نسبت به طرح قبلی بیشتر است ، ریپل جریان نیز در حداقل مقدار خود قرار دارد.