اغتشاشات هارمونیکی یکی از مباحث مهم در زمینه کیفیت توان الکتریکی سیستم قدرت می-باشد. علت اصلی این اغتشاشات جاری شدن جریان غیرسینوسی بارهای غیرخطی در شبکه است که سبب بروز ولتاژهای هارمونیکی در نقاط مختلف شبکه می گردد. کوره قوس الکتریکی، درایوها و جبران ساز استاتیکی راکتیو، از جمله بارهای غیرخطی می باشند که ساختار اصلی کارخانه های تولید فولاد را تشکیل می دهند لذا بررسی اوضاع هارمونیکی کارخانه فولاد جایگاه ویژه ای دارد. در این پروژه کارخانه فولاد آلیاژی ایران واقع در استان یزد مورد تحقیق می باشد تا دانش تحلیل هارمونیکی صنایع فولاد در یک نمونه واقعی به اجرا گذاشته شود. در این راستا ابتدا بارهای هارمونیکی و مدل های ارائه شده برای عناصر شبکه و منابع هارمونیکی سیستم مورد بررسی قرار می گیرند. ماهیت غیرخطی، متغیر با زمان و اتفاقی کوره قوس الکتریکی منجر شده تا علی رغم مطالعات زیاد صورت گرفته، مدل دقیقی برای آن ارائه نشده باشد. در این پژوهش با مقایسه پارامترهای کیفیت توان کوره قوس واقعی با مدل معروف mayr، مدل بهبود یافته ای برای آن ارائه شده است که از نظر محتوای هارمونیکی مدل مناسب تری می باشد. در مدل دینامیکی ارائه شده، دامنه اجزای هارمونیکی به واقعیت نزدیکتر است و پدیده فلیکر ولتاژ را نیز شامل می شود بطوریکه رفتار کوره قوس را بخوبی بیان می کند. در ادامه شبکه الکتریکی کارخانه بصورت تفکیکی بخش نورد و بخش فولادسازی توسط نرم افزار pscad شبیه سازی شده تا اوضاع هارمونیکی کارخانه بررسی شود. در بخش نورد، هارمونیک های مرتبه 2، 5، 7، 11 و 13 هارمونیک جریانی غالب می-باشند که نتیجه عملکرد یکسوسازها و سیکلوکانورترها هستند. در این بخش، جهت کنترل بهینه تشدید موازی، پشنهادی ارائه شده است. بدین صورت که با تغییر فرکانس تنظیم فیلترهای هارمونیک موجود، مشخصه امپدانس شبکه جابجا شده و با توجه به هارمونیک های غالب شبکه و انتخاب فرکانس تنظیم مناسب، وضعیت بهینه امپدانس شبکه فراهم خواهد شد. در بخش فولادسازی، به بررسی اعوجاج هارمونیکی شبکه هنگام عملکرد svc پرداخته می شود. بطوریکه مجموعه svc قادر به کاهش thdv و منجر به افزایش thdi و همچنین افزایش چشمگیر هارمونیک مرتبه دوم جریانی می شود. در پایان، پدیده فلیکر ولتاژ شبکه فعلی کارخانه و همچنین با در نظر گرفتن طرح توسعه کارخانه توسط شاخص scvd مورد ارزیابی و پیش بینی قرار می گیرد.

مبدل ماتریسی به عنوان نسل جدیدی از مبدل های الکترونیک قدرت، یک منبع تغذیه با دامنه و فرکانس متغیر است که n ولتاژ ورودی را مستقیما و بدون استفاده از عناصر ذخیره کننده انرژی به m ولتاژ خروجی تبدیل می کند. این مبدل شامل ماتریسی از کلیدهای نیمه هادی دو طرفه با کموتاسیون اجباری بوده و هر کدام از پایانه های ورودی را به هر کدام از پایانه های خروجی در محل تقاطع خطوط به هم وصل می کند. به عبارتی مبدل ماتریسی یک راه حل کاملا سیلیکانی برای تبدیل ac به ac ارائه می دهد به طوری که بر خلاف سیستمهای کلاسیک ( یکسوکننده-اینورتری) ، این مبدل دارای ساختاری یک طبقه بوده و نیاز به عناصر ذخیره کننده انرژی راکتیو نداشته و فاقد رابط dc می باشد. با چنین آرایشی از کلیدها ، مبدل قادر به انتقال انرژی دو طرفه خواهد بود. در این مبدلها تعداد فاز، شکل موج و فرکانس در دو طرف ورودی و خروجی مستقل از هم می باشند. با این وجود مبدل ماتریسی یک مبدل جامع بوده که می تواند با برش ولتاژ ورودی جهت تامین ولتاژ خروجی، جایگزین تمامی مبدل های کلاسیک ac و dc گردد.

یک توربین بادی همراه با یک سیستم مبدل به شبکه متصل می شود. سیستم های مبدل قدیمی سرعت ثابت ولی سیستم های جدید سرعت متغیر دارند. کاهش استرس مکانیکی و افزایش ظرفیت انرژی، از مهمترین مزایای سیستم های جدید می باشند. در توپولوژی سیستم های سرعت متغیر یک ژنراتور القایی روتور سیم پیچی یا یک ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم وجود دارد که این ماشین به یک یکسوکننده و یکسوکننده به یک اینورتر متصل می گردد. در این پایان نامه ژنراتور dfig در یک سیستم توسط کنترل برداری، کنترل شده و بعد از آن تمام ادوات سیستم قدرت از جمله بار، ترانسفورماتور، خط، ژنراتور و ... بصورت هارمونیکی مدل سازی شده اند. در این پایان نامه ضمن اینکه آنالیز هارمونیکی به روی شبکه نمونه انجام شده است، با استفاده از دو معیار پیشنهادی به تشخیص هارمونیک های غیر مجاز پرداخته شده و در این زمان از فیلتر فعال استفاد شده است. ادوات الکترونیک قدرت موجود به دلیل داشتن مشخصه غیر خطی عامل اصلی تولید هارمونیک می باشند. با عنایت به افزایش تلفات در اثر وجود هارمونیک کاهش آن ضروری به نظر می رسد. جهت تقلیل هارمونیک جریان خط یک فیلتر فعال موازی بکار گرفته شده است .برخی از روش های شناسایی هارمونیک به هارمونیک منبع ورودی حساسیت دارند ولی در بخش شناسایی این فیلتر از الگوریتمی که از این هارمونیک ها تأثیر زیادی نمی پذیرد استفاده شده است. کارایی طرح پیشنهادی با استفاده از نرم افزار pscad/emtdcبررسی شده است.

توربین های گازی نیروگاه ها که بین 500 کیلووات تا 250 مگاوات توان تولید می کنند برای تولید پراکنده مناسب نیستند. به همین دلیل میکروتوربین ها که توان تولیدی آنها بین 30 تا 400 کیلووات است؛ برای استفاده در سیستم های تولید پراکنده و تولید همزمان برق و گرما گسترش یافته اند. میکروتوربین ها ابتدا در صنعت سیستم های توان اضطراری بکارگرفته شده و توسعه یافتند. اولین مشتری های این صنعت سفینه ها، هواپیماها و بالگردها بودند. برای دستیابی به بیشترین توان و بازده، میکروتوربین باید با سرعت بالا کار کند. این سرعت معمولا در محدوده بین 50000 تا 120000 دور بر دقیقه، متغیر است. میکروتوربین یک ژنراتور فرکانس بالای سنکرون یا آسنکرون را می چرخاند. ژنراتور از هر نوعی که باشد یک ولتاژ سه فاز فرکانس بالا که معمولا بین ا تا 3 کیلوهرتز است، را تولید می کند. بنابراین برای استفاده از برق تولیدی میکروتوربین باید آن را به فرکانس 50 یا 60 هرتز تبدیل کرد. این تبدیل فرکانس، توسط مبدل های الکترونیک قدرت امکان پذیر شده است. در این پایان نامه مبدل های پیشنهاد شده برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بارهای محلی بررسی شده اند و از میان آنها مبدل ac-dc-ac برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بار محلی انتخاب و طراحی شده است. مراحل طراحی شامل انتخاب یکسوساز، طراحی فیلتر و مدل سازی اینورتر بیان شده است. نوع کنترل کننده و استراتژی کنترل مبدل، انتخاب و تشریح گردیده است و در پایان مبدل میکروتوربین برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بار محلی شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب این مبدل را نشان می دهد.

کنترل مناسب دور موتورهای القایی به خصوص در سرعت های پایین، یکی از چالش های مهم در صنعت می باشد. در این پایان نامه از دو روش مستقیم و غیرمستقیم جهت بدست آوردن موقعیت شار استفاده شده است. مشکل غیرخطی گری اینورتر به نوع دستیابی به سیگنال سرعت وابسته نبوده و در سرعت های پایین وجود دارد. اولین راهکار ارائه شده جبران غیرخطی گری اینورتر است. بهبود عملکرد سیستم با انجام این جبران سازی در نتایج کاملا مشهود است. روش مستقیم به سرعت روتور وابسته نیست و از روی معادلات ولتاژ و جریان بدست می آید. در این پایان نامه تخمین گر شاری پیشنهاد شده است که در آن مدل ولتاژ با مدل جریان تطبیق داده شده و نیز آفست باقی مانده نیز جبران سازی می گردد. ابتدا با سنسور سرعت، از صحت عملکرد این تخمین گر اطمینان حاصل می شود، سپس تخمین گر سرعت بکارگیری می گردد. دو نوع تخمین گر مرسوم و پیشنهادی جهت تخمین سرعت تحلیل و شبیه سازی شده اند که تخمین گر سرعت نوع مرسوم نتایج مناسبی در سرعت پایین ندارد ولی در تخمین گر نوع دوم از شارهای محاسبه شده توسط تخمین گر شار پیشنهادی استفاده می شود و نتایج بسیار مناسبی بدست می آید. در سرعت های پایین به دلیل اینکه افت ولتاژ روی مقاومت استاتور بالا می رود، تخمین گر شار در بخش مدل ولتاژ به شدت به مقاومت استاتور وابسته می شود و تغییرات دمایی بصورت قابل ملاحظه ای روی مقاومت استاتور تاثیر می گذارد. در ادامه ی کار برای اینکه با وجود تغییر در مقاومت استاتور، تخمین دقیقی از شار بدست آید، تخمین همزمان مقاومت استاتور نیز ارائه شده است. دستاورد اصلی این پایان-نامه، تخمین دقیق سرعت، شار و مقاومت استاتور به منظور دستیابی به کنترل مناسب سرعت های پایین می باشد.

در این پایان نامه ابتدا به معرفی روش های کنترل موتورهای القایی و سپس به بررسی اصول کار و ویژگی های روش های کنترلی مدرن foc و dtc پرداخته می شود . در برخی موارد برای کنترل موتور القایی نیاز به سرعت روتور آن می باشد. این کار یا از طریق سنسور سرعت انجام می-پذیرد و یا از طریق تخمین آن میسر می گردد. بنابراین برخی از روش های کنترلی بدون حسگر به طور مختصر بررسی می شود. سپس دو روش کنترلی مدرن foc و dtc برای نمونه موتور ترکشن القایی لوکوموتیو دیزل الکتریک ad43-c، موجود در سیستم حمل و نقل ریلی جمهوری اسلامی ایران، شبیه سازی ها انجام شده و عملکرد این دو روش در پاسخ های جریان و سرعت و گشتاور و پاسخ حالت گذرا به تغییرات بار سرعت بررسی می شوند. در نهایت به کمک نتایج حاصل از شبیه سازی ها به مقایسه و تحلیل عملکرد این دو روش جهت کاربرد در موتورهای ترکشن حمل و نقل ریلی پرداخته می شود. نتایج حاصله نشان می دهد که عملکرد هر دو روش دقت خوبی دارد اما پاسخ شار و گشتاور در روش foc نسبت به روشdtc ضربان کمتری دارد. به عبارت دیگر پاسخ foc نرم تر است.

تجزیه و چند تکه شدن شبکه قدرت به دو یا چند مجموعه کاملاً مجزا را جزیره ای شدن شبکه قدرت گویند. منظور از عملکرد جزیره?ای آن است که بخشی از شبکه بتواند به صورت مجزا از سیستم قدرت به تأمین توان مصرف?کنندگان بپردازد. جزیره شدن در حالت کلی به دو صورت خواسته یا ناخواسته رخ می?دهد. در جزیره خواسته، هدف حفظ شارش توان در بخشی از شبکه است که به هر دلیل از شبکه اصلی جدا شده است. حفظ جزیره مستلزم ارضای برخی نیازمندی?ها از قبیل تأمین توان های اکتیو و راکتیو بارها توسط منابع موجود در جزیره است. در شرایط بحرانی جزیره سازی عمدی شبکه می تواند ابزار کارآمدی برای جلوگیری از وقوع خاموشی در سیستم قدرت باشد. در شبکه توزیع تشخیص سریع و دقیق جزیره ها اولین گام به سوی بهره برداری جزیره ای عمدی است. بنابراین، روش های تشخیص سریع تر و مطمئن تر منافعی جهت توسعه ریز شبکه ها به دنبال می آورند. از سوی دیگر، جزیره?ای شدن ناخواسته هنگامی رخ می?دهد که بخشی از شبکه بر اثر وقوع خطا، اشتباه سیستم حفاظت یا خرابی کلید از بخش اصلی جدا شده و بتواند بدون اطلاع شرکت برق، توان مصرفی جزیره را هرچند در سطح ولتاژ و فرکانسی متفاوت از شبکه اصلی، حفظ کند .از آنجا که حفظ این جزیره، مورد نظر بهره بردار سیستم قدرت نیست و وجود آن در فرایند طراحی و بهره برداری لحاظ نشده است، می?تواند منجر به عواقب سوئی برای شبکه و مصرف کننده شود .برخی عواقب عملکرد جزیره ای ناخواسته عبارتند از: 1. اختلال در کنترل ولتاژ و یا فرکانس جزیره 2. تضعیف کیفیت توان 3. ایجاد خطر جانی برای پرسنل تعمیر و نگهداری خط 4. اختلال در مکانیسم های باز - بست خودکار و ایجاد آسیب در تجهیزات شبکه و مصرف-کنندگان مجموعه عوامل فوق ایجاب می?کند که جزیره?ای شدن ناخواسته به موقع تشخیص داده شده و رفع شود. از آنجا که تاخیر مکانیزم باز- بست تنها بازه زمانی موجود برای تشخیص است، هر روشی که برای تشخیص بکار گرفته شود باید دارای توانایی تشخیص جزیره در این بازه زمانی باشد. استانداردهای ul 1741 و ieee 1574، استانداردiec 62116 و استاندارد din vde 0126-1-1 حداکثر زمان مجاز برای تشخیص حالت جزیره ای را 2 ثانیه تعیین کرده اند. در این پایان نامه ابتدا مروری بر روش های تشخیص جزیره انجام می شود. این روش ها را می-توان به سه دسته کلی روش های فعال، غیرفعال و روش های مبتنی بر حفاظت از راه دور تقسیم کرد که روش های فعال کامل تر تشریح می شوند. سپس به بررسی تأثیر روش های فعال دارای فیدبک مثبت بر ناپایداری مولدهای تولید پراکنده پرداخته می شود و کارهای انجام شده در این زمینه بیان می گردد. در میان این روش ها، روش های مبتنی بر فیدبک مثبت ولتاژی به طور مفصل مورد بررسی و شبیه سازی قرار می گیرد. جزئیات تأثیر این روش، بر خلاف روش مبتنی بر فیدبک مثبت فرکانسی، کمتر درمقالات مورد توجه قرار گرفته است. شبیه سازی ها با نوشتن معادلات دیفرانسیل و جبری منابع تولید پراکنده و شبکه و سپس حل آنها با روش ذوزنقه ای انجام می شود. به منظور تایید پاسخ های زمانی به دست آمده، مقادیر ویژه ماتریس حالت سیستم نیز محاسبه می گردد. هدف از این مطالعات استفاده از نتایج آن در تحلیل و طراحی مولدهای تولید پراکنده مجهز به روش تشخیص با فیدبک مثبت ولتاژی است. همچنین با استفاده از مدل های خطی ارائه شده می-توان حداکثر بهره فیدبک مثبت که کمترین زمان تشخیص و کمترین ناحیه عدم تشخیص را به دنبال دارد به سهولت پیدا کرد.

در سال های اخیر، به تدریج سیستم های ذخیره ساز انرژی هم چون سیستم ابررسانای ذخیره ساز انرژی مغناطیسی (smes)، به عنوان یک گزینه ی پیشرفته در کاربردهای تولید پراکنده و توان بالا، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این رساله مدلی تفصیلی برای سیستم smes به عنوان منبع تولید پراکنده ارائه شده است. این مدل براساس smes مبتنی بر vsi بوده و شامل چاپر سه سطحی دو طرفه، لینک dc، اینورتر سه سطحی npc، فیلتر هارمونیکی lcl و ترانسفورماتور کوپلاژ به شبکه قدرت می باشد. این مدل با ارائه مدارهای الکتریکی، استراتژی های کلیدزنی و کنترلی هر جزء، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین در این رساله یک الگوریتم نوین برای کلیدزنی و کنترل چاپر سه سطحی دو طرفه، جهت تغذیه یک اینورتر منبع ولتاژ سه سطحی در سیستم smes ارائه شده است. کنترل همزمان و مستقل ولتاژ خازن های لینک dc، سرعت بالا و محدودسازی فرکانس کلیدزنی از مهم ترین ویژگی های الگوریتم کلیدزنی پیشنهادی می باشد. سیستم smes در دو وضعیت جدا از شبکه و متصل به شبکه قدرت، به ترتیب جهت تغذیه بار محلی و تبادل توان های اکتیو و راکتیو با شبکه، به کار گرفته شده است. در وضعیت جدا از شبکه، کنترل کننده ولتاژ و در وضعیت متصل به شبکه، کنترل کننده توان، سیستم smes را کنترل می کنند. دو ساختار، یکی با کنترل کننده pi مرسوم و دیگری کنترل در قاب مرجع d-q برای کنترل کننده توان پیشنهاد شده است. مدل و الگوریتم های کنترلی پیشنهاد شده از طریق شبیه سازی در نرم افزار متلب/سیمولینک ارزیابی شده است. مطالعات صورت گرفته برروی نتایج حاصله از شبیه سازی شان دهنده ی اعتبار مدل سازی و اثربخشی رویکردهای کنترلی پیشنهاد شده می باشد. به طوری که، سیستم smes پیشنهادی همراه با کنترل کننده های طراحی شده می تواند ولتاژ بار محلی در وضعیت جدا از شبکه، و تبادل مستقل و همزمان توان های اکتیو و راکتیو در وضعیت متصل به شبکه را کنترل کند.

ساختار مبدل افزاینده اینترلیو، شامل چندین مبدل افزاینده یکسان است که به¬صورت موازی متصل شده¬اند و با روش اینترلیو کنترل می¬شوند. بنابراین، این مبدل¬ها فرکانس کلیدزنی و شیفت فاز یکسان دارند. در این تحقیق، با معرفی ساختار اینترلیو و ارائه تعریف مناسبی از ساختار آن، تفاوت عمده این نوع ساختار با مبدل افزاینده متداول مشخص می¬شود. این معرفی و مقایسه، شامل تحلیل مبدل افزاینده تک فاز (مبدل افزاینده متداول)، دو فاز، سه فاز و حالت کلی چند فاز است، که شامل بررسی کلیه روابط ریاضی حاکم بر ولتاژ خروجی خازن و جریان موثر آن و نیز جریان سلف¬های ورودی در دو حالت هدایت گسسته و پیوسته است. سپس سلف به عنوان یکی از مهمترین اجزاء مدار با در نظر گرفتن اثر تزویج مستقیم و معکوس مورد بررسی قرار می¬گیرد. با هدف طراحی یک مبدل افزاینده اینترلیو 100 کیلو وات و ولتاژ خروجی 540 ولت، جریان خروجی 185 در نظر گرفته می-شود. با در نظر گرفتن بدترین شرایط، جریان عبوری از کلید تک فاز 500 آمپر است که با تعداد افزایش فازها، جریان بین فازها تقسیم می¬شود و در نهایت برای بهینه¬سازی این نوع مبدل، محدوده¬ی مناسب فرکانس(10 تا 20 کیلوهرتز) و محدوده¬ی مناسب دوره عملکرد بین 3/0 تا 7/0 است، از آن¬جا که بهینه¬سازی علاوه بر انتخاب محدوده¬ی مناسب فرکانس و دوره عملکرد شامل هزینه و تلفات نیز هست، با توجه به تلفات، بهترین محدوده¬ی تعداد فاز بین 3 تا 6 فاز است و مناسبترین قیمت (مربوط به 5 فاز) در حدود 40 دلار است، با مقایسه قیمت بین 5 فاز و تک فاز (مبدل بوست متداول) مشاهده می شود که قیمت تمام شده برای تک فاز 9 برابر قیمت 5 فاز است. در نتیجه، این ساختار به¬صورت قابل توجهی در هزینه¬های اجزاء بکار رفته در ساختمان مدار صرفه¬جویی خواهد نمود.

کاربرد مبدل های ac/dc در زندگی روزمره کاملا مشهود است. در مبدل های دیودی غیرکنترلی بر اساس عملکردشان، جریان دریافتی غیر سینوسی و دارای هارمونیک است، که البته در انواع کنترلی این موضوع شدید تر می باشد. هارمونیک موجود در جریان باعث ایجاد مشکلاتی از جمله افزایش توان راکتیو در خط انتقال انرژی می شود. برای غلبه بر این مشکلات مداراتی به منظور کاهش هارمونیک و اصلاح ضریب توان ارائه شده اند. هدف این مدارات بهبود ضریب توان و کاهش هارمونیک موجود در جریان ورودی یکسوسازها در عین تنظیم ولتاژ خروجی می باشد. در این تحقیق سعی شده است که برای دو توپولوژی مبدل اصلاح ضریب توان بوست متعارف و مبدل اصلاح ضریب توان بوست بدون پل، حلقه های کنترل ولتاژ و جریان طراحی شود،. در ادامه توپولوژی جدید برای اصلاح ضریب قدرت برای مبدل فلای بک ارائه شده است نتیجه حاکی از آن است که اعوجاج هارمونیکی کل برای جریان ورودی را نسبت به مبدل فلای بک متعارف به مقدار چشمگیری کاهش داده است و این در حالی است که ضریب توان نیز بهبود یافته است.

کمیت و کیفیت انرژی الکتریکی تولید شده در یک کشور معیاری مناسب برای سنجش میزان پویایی صنعتی آن کشور می¬باشد. بارهای غیرخطی با کشیدن جریان هارمونیکی و در نتیجه مخدوش کردن ولتاژ باعث بروز مشکلات در زمینه کیفیت توان می¬شوند. استفاده از فیلترهای غیرفعال، فعال و ترکیبی، معمول ترین روش برای تقلیل هارمونیک های شبکه و بهبود کیفیت توان است. لذا، به منظور بررسی در بهبود اعوجاجات و جبران¬سازی هارمونیکی، ساختارهای مختلف فیلترهای فعال ترکیبی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق، چند ساختار پیشنهادی از فیلتر قدرت فعال ترکیبی موازی که برای حذف گروهی هارمونیک¬های جریان و همچنین جبران توان راکتیو در سیستم¬های قدرت ولتاژ متوسط یا بالا مناسب است، معرفی شده است. براساس ساختار¬های متداول فیلترهای ترکیبی موازی، ساختارهایی پیشنهادی شامل یک مدار رزونانس سری با یک اندوکتانس با مقدار کم در حالت موازی با فیلتر قدرت فعال می¬باشد. به عبارت دیگر طراحی فیلتر غیرفعال ساختار ترکیبی به¬گونه¬ای است که اکثریت جریان راکتیو اصلی بجای عبور از فیلتر فعال قدرت از اندوکتانس اضافی عبور می-کند که باعث کاهش جریان عبوری از تجهیزات کلیدزنی مبدل قدرت می¬شود. همچنین، به دلیل طراحی خاص فیلتر غیرفعال در این ساختار پیشنهادی، فیلتر فعال قدرت نیاز به تحمل ولتاژ هارمونیکی نیست. بنابراین نتیجه و مزیت این ویژگی¬ها این است که ولت-آمپر فیلتر فعال قدرت به طور محسوسی کاهش یافته است. نتایج شبیه¬سازی¬های انجام شده، کارایی مؤثر فیلتر قدرت فعال ترکیبی موازی مورد نظر را در حذف هارمونیک¬های جریان، جبران توان راکتیو در ولتاژهای بالا ، بهبود فیلترینگ فیلترهای غیرفعال، قابلیت اطمینان فیلترهای غیرفعال و همچنین جلوگیری از رزونانس¬های سری و موازی بین فیلتر غیرفعال و امپدانس سیستم را بخوبی نشان می¬دهد.

کمیت و کیفیت انرژی الکتریکی تولید شده در یک کشور معیاری مناسب برای سنجش میزان پویایی صنعتی آن کشور می¬باشد. بارهای غیرخطی با کشیدن جریان هارمونیکی و در نتیجه مخدوش کردن ولتاژ باعث بروز مشکلات در زمینه کیفیت توان می¬شوند. استفاده از فیلترهای غیرفعال، فعال و ترکیبی، معمول ترین روش برای تقلیل هارمونیک های شبکه و بهبود کیفیت توان است. لذا، به منظور بررسی در بهبود اعوجاجات و جبران¬سازی هارمونیکی، ساختارهای مختلف فیلترهای فعال ترکیبی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق، چند ساختار پیشنهادی از فیلتر قدرت فعال ترکیبی موازی که برای حذف گروهی هارمونیک¬های جریان و همچنین جبران توان راکتیو در سیستم¬های قدرت ولتاژ متوسط یا بالا مناسب است، معرفی شده است. براساس ساختار¬های متداول فیلترهای ترکیبی موازی، ساختارهایی پیشنهادی شامل یک مدار رزونانس سری با یک اندوکتانس با مقدار کم در حالت موازی با فیلتر قدرت فعال می¬باشد. به عبارت دیگر طراحی فیلتر غیرفعال ساختار ترکیبی به¬گونه¬ای است که اکثریت جریان راکتیو اصلی بجای عبور از فیلتر فعال قدرت از اندوکتانس اضافی عبور می¬کند که باعث کاهش جریان عبوری از تجهیزات کلیدزنی مبدل قدرت می¬شود. همچنین، به دلیل طراحی خاص فیلتر غیرفعال در این ساختار پیشنهادی، فیلتر فعال قدرت نیاز به تحمل ولتاژ هارمونیکی نیست. بنابراین نتیجه و مزیت این ویژگی¬ها این است که ولت-آمپر فیلتر فعال قدرت به طور محسوسی کاهش یافته است. نتایج شبیه¬سازی¬های انجام شده، کارایی موثر فیلتر قدرت فعال ترکیبی موازی مورد نظر را در حذف هارمونیک¬های جریان، جبران توان راکتیو در ولتاژهای بالا ، بهبود فیلترینگ فیلترهای غیرفعال، قابلیت اطمینان فیلترهای غیرفعال و همچنین جلوگیری از رزونانس¬های سری و موازی بین فیلتر غیرفعال و امپدانس سیستم را بخوبی نشان می¬دهد. واژه¬های کلیدی: فیلترهای قدرت فعال موازی ترکیبی، جبران¬سازی و تضعیف هارمونیک¬، ولت-آمپر فیلتر فعال، بهبود فیلترینگ، قابلیت اطمینان و رزونانس¬های سری و موازی

چکیده کنترل و پایداری از مهم ترین مسائلی است که امروزه در شبکه های قدرت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصل از آنها، توسعه آینده شبکه ها مورد طراحی قرار می گیرد. قابلیت اطمینان، افزایش کیفیت قدرت انتقالی،استفاده بهینه از ظرفیت توان انتقالی، میرایی نوسانات ژنراتورهای تولیدکننده انرژی الکتریکی و حفظ پایداری فاکتورهای بسیار مهمّی هستند و مورد توجه، که برای دست یابی به آنها جبران کننده های انعطاف پذیر خطوط انتقال یا ادوات facts گسترش یافته اند و از اهمیت بیشتری برخوردار شده و ضرورت انتخاب عنصر مناسب در حفظ پایداری شبکه ها و ژنراتورهای قدرت اهمیّت زیادی پیدا کرده است. در این پایان نامه، ضمن معرفی و شبیه سازی عناصر پایدارساز سیستم های قدرتpss ، جبران سازهای استاتیکی توان راکتیوsvc و جبران سازهای استاتیکی هم زمان توان راکتیوstatcom که دو نوع از ادوات facts هستند، به مقایسه میزان توانایی و عملکرد آنها در میرایی نوسانات گذرای شبکه قدرت استاندارد نه شینه سه ماشینه پرداخته است. شبیه سازی شبکه مورد مطالعه توسط نرم افزار قدرتمند و کاربردی digsilent انجام شده است. نتایج حاصل، توانایی بیشتر کنترل کننده statcom نسبت به svcرا در نوسانات بین ناحیه ای نشان می دهد. در میرایی نوسانات محلی یا ناحیه ای pss از قدرت میرایی بیشتری نسبت به دو کنترل کننده دیگر برخوردار است. کلید واژه ها: پایدارساز سیستم قدرت(pss)، جبران ساز استاتیکی توان راکتیو(svc)، جبران ساز استاتیکی هم زمان توان راکتیو(statcom)، ادوات facts، میرایی نوسانات، سیستم های قدرت

سیم پیچی توزیع شده ی غیرسینوسی و تغییرات فاصله هوایی ناشی از اثرات شیارهای استاتور و روتور از عمده ترین عوامل ایجاد هارمونیک های مکانی در ماشین های الکتریکی هستند؛ از سویی دیگر، استفاده از راه اندازهای الکترونیک قدرت به منظور کنترل گشتاور و سرعت، سبب غیرسینوسی شدن ولتاژ تغذیه و ایجاد مولفه های هارمونیک زمانی در مشخصات خروجی ماشین می گردد. در این پایان نامه تأثیر هریک از عوامل فوق در ماشین القایی سه فاز روتور سیم پیچی شده به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثر هارمونیک های سیم پیچی بر اندوکتانس و گشتاور ماشین با انتقال روابط مربوطه به قاب dq0 بررسی شده است. با این وجود، تحلیل جامع اثرات هارمونیکی نیازمند ابزار موثرتری مانند روش تابع سیم پیچی است. بدین جهت اندوکتانس های ماشین با استفاده از روش تابع سیم پیچی و با درنظر گرفتن هریک از اثرات غیرایده آل محاسبه شده اند؛ به منظور محاسبه ی جریان و گشتاور نیز با استفاده از مدل زمان گسسته ی معادلات ماشین، یک الگوریتم عددی مبتنی بر تکرار معرفی شده است. روابط پارامتری بدست آمده جهت تعیین اندوکتانس ها و گشتاور، روش ساده و موثر ارائه شده به منظور مدل سازی ماشین و محاسبه ی جریان و همچنین نتایج حاصل شده برای محاسبه ی فرکانس مولفه های هارمونیکی، از دستاوردهای شاخص این پژوهش است.

سیستمهای حفاظتی، یکی از بخشهای مهم در طراحی یک سیستم ‏‎hvdc‎‏ می باشد که بایستی جهت تامین امنیت سیستم مورد توجه قرار گیرد. مبدلها و برجهای تریستوری بعنوان عناصر با اهمیت این مجموعه ، در مقابل پدیده های اضافه ولتاژ از حساسیت زیادی برخوردارند. در این راستا ، برقگیرهای اکسید روی ، بعنوان تجهیزات حفاظتی دفع کننده اضافه ولتاژها، جایگاه ویژه ای دارند.در این پایان نامه ، ابتدا برقگیرهای مناسب شبکه های ‏‎hvdc‎‏ مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به هماهنگی عایقی در سیستم، نحوه انتخاب برقگیرها در نواحی مختلف شبکه ارائه شده است. در ادامه شیوه کاهش اضافه ولتاژ در لحظه کموتاسیون توسط اسنابرها بیان گردیده است و سپس نحوه بهینه سازی مدارات اسنابر دو سر برج تریستوری و تریستورهای آن، با توجه به کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان سیستم ارائه گشته است. در انتها بررسی آزمایشگاهی مدار اسنابر دو سر والوها براساس تلفیقی از نتایج تئوری و عملی صورت گرفته است.