نامتعادلی ولتاژ همراه با اضافه و یا افت ولتاژ یکی از مشکلات کیفیت ولتاژ می باشد بطوریکه بعنوان یک پدیده شایع در سیستم های قدرت سه فاز شناخته می شود. در واقع ولتاژهای تولیدی در سطوح تولید و انتقال متعادل سینوسی می باشند و این درحالیست که بدلایل متعددی ولتاژ در سیستم های توزیع انرژی الکتریکی و نقاط مصرف عموماً نامتعادل می باشد. از جمله عوامل نامتعادلی ولتاژ می توان از توزیع نامتوازن بارهای تک فاز در شبکه سه فاز، امپدانس های نامتقارن سیم پیچی ترانسفورماتورها، بانک های ترانسفورماتوری با اتصالات ستاره باز و یا مثلث باز، جابجایی ناکامل خطوط انتقال قدرت، فیوزهای معیوب در بانک های خازنی و غیره نام برد. از مشکلات دیگر کیفیت ولتاژ شبکه، اعوجاج هارمونیکی ولتاژ می باشد. هارمونیک ها توسط بارها و دستگاه های غیر خطی تولید می گردد. شایان ذکر است که گستره وسیعی از تجهیزات غیرخطی وجود دارند که می توانند در نقاط مختلف به شبکه قدرت متصل گردند. بر اساس توضیحات فوق، بررسی عملکرد تجهیزات موجود در سیستم های قدرت در شرایط ولتاژی غیر ایده آل حائز اهمیت می باشد. موتورهای القایی سه فاز از تجهیزاتی است که بطور گسترده ای برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی در بخش های صنعتی، تجاری و خانگی به کار گرفته می شود بطوریکه امروزه استفاده از این نوع موتورها به دلایل فنی و اقتصادی حتی بیشتر از گذشته می باشد. شایان ذکر است که این ماشین ها برای کار تحت ولتاژهای سینوسی متعادل طراحی می گردند، با این حال، بیشتر آن ها بطور مستقیم به شبکه های توزیع الکتریکی متصل می گردند و در نتیجه وجود ولتاژهای نامتعادل و غیرسینوسی در تغذیه شان گریز ناپذیر می باشد. در این پایان نامه، آثار ولتاژهای نامتعادل و هارمونیک های ولتاژی بر عملکرد یک دستگاه موتور القایی سه فاز قفسه سنجابی با استفاده از روش اجزاء محدود مطالعه گردیده است. برای این کار، یک موتور القایی سه فاز با ولتاژ و توان نامی بترتیب 380 ولت و 2200 وات، در نرم افزار maxwell 12.1 شبیه سازی شده و آثار انواعی از ولتاژهای نامتعادل و همینطور تعدادی از ولتاژهای هارمونیکی (هارمونیک های پنجم، هفتم و یازدهم) بر عملکرد مدل شبیه سازی، بررسی گردیده است.

ژنراتورهای القایی با توجه به مزیتهای اقتصادی و فنی، کاربرد گستردهای در تولید انرژی الکتریکی بخصوص در نیرو گاههای بادی دارند. در سالهای اخیر، ژنراتورهای القایی دوسوتغذیه (dfig)، به دلیل انعطاف پذیری در کنترل وکاهش هزینه های مربوط به ادوات الکترونیک قدرت، مورد توجه بیشتری قرار گرفته و کاربرد آنها به سرعت در حال افزایش است. هدف این پایان نامه، ارائه روشی است که بتواند، در هنگام بروز خطا، با هدف نگه داشتن ژنراتور در مدار و عدم آسیب رسیدن به آن، عملکرد مطلوبی در کنترل ولتاژ و کنترل جریان های خطا را دارا باشد. به این ترتیب، این روش قادر خواهد بود در تغییرات پارامترهای خروجی سیستم، نظیر تغییرات بار، ولتاژ و یا بروز اتصال کوتاه، عملکرد مطلوبی را از خود نشان دهد. جهت بررسی عملکرد این روش، شبیه سازیها در محیط simulink نرم افزار matlab انجام شده است. در قسمت های الکتریکی مانند ژنراتور، خازن و ... از عناصر استاندارد این نرم افزار استفاده شده و بیشتر قسمت های کنتر لی با ترکیب بلوک های موجود و یا ایجاد بلوکهای جدید انجام شده است. به این ترتیب روش ارائه شده در این پایان نامه، مزایای حفاظت ژنراتور در حین خطا، کنترل ولتاژو جریان های خطا را خواهد داشت.

در حال حاضر منابع انرژی فسیلی به عنوان اصلی ترین منابع تأمین کننده انرژی بشر تلقی می گردند. اما با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی در جهان و آلودگی های محیط زیست توجه به تولید انرژی از طریق منابع انرژی تجدید پذیر و پاک امری اجتناب ناپذیر می باشد. انرژی خورشیدی از جمله سیستم فتوولتائیک یکی از گزینه های امید بخش پیش روی بشر در مقابل بحران انرژی است. سیستم های فتوولتائیک بازده نسبتاً پایین دارند و همچنین دارای مشخصه توان غیرخطی هستند. برای غلبه بر این مشکلات تکنیک ردیابی نقطه بیشنه توان پیشنهاد گردیده است. با توجه به اینکه شدت تابش خورشید و دمای محیط متغیر است، نقطه بیشینه توان از یک منحنی به سرعت به منحنی دیگری منتقل می شود. بنابراین کنترل کننده نقطه بیشینه توان به منظور کاهش نوسانات و اتلاف توان می بایست قادر باشد که هرچه سریع تر به این نقطه برسد. در میان روش های پیشنهاد شده استفاده از روش های هوشمند قابل توجه است. این روش ها در سال های اخیر بهبود یافته و جایگزین روش های متداول نظیر آشوب و مشاهده، هدایت افزایشی شده است. با توجه به طبیعت اکتشافی، تأثیرگذاری و سادگی، روش های کنترل فازی در سیستم های خطی و غیرخطی، نقش برجسته ای در ردیابی نقطه بیشینه توان در سیستم های فتوولتائیک دارند. با وجود قابلیت بالای سیستم های فازی اغلب آن ها دارای یک ایراد آشکار هستند. در واقع طراحی بیشتر کنترل کننده ها به روش سعی و خطا صورت پذیرفته است نه با استفاده از یک روش سیستماتیک. اما در این پایان نامه روش ردیابی نقطه بیشنه توان با استفاده از کنترل کننده هوشمند فازی ارائه شده است. نکته جدید استفاده شده در کنترل کننده فازی، استفاده از سه ورودی به جای دو ورودی و بکارگیری روش هوشمند است. پارامترهای این کنترل کننده با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت کاهش نوسانات توان حول نقطه بهینه پیشنهاد شده اند. در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی با یک کنترل کننده فازی متداول تحت شرایط متفاوت محیطی نظیر تغییر در شدت تابش و دما ارائه و مقایسه خواهند شد.

موتورهای الکتریکی جزو قدیمی ترین و اساسی ترین تجهیزات صنعت برق می باشند. در طی حضور این تجهیزات از سپیده دم پیدایش صنعت تاریخ ساز برق تا به امروز تحولات و دگرگونی های متعددی واقع شده است. در تمام این سالیان مسیر این تحولات در جهت بهبود شرایط عملکردی و همچنین کاهش قیمت ساخت جریان داشته است، هرچند سرعت بهبود این تغییر و تحولات تابع شرایط زمانی و اقتصادی جوامع ملل مختلف دنیا بوده است تا اینکه در سالیان اخیر با توجه به هزینه های بالای تولید انرژی در جهان، صرفه جویی و نیز کاهش تلفات تجهیزات به منظور افزایش بازده، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. لذا، گرایش به سمت خرید موتورهایی با اتلاف کمتر پیدا شده است. با توجه به مزایای مختلف موتورهای چند فاز نسبت به موتورهای معمول سه فاز از قبیل: کاهش جریان هر فاز استاتور بدون نیاز به کاهش ولتاژ، کاهش هارمونیک جریان لینک dc و همچنین افزایش قابلیت اطمینان آن، استفاده از این موتورها در سیستم-هایی از قبیل سیستم های رانش دریایی، خودروهای الکتریکی، سامانه های فضایی و ... رو به افزایش می باشد. علاوه بر آن موتورهای مغناطیس دائم به جهت سادگی طراحی، بازده و چگالی توان بالا، حجم و وزن کمتر، تلفات و نویز حداقل توجه محققان و صنعتگران را به سمت خود جلب نموده اند. به خاطر مزایای بارز این گونه موتورها، استفاده از آنها در کاربرد های فوق الذکر رو به گسترش است. از طرفی تولید کنندگان موتورهای الکتریکی به لحاظ اقتصادی تحت فشار بوده و باید طرح هایی ارائه دهند که کمترین بار اقتصادی را بر آنها تحمیل کند. اولین و مهم ترین جنبه در طراحی ماشین های الکتریکی کاهش حجم و وزن و متعاقباً افزایش چگالی توان و بازدهی این تجهیزات می باشد. به عبارتی با بهینه کردن ابعاد ماشین، نسبت به افزایش بهره وری اقدام می شود. این پایان نامه به تحلیل و طراحی بهینه موتور سنکرون مغناطیس دائم پنج فاز جهت کاربرد در زیر دریایی می پردازد. برای این منظور، موتور مزبور توسط الگوریتم بهینه سازی زنبور بهینه می گردد تا کمترین حجم و وزن و همچنین بهترین مشخصات عملکردی را داشته باشد. سپس توسط نرم افزار ansoft maxwellکه بر مبنای تحلیل اجزای محدود می باشد، موتور مزبور طراحی و شبیه سازی کامپیوتری می گردد، به صورتی که هر گونه اطلاعات لازم در مورد کمیات و مشخصات عملکردی موتور را در اختیار می گذارد. این روش که سابقه چند ده ساله در علوم مهندسی دارد، بسیار دقیق و کارآمد است و در این چند ساله استفاده از آن رشد چشمگیری داشته است که این خود کارایی آن را اثبات می کند. در نهایت با تطبیق و تحلیل اطلاعات به دست آمده از الگوریتم بهینه سازی و تحلیل اجزای محدود، نسبت به ساخت یک نمونه آزمایشگاهی از موتور سنکرون مغناطیس دائم پنج فاز اقدام می گردد.

آزمون های غیرمخرب در کشور ما مانند سایر کشورها در صنایع مختلف به منظور بازرسی سیستم ها و تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. لوله های مبدل حرارت از تجهیزاتی هستند که به منظور انتقال حرارت در نیروگاه ها، پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی به کار می روند. این لوله ها باید به طور متناوب از سیستم خارج و به منظور پیش گیری از وجود هر گونه نشت مورد بازرسی قرار گیرند. آزمون جریان گردابی یکی از روش های غیرمخرب می باشد که با استفاده از اصول الکترومغناطیس به بازرسی این لوله ها می پردازد. سامانه هایی که در کشور ما برای انجام این آزمون ها استفاده می شوند، اغلب در خارج کشور تولید می شوند و نمونه داخلی این سامانه ها بسیار کم می باشد. در این پایان نامه نحوه طراحی و ساخت سامانه آزمون جریان گردابی به منظور بازرسی لوله های مبدل حرارت تشریح می شود. یک نمونه لوله مسی و یک نمونه لوله فولاد زنگ نزن در این پایان نامه مورد بازرسی قرار می گیرد و برای هرکدام از لوله ها، یک نمونه سامانه با توجه به ابعاد و مشخصات لوله ساخته شده است. در فصل اول، تعریف جامعی از آزمون های غیرمخرب، اهداف، کاربردها و روش های مختلف این آزمون ها ارائه می شود. در این پایان نامه، از آزمون جریان گردابی به عنوان یکی از روش های بازرسی غیرمخرب لوله های مبدل حرارت استفاده می شود و در فصل دوم اصول آزمون جریان گردابی مورد بحث قرار می گیرد. الگوریتم طراحی سامانه بازرسی و معادلات موجود در بازرسی لوله های مبدل حرارت در فصل سوم بیان می شوند. همچنین در این فصل از الگوریتم های تکاملی به منظور طراحی بهینه ابعاد و مشخصات سامانه مورد نظر استفاده می گردد. بازرسی دو نمونه لوله با استفاده از سامانه طراحی شده در آزمایشگاه انجام شده است و نتایج آن در فصل چهارم ارائه می شود. همچنین در این فصل سامانه با استفاده از تحلیل اجزای محدود (fea) و نرم افزار maxwel 2d شبیه سازی شده ونتایج آن با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه می گردد. در نهایت پایان نامه با بیان نتیجه گیری در فصل پنجم پایان می یابد.

موتورهای مغناطیس دائم از نظر جهت شار تولیدی به دو گروه موتورهای مغناطیس دائم شار شعاعی (rfpm) و موتورهای مغناطیس دائم شار محوری (afpm) تقسیم می شوند. afpm ها در مقایسه با rfpm ها نسبت گشتاور به اینرسی بالاتر و پاسخ گشتاور سریع‏تری دارند. دو روش کلی برای کنترل موتورها وجود دارد که عبارتند از کنترل میدان جهت داده شده (foc) و کنترل مستقیم گشتاور (dtc). تا کنون تلاش‎‏های زیادی برای بهبود این روش ها انجام شده است که کنترل پیشگویانه از جمله این روش‏ها می باشد. بعلاوه در سال های اخیر مبدل های ماتریسی به دلیل مزایایی نظیر عدم وجود خازن، شکل موج ورودی و خروجی سینوسی و قابلیت کنترل توان راکتیو به عنوان جایگزین مناسبی برای اینورترهای منبع ولتاژ مطرح شده‏اند. هدف این پایان نامه ارائه روشی برای کنترل پیشگویانه گشتاور، شار و توان راکتیو ورودی موتور سنکرون مغناطیس دائم شار محوری با استفاده از مبدل ماتریسی می باشد. برخلاف روش معمول کنترل مستقیم گشتاور موتورهای مغناطیس دائم که فقط از 18 بردار ولتاژ غیر صفر مبدل ماتریسی که دارای جهت ثابتی می‏باشند برای کنترل ماشین استفاده می شود، در روش پیشگویانه از تمامی 27 بردار ولتاژ مبدل ماتریسی که شامل بردارهای ولتاژ صفر، بردارهای ولتاژ گردان و بردارهای ولتاژ با جهت ثابت می باشد، برای کنترل ماشین استفاده می گردد که این امر به افزایش سرعت پاسخ گشتاور، کاهش ریپل شار و گشتاور و کاهش توان راکتیو ورودی منجر خواهد شد. در این پایان‏نامه در فصل اول و سوم به معرفی afpm و مبدل ماتریسی می‏پردازیم و روابط حاکم بر آن‏ها را بیان می‏کنیم. در فصل دوم برخی روش‏های که تا کنون برای کنترل این نوع موتورها ارائه شده است را مورد بررسی قرار می‏دهیم. در فصل چهارم نیز روش کنترل پیشگویانه پیشنهادی بیان شده و الگوریتم لازم برای پیاده سازی این روش ارائه می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار matlab 2010 که عملکرد مطلوب این روش را نشان می‏دهد نیز در فصل پنجم ارائه شده است.

با توجه به مزایای موتورهای چند فاز نسبت به موتورهای سه فاز از قبیل کاهش دامنه گشتاور ضربانی و افزایش قابلیت اطمینان، کاربرد این موتورها در صنایعی مانند خودروهای هیبرید، سیستم رانش سامانه های دریایی و فضاپیماها که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند، رو به افزایش است. بنابراین مساله کنترل این موتورها بسیار حائز اهمیت می باشد. یکی از روش های کنترل موتورها، روش کنترل مستقیم گشتاور می باشد. در این پایان نامه به روش کنترل مستقیم گشتاور مبتنی بر جدول سوئیچینگ، بر روی موتور مغناطیس دائم پنج فاز پرداخته می شود. باید توجه شود که این روش که در مقالات گذشته انجام شده است، دارای دو ایراد اساسی می باشد. اول ریپل بالای شار و گشتاور می باشد و دومین ایراد آن وجود هارمونیک های فرکانس پایین در ولتاژ و جریان استاتور می باشد. در این پایان نامه از یک مبدل ماتریسی سه فاز به پنج فاز برای تغذیه موتور استفاده می شود. مبدل ماتریسی نسبت به اینورترهای منبع ولتاژ دارای مزایایی از قبیل قابلیت تنظیم ضریب توان ورودی تا عدد یک ، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت، شکل موج های با کیفیت بسیار بالا در ورودی و خروجی، و همچنین نداشتن خازن در باس dc و در نتیجه حجم کمتر می باشد. با توجه به کاربرد خاص موتورهای چند فاز که در بالا اشاره شد، کاهش حجم درایو این موتورهای مساله مهمی می باشد. در نتیجه استفاده از مبدل ماتریسی امری منطقی می باشد. علاوه براین مبدل های ماتریسی دارای تعداد بردار ولتاژ بیشتری در خروجی می باشند که از این بردارهای بیشتر برای کاهش ریپل شار و گشتاور استفاده می شود. همچنین یک جدول سوئیچینگ ارائه می گردد که با استفاده از آن هارمونیک شدید جربان استاتور حذف می شود. بنابراین می توان گفت هدف این پایان نامه، کاهش حجم درایو و افزایش قابلیت اطمینان آن، کاهش ریپل شار و گشتاور و حذف هارمونیک جریان می باشد.

موتورهای الکترکی بعنوان سیستم محرکه اصلی صنایع از تجهیزات مورد استفاده در لوازم خانگی گرفته تا صنایع پیشرفته نظیر هوافضا (از جمله موشک، هواپیمای بدون سرنشین، جت، ربات ها و ....)، همواره در حال تغییر و تحول هستند. طراحی هر نوع ماشین الکتریکی با هدف خاصی صورت گرفته و در نهایت طراح به دنبال این است تا نتایج حاصل طراحی جوابگوی نیاز مورد نظر بوده و از نظر مشخصه های خروجی و راندمان بهینه باشد. از بین انواع مختلف موتورهای الکتریکی، موتور سنکرون مغناطیس دائم (pmsm) بخاطر داشتن مزایایی از قبیل: ساختار ساده، هزینه تولید پایین، فشردگی و چگالی شار بالا، تلفات کم و عملکرد خوب سیستم درایو در بسیاری از کاربرد های صنعتی، نیرو محرکه زیر دریایی، ماشین های cnc، رباتیک و سیستم های تولید اتوماتیک در صنعت استفاده می شوند. از سوی دیگر، می توان سرعت موتور سنکرون را از طریق تغییر فرکانس میدان مغناطیسی دوار که سرعت سنکرون نامیده می شود کنترل نمود. در دهه های اخیر تلاش های زیادی توسط محققین جهت دستیابی به روش مناسب جهت بهینه سازی انواع ماشین های الکتریکی صورت پذیرفته است که منجر به ابداع روش هایی همچون الگوریتم زنبور، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم اجتماع ذرات و.... شده است. همچنین از مدل سازی به روش اجزاء محدود به عنوان یک مدل ریاضی بجای ساخت یک نمونه واقعی که از لحاظ هزینه ارزانتر و زمان کمتری می برد استفاده می شود. روش اجزاء محدود علی رغم حجم محاسباتی زیاد، از دقت بالاتری برخوردار می باشد. این روش از معادلات میدان جهت مدل سازی سیستم های فیزیکی استفاده می کند. در این پایان نامه به تحلیل و طراحی بهینه موتور سنکرون سه فاز مغناطیس دائم جهت کاربرد در سامانه های فضائی پرداخته می شود. در ابتدا مشخصات مربوط به موتورهای مورد کاربرد در صنایع هوافضا مورد بررسی قرار گرفته و سپس روابط مربوط به طراحی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و موتور موردنظر توسط الگوریتم زنبور بهینه می گردد تا کمترین حجم و همچنین بیشترین بازده و چگالی توان را داشته باشد. به عبارتی با بهینه کردن ابعاد ماشین (از جمله قطر استاتور، طول آهنربا، قطر روتور، طول شکاف هوایی و ....) و در نظر گرفتن محدودیت های سیم پیچی، نسبت به افزایش راندامان و کاهش وزن اقدام می شود. همچنین مدل سازی دقیق خواص حرارتی یک موتور الکتریکی نیز کاملا به ابعاد موتور حساس است. پس از بهینه سازی، توسط تحلیل اجزای محدود (fea)، به بررسی جنبه های تحلیل مغناطیسی و حرارتی موتور پرداخته می شود. در نهایت مقایسه بین نتایج به دست آمده از تحلیل اجزای محدود با الگوریتم های بهینه سازی کارائی روش ارائه شده را تائید می نماید.

این پایان نامه به معرفی یک سیستم فتوولتائیک با ردیابی نقطه بیشینه توان متصل به شبکه سه فاز می پردازد. الگوریتم رد یابی نقطه ی بیشینه توان برای بدست آوردن توان ماکزیمم تحت شرایط مختلف تابش و دما برای سیستم فتوولتائیک به کار برده شده است. استراتژی کنترل بر پایه تئوری توان راکتیو لحظه ای و کلید زنی اینورتر بر اساس روش هیسترزیس تطبیقی می باشد. مطابق این استراتژی زمانی که تابش وجود ندارد(در طول شب) اینورتر به جبران سازی هارمونیک جریان و توان راکتیو بارهای غیر خطی می پردازد. در طول روز و زمانی که تابش خورشید وجود دارد سیستم علاوه بر عملکرد قبلی همزمان ماکزیمم توان اکتیو قابل استحصال از سیستم فتوولتائیک را نیز به شبکه تزریق می کند . نتایج شبیه سازی توسط نرم افزار matlab/simulink نشان دهنده موفقیت آمیز بودن این سیستم در تزریق توان ماکزیمم سیستم فتوولتائیک به شبکه در شرایط متغیر تابش و دما و همچنین جبران سازی هارمونیک جریان و توان راکتیو بارهای غیر خطی می باشد.

در سال های اخیر با کاهش منابع انرژی های فسیلی و مضرات آنها نسبت به محیط زیست توجه نسبت به منابع انرژی های تجدید پذیر بیشتر شده است. انرژی بادی به عنوان یکی از انرژی های جایگزین می باشد که توسط توربین بادی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. اگر چه سیستم توربین بادی در مقایسه با سیستم خورشیدی هزینه نصب کمتری دارد، با این حال با بکارگیری مبدل های قدرت مناسب، به نحوی که به ازای تغییرات سرعت باد توان کسب شده ماکزیمم باشد، هزینه سیستم کاهش بیشتری پیدا خواهد کرد. سیستم های سرعت متغییر 20 الی 30 درصد انرژی بیشتر نسبت به سیستم های سرعت ثابت تحویل می دهند. در ضمن باعث کاهش نوسان توان و بهبود عرضه توان راکتیو می شوند. دستیابی به حداکثر توان از توربین بادی و تحویل انرژی مناسب به شبکه دو هدف مهم در سیستم های توربین بادی می باشد. این پایان نامه به معرفی یک سیستم بادی با ردیابی نقطه بیشینه توان متصل به شبکه سه فاز می پردازد. الگوریتم رد یابی نقطه ی بیشینه توان برای بدست آوردن توان ماکزیمم تحت سرعت های مختلف باد برای سیستم توربین بادی به کار برده شده است. اتصال سیستم توربین بادی به شبکه توسط اینورتر منبع ولتاژ انجام می شود. تزریق توان سیستم توربین بادی ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به شبکه به گونه ای است که علاوه بر جبران توان راکتیو بار قادر به تزریق توان ماکزیمم سیستم توربین بادی به شبکه می باشد. الگوریتم کنترلی بر پایه تئوری توان راکتیو لحظه ای و کلید زنی اینورتر بر اساس روش هیسترزیس تطبیقی می باشد تا مشکل فرکانس کلیدزنی متغیر روش هیسترزیس با باند ثابت را برطرف کرده و توانایی تولید فرکانس کلیدزنی ثابت را دارا باشد. نتایج شبیه سازی توسط نرم افزار matlab/simulink نشان دهنده موفقیت آمیز بودن این سیستم در تزریق توان ماکزیمم سیستم بادی به شبکه در شرایط متغیر سرعت باد می باشد.

تحقیقات نشان داده است که 13درصد توان تولیدی در نیروگاه ها به صورت تلفات در سیستم های توزیع تلف می‏گردد و با افزایش روزافزون مصرف کننده ها پروفایل ولتاژ افت می‏کند و حتی پایین تر از مقدار قابل قبول می‏رسد. همچنین میزان تقاضا برای انرژی الکتریکی روز به روز در حال افزایش می‏باشد که برای تامین انرژی آنها باید تجهیزات کنونی را به روز نمودکه چنین کاری نیازمندصرف بودجه عظیم می‏باشد. در چنین شرایطی ورود dg نقش مهمی را در شبکه ایفا نمود.dg ها منابع تولید انرژی کوچکی هستند که در نزدیکی محل مصرف کننده ها نصب می‏گردند. همچنین با جبران توان راکتیو به وسیله نصب خازن های موازی در شبکه می توان باعث کاهش تلفات، تنظیم ولتاژ و تصحیح ضریب قدرت در سیستم های توزیع گشت. دستیابی به این ویژگی ها به شدت بستگی به انتخاب مکان و اندازه مناسب dg و خازن دارد و انتخاب نادرست آنها باعث بدتر شدن تلفات و پروفایل ولتاژ و هارمونیک می‏گردد. در بسیاری از کارهایی که در زمینه مکان یابی خازن ها انجام گرفته است تمامی بارهای متصل به سیستم را خطی در نظر گرفته اند که امروزه با رشد روز افزون ادوات الکترونیک قدرت چنین فرضی موجب دور شدن از فضای واقعیت می شود. نباید از نقش بارهای غیر خطی که مهمترین ویژگی آن ها تولید هارمونیک و آلوده کردن شبکه می باشد غافل شد. مخصوصا به علت ماهیت رفتاری خاص خازن که در هارمونیک ها امپدانس کمی از خود نشان می دهد و مسیری ایده آل برای جاری شدن جریان های هارمونیکی فراهم می کند و در مواردی با به وجود آوردن رزونانس، جریان و یا ولتاژ های هارمونیکی را چندین برابر تقویت نموده و آسیب هایی جدی به تجهیزات وارد می سازد. بنابراین باید نقش بارهای غیر خطی را در مکان یابی خازن ها کاملا جدی در نظر گرفت و هرگونه غفلت از این امر ممکن است به مکان یابی اشتباه بیانجامد. منابع تولید پراکنده معمولا توسط ادوات الکترونیک قدرت (کانورتر) به سیستم های توزیع متصل می گردند. این کانورترها را طوری طراحی می کنند که خروجی منبع یک موج تقریبا سینوسی کامل باشد و موجب انتشار هارمونیک در سیستم نگردد. اما امروزه سعی می کنند از ویژگی تولید هارمونیک این کانورترها استفاده بهینه ای کنند. به این صورت که با طراحی سیستمی کنترلی در این کانورترها، هارمونیک هایی را تولید کنند که با هارمونیک های بار از لحاظ دامنه برابر اما از لحاظ زاویه 180 درجه اختلاف داشته باشند و به این ترتیب موجب حذف هارمونیک ها گردند. در این پایان نامه از الگوریتم اصلاح شده pso که dpso نام دارد و مناسب مسایل گسسته می باشد برای مکان یابی بهینه خازن ها و منابع تولید پراکنده استفاده شده است. از سیستم 33 باس ieee به عنوان سیستم نمونه استفاده شده است و مکان خازن ها و منابع تولید پراکنده به گونه ای تعیین می شوند تا تلفات و اعوجاجات هارمونیکی سیستم کاهش یافته و پروفایل ولتاژ در سیستم بهبود یابد. در این پایان نامه از 4 حالت استفاده شده است. در 2 حالت فقط بارهای خطی در نظر گرفته شده است و در 2 حالت علاوه بر بارهای خطی بارهای غیر خطی نیز در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه از سیستمی در اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه استفاده شده است که به سیستم تزریق هارمونیک معروف بوده و موجب تعدیل هارمونیک در شبکه توزیع می شود.

طی چند دهه اخیر، به دلیل افزایش تقاضای انرژی و همچنین افزایش مشکلات زیست محیطی ، انرژی های تجدید پذیر در حال جایگزینی با منابعی همچون سوخت های فسیلی می باشند که از سالیان دور برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه 68 درصد کل انرژی الکتریکی به واسطه سوخت های فسیلی تولید می شود. انرژی باد یکی از مهمترین منابع انرژی تجدید پذیر می باشد که در محدوده وسیعی برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم توربین های بادی به دو نوع سرعت ثابت و سرعت متغیر تقسیم می شود. در توربین های بادی سرعت ثابت پوشش کاملی از سرعت های مختلف باد صورت نمی گیرد. پیشرفت های الکترونیک قدرت استفاده از توربین های بادی سرعت متغیر را امکان پذیر کرده است. ژنراتورهای متصل به توربین های بادی سرعت متغیر می توانند بدون حضور جعبه دنده به توربین بادی متصل شوند. توربین های بادی سرعت متغیر بدون جعبه دنده در مقایسه با سیستم با جعبه دنده دارای ویژگی هایی می باشند که می توان به مواردی همچون کاهش اندازه کلی سیستم، کاهش هزینه نصب و نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان سیستم اشاره کرد. ابعاد یک ماشین الکتریکی به طور عمده تحت تاثیر سرعت نامی آن می باشد به طوریکه با کاهش سرعت نامی ماشین ابعاد آن افزایش می-یابد. ژنراتورهای متصل به توربین های بادی سرعت متغیر بدون جعبه دنده به دلیل سرعت نامی پایین ابعاد بزرگتری خواهند داشت. بنابراین راندمان این ژنراتورها پایین می باشد. یکی از راه های کاهش تلفات و افزایش راندمان در سیستم توربین های بادی بدون جعبه دنده استفاده از ژنراتور آهنربای دائم می باشد. در این ژنراتورها فوران مغناطیسی مورد نیاز از طریق ماده آهنربا دائم تامین می شود لذا سیم پیچی تحریک در این ماشین ها قابل حذف می باشد. قابلیت اطمینان بالا و افزایش راندمان از جمله ویژگی-های این ژنراتورها می باشد. بنابراین بهینه سازی طراحی این ژنراتورها به منظور بهبود کارایی آن ها حائز اهمیت می باشد. آنچه که از تمامی ماشین های الکتریکی انتظار می رود راندمان بالا و هزینه پایین ساخت آن ها می باشد. گزینه دیگری که حائز اهمیت است بالا بودن چگالی توان یا همان نسبت توان خروجی به حجم ماشین است به عبارت دیگر ما در پی طراحی ژنراتوری هستیم که در یک توان ثابت حجم کمتری نسبت به نوع مشابه خود داشته باشد. بنابراین آنچه که در این پایان نامه به عنوان طراحی بهینه به دنبال آن هستیم، کاهش تلفات، هزینه ساخت و حجم کلی ژنراتور آهنربا دائم به منظور کاربرد در توربین-های بادی سرعت متغیر می باشد. برای رسیدن به هدف موردنظر ابتدا روابط حاکم بر طراحی ژنراتور آهنربا دائم مورد بررسی قرار گرفته و استخراج شده اند. سپس از الگوریتم بهینه سازی فاخته استفاده شده است تا متغیرهای طراحی در یک محدوده مناسب از پیش تعیین شده بهینه یابی شوند. به منظور رسیدن به یک طراحی مناسب برای ژنراتور از توابع هدف مختلفی در فرآیند بهینه-سازی استفاده شده است. توابع هدف به صورت تک منظوره و چند منظوره تعریف شده اند. مشاهده خواهد شد که بهینه سازی همزمان راندمان، هزینه ساخت و حجم کلی ژنراتور منجربه طراحی مناسب برای ژنراتور می شود. صحت و اعتبار طراحی بهینه انجام شده از طریق تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه بین نتایج طراحی بهینه و نتایج شبیه سازی نشان دهنده دقت بالای طراحی انجام شده می باشد.

با توجه به اینکه شدت تابش خورشید و دمای محیط متغیر است، نقطه بیشینه توان با تغییر شرایط محیطی تغییر می کند لذا برای دریافت توان بیشینه باید اندازه بار تغییر کند که این امر عملاً امکان پذیر نمی باشد، برای غلبه بر این مشکل یک بخش واسطه در نظر گرفته می شود تا به وسیله آن به ازای بار ثابت و شرایط محیطی متفاوت از بیشترین ظرفیت ماژول بهره برداری شود.این بخش واسطه، یک مبدل dc/dc است که با توجه به نظر طراح می تواند افزاینده، کاهنده یا افزاینده-کاهنده باشد. در این پایان نامه به طراحی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی مبدل بوست به منظور ردیابی بیشینه توان در سیستم فتوولتائیک می پردازیم. در این پایان نامه علاوه بر ساخت،برای تست گرفتن و مشاهده و مقایسه نتایج عملی با شبیه سازی از یک حلقه کنترلی جریان برای ایجاد مدلاسیون پهنای پالس استفاده شده که سیگنال ورودی این حلقه کنترلی با سیگنالی که از یک الگوریتمی که از ولتاژ و جریان خروجی پنل نمونه گیری می کند،مقایسه می شود. این الگوریتم از روی مشخصه ماژول فتوولتائیک تشکیل می شود