همه شرکت های برق، این روزها نگران نرخ بالای خرابی ترانسفورماتور های توزیع در حال کار هستند. به دلیل تعدد ترانسفورماتور های توزیع و استفاده در نقاط مختلف و بعضاً دور از دسترس، اعمال سرویسهای تعمیر و نگهداری دوره ای منظم به راحتی امکانپذیر نمی باشد و این باعث می گردد تا ترانسفورماتور هائی که در معرض تنش های قویتری قرار گرفته اند و یا از سرویس و نگهداری مناسبی برخوردار نمی باشند پس از مدت نسبتاً کوتاهی معیوب گردیده و از مدار خارج گردند. روش های معمول ارزیابی شرایط که برای ترانسفورماتور های قدرت کاربرد دارند نیز برای ترانسفورماتور های توزیع مقرون به صرفه نیستند. علاوه بر این، با اینکه افزایش نرخ خرابی ترانسفورماتور توزیع، نگرانی بزرگ همه شرکتهای توزیع برق می باشد، دراکثر موارد علل خرابی ها، تحلیل نمی شود. درحالیکه از تحلیل خرابی های ترانسفورماتورهای برکنار شده و گردآوری آن بانک اطلاعاتی مفیدی حاصل می شود. در اینجا سعی شده است با اندازه گیری و تحلیل پارامترهایی که اندازه گیری آنها برای ترانسفورماتورهای توزیع دارای توجیه اقتصادی است، بررسی وضعیت ترانسفورماتورهای توزیع صورت گیرد. در این پایان نامه ابتدا انواع خرابی های ترانسفورماتور به همراه دلایل ایجاد آن ذکر شده سپس رابطه عمر ترانسفورماتور با میزان دما و بارگیری آن توضیح داده می شود. پس از آن تحلیل آماری ترانسفورماتور های معیوب ارائه می شود و سپس چگونگی ساخت دستگاه مانیتورینگ شرح داده می شود. در ادامه، داده های ثبت شده برای هر یک از ترانس های نمونه تحلیل شده و پس از آن مدل حرارتی ترانسفورماتور به دست می آید. در نهایت از مدل حرارتی برای بررسی وضعیت ترانس های نمونه استفاده می شود.

توربین های بادی که معمولا مجهز به ژنراتور القایی می باشند، به عنوان یکی از مهمترین انواع تولیدات پراکنده، امروزه در سطح وسیعی برای تولید توان الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته اند. وابسته بودن توان اکتیو تولیدی و توان راکتیو مورد نیاز آنها به سرعت باد از جمله چالش های بسیار مهمی است که مخصوصا به هنگام استفاده از آنها در میکروشبکه، اهمیت ویژه ای می یابد. هدف از این پایان نامه استفاده از قابلیت ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (dfig) در تامین توان راکتیو و کنترل ولتاژ میکروشبکه در حالت عملکرد مستقل از شبکه می باشد. بدین منظور، با مروری بر مباحثی نظیر مدیریت توان راکتیو در سیستمهای قدرت، مفهوم میکروشبکه و سیستم های تبدیل انرژی باد، یک میکروشبکه شامل توربین بادی مجهز به dfig طراحی شده و عملکرد آن در برابر اختلالات متعددی نظیر جزیره ای شدن، خروج ناگهانی توربین بادی، تغییر در سرعت باد و تغییرات بار، شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهده ی اهمیت کارکرد dfig در حالت کنترل ولتاژ و همچنین قابلیت میکروشبکه در حفظ پایداری خود به هنگام بروز تغییرات اعمال شده است. برای پیدا کردن پارامترهای مناسب کنترل کننده ی ولتاژ dfig، مدل خطی سازی شده ی کنترل توان راکتیو میکروشبکه ی ایزوله بر اساس تاثیر عدم تعادل تولید و مصرف توان راکتیو بر ولتاژ سیستم بدست آمده است. سپس با استفاده از مدل فضای حالت و با سه روش مختلف زیگلر-نیکولز (z-n)، الگوریتم بهینه ساز ذرات جمعی (pso) و حل نامساوی های ماتریسی خطی (lmi)، پارامترهای کنترل کننده حاصل شده است. نتایج نشان می-دهد که میکروشبکه با استفاده از پارامترهای بدست آمده از حل lmi دارای دینامیک ولتاژ بهتر و فراجهش جریان روتور dfig کمتری بوده و می تواند تغییر در توان راکتیو بار را بطور پیوسته تامین نماید.

امروزه موتورهای القایی ac، متداولترین نوع موتور مورد استفاده در صنعت می باشند. تقریباً 90 درصد موتورهای مورد استفاده در صنعت، موتور القایی می باشد. این موتورها در قالب موتورهای تک فاز و یا چندفاز و در محدوده توان های خروجی از چند وات تا چند هزار وات، مورد استفاده قرار می گیرند. ترکیب درایو تنظیم کننده سرعت (asd ) به همراه موتور القایی، سیستمی با بازدهی بالا را فراهم می-کند که می تواند برای محدوده وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین استفاده از این سیستم ها به علت بازدهی بالای این ماشین ها، به سرعت رو به افزایش است. مبدل های مدرن، از تکنیک مدولاسیون پهنای باند (pwm ) برای ایجاد فرکانس های متغیر در شکل موج ولتاژ ac استفاده می کنند. این ولتاژهای ac با فرکانس های متغیر برای کنترل درایو مورد استفاده قرار می گیرند. درایوهای اینورتر نوع pwm نسبت به تکنولوژی های گذشته نظیر اینورترهای ولتاژ متغیر(vvi ) و اینورترهای منبع جریان (csi )، قابلیت کنترلی بیشتری را فراهم می کنند. همچنین این تجهیزات راندمان انرژی را به میزان 50% افزایش داده و همچنین ضریب توان و دقت پروسه را نیز بهبود بخشیده و همچنین مزایایی دیگر نظیر راه اندازی نرم را به همراه دارند[ ]. در یک ماشین چرخان الکتریکی، سیم پیچی استاتور شامل عایق رشته ، دور ، جداره زمین شده می باشد. این عایق ها شامل ترکیبی از مواد آلی و معدنی می باشد. عایق جداره زمین شده، یا عایق شیار، معمولاً ترکیبی از ورقه های اپوکسی-میکا روی پوششی از فایبرگلاس است که سیم پیچی را از هسته استاتور جدا می کند. عایق دور در استاتورها معمولاً دارای روکشی آلی از پلی ایمید می باشد. در سیم پیچی هایی که در آنها عایق رشته و دور از یکدیگر جدا می باشد، عایق دور معمولاً نوار میکا- کاغذی غنی شده رزینی می باشد. معمولاً این نوار شامل تکه های کوچک پولکی از جنس میکا، متصل شده به یک نوار فایبرگلاس می باشد که در نهایت به دور رشته های مس عایق شده پیچانده می-شوند[ و ]. در ماشین های ولتاژ متوسط (بیشتر از 1000 و کمتر از 13800 ولت)، که در آنها از کویل استاتور سیم پیچی شکل داده شده استفاده می شود، سیستم عایقی به مراتب پیچیده تر از نوع سیم پیچی اتفاقی (ماشین های با ولتاژ کمتر از 1000 ولت) می باشد. همچنین در عایق های جداره زمین شده، علاوه بر استفاده از نوار با پولک های میکا که ترکیب شده با پلی استر رزین یا اپوکسی رزین می باشند، سیستم عایقی کویل شامل روکش نیمه هادی در بخش شیار می باشد. همچنین روکش های ویژه دیگری به منظور کاهش ملایم استرس الکتریکی در بخش انتهایی شیار مورد استفاده قرار می گیرد.

در سالهای اخیر، مطالعات در مورد پیل های سوختی به دلیل اینکه منابع انرژی تمیز و کارآیی برای الکتریسیته هستند و موارد استفاده زیادی در حمل و نقل وکارکردهای ساکن دارند، افزایش یافته است. این پایان نامه یک از مهم ترین مسائل حضور تولیدات پیل سوختی در سیستم های قدرت- تاثیر آن بر روی پایداری گذرای سیستم قدرت، زمانی که متصل با سیستم تولید توان سنتی عمل می کند- را بررسی می نماید. در ابتدا در مورد پیل سوختی، انواع آنها و مشخصات عملکردی آنها بحث شده است. در میان انواع پیل سوختی موجود از مدل sofc به دلیل یک سری از مزایا در مقایسه با انواع دیگر استفاده شده و بطور کامل مدلسازی و ساختمان آن توضیح داده شده است. توان تولیدی پیل سوختی dc است بنابراین برای اینکه به شبکه قدرت وصل شود نیاز به یک سری مبدل الکترونیک قدرت می باشد که توان مطلوب شبکه را فراهم نماید که نحوه کار این مبدل ها و کنترل آنها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در اینجا هدف اصلی بررسی تاثیر پیل سوختی بر روی پایداری گذرای ژنراتور سنکرون است، لذا مدل سازی ژنراتور سنکرون ارائه شده است. برای مطالعه تاثیر پیل سوختی بر روی پایداری گذرای سنکرون، از یک میکروشبکه نمونه استفاده می شود. این میکروشبکه شامل چندین منبع تولید کننده می باشد که در ابتدا همه آنها همه ژنراتورهای سنکرون می باشد. سپس به جای دو عدد از ژنراتورهای سنکرون، دو واحد پیل سوختی با توانی معادل با ژنراتور سنکرون جایگزین می شود. در مرحله بعد تعداد پیل های سوختی جایگزین شده با ژنراتورهای سنکرون به 4 واحد می رسد. نتایج شبیه سازی که با استفاده از نرم افزار مطلب انجام شده است، نشان می دهد که با حضور پیل سوختی پایداری گذرای ژنراتور سنکرون بدتر می شود و هر چه تعداد واحدهای پیل سوختی درشبکه زیادتر باشد، پایداری گذرای ژنراتور سنکرون به هنگام بروز خطا کمتر می شود. نتایج شبیه سازی هم چنین موید این مطلب است که پایداری گذرای ژنراتور سنکرون در شبکه ای که توان تولیدی همه ژنراتورهای سنکرون یکسان است نسبت به شبکه معادلی که دارای ژنراتورهای با توان تولیدی متفاوتی است، کمتر است.

نرم افزار اجزای محدود “opera” برای محاسبه ی رفتار حالت پایدار موتورهای با کموتاسیون الکتریکی استفاده گردیده چندین فایل برنامه جهت این امر تولید شده است.با وجود اینکه رفتار حالت گذرای ماشین ها به وسیله ی روشهای عددی به صورت موثرتری نسبت به نرم افزارهای اجزای محدود تحلیل می گردند اما پارامترهای مورد نیاز برای مدل های تحلیلی باید توسط این نرم افزارها به دست آید. در این پروژه یک روش شناسایی پارامتر برای موتورهای کموتاسیون الکتریکی بر روی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک اجرا می گردد.در این روش روتور با یک میدان هارمونیکی متناوب تحریک شده و پاسخ هارمونیکی آن به دست می آید.برای دستیابی به این هدف یک برنامه موجود برای تحلیل مو تورهای کموتاسیون در “opera”باید برای محاسبه ی پارامترهای مدار معادل روتور بهینه سازی و تکمیل گردد.

استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر بدلیل توجیه اقتصادی، سازگاری آن با محیط زیست و عدم آلاینده بودن روز به روز در حال افزایش می باشد. ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه به طور گسترده در سیستم های انرژی بادی استفاده می شوند. پارامترهای ماشین الکتریکی معمولا با گذشت زمان و به علت تغییر در شرایط کاری ماشین مانند تغییر در دمای ماشین و اشباع مغناطیسی تغییر می کنند. بنابراین در چنین شرایطی استفاده از کنترل هایی به منظور پایداری و بهبود عملکرد سیستم در برابر تغییرات پارامترها و دیگر نامعینی-های سیستم لازم و ضروری است. این پروژه با هدف کنترل توان اکتیو و راکتیو ژنراتور القایی دو سو تغذیه در حضور تغییرات پارامتری سیستم با استفاده از روش کنترل برداری با کنترلر مقاوم h? ارائه شده است. به همین منظور، پس از معرفی مدل فضای حالت سیستم، مدلسازی سیستم همراه با نامعینی انجام شده است. سپس کنترلر مقاوم h? با استفاده از روش حساسیت مخلوط برای کنترلر جریان مبدل سمت روتور طراحی شده و در پایان نتایج عملکرد کنترلر مقاوم و نیز مقایسه آن با روش کنترلر برداری کلاسیک و کنترل مستقیم توان ارائه شده است.

همراه با گسترش جوامع امروزی، ظهور خودروهای هیبریدی نقطه عطفی در کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی به شمار می رود، بطوریکه این خودروها می توانند با به همراه داشتن یک منبع ذخیره ساز با قابلیت شارژ مجدد از هر خروجی الکتریکی، علاوه بر کاهش مصرف سوخت ، در زمینه های پشتیبانی و تزریق انرژی به شبکه سراسری موثر واقع شوند. این پایان نامه تحقق چنین امری را با معرفی یک واسط دوطرفه بین شبکه و خوردو هیبریدی بررسی می نماید. ساختار شارژر مجتمع بر اساس استفاده از سیم پیچ های استاتور ماشین سنکرون مغناطیس دائم به جای بهره گیری از سیم پیچ های اضافی در مدار، طراحی و ارائه شده است. این شارژر قادر به عملکرد با ضریب توان واحد می باشد بطوریکه عملکرد دوطرفه برای کاربردهای انتقال توان از خودرو به شبکه میسر می باشد. همچنین در این پروژه با بدست آوردن معادلات مدل و انجام شبیه سازی در محیط simulink/matlab، مدلی از سیستم مورد نظر بدست آمده و با اعمال روش کنترلی جهت گیری ولتاژ خواهیم دید که سوئیچینگ یکسوکننده و ولتاژ لینک dc با راحتی قابل کنترل می باشد. نتایج حاصله نیز به همراه تست پایداری به مجموعه اضافه شده است تا مورد مقایسه و بررسی قرار گیرد.

در این پروژه ابتدا معادلات مدل کلی یک ماشین سنکرون که مدل روتور آن دارای n مدار روی محور d و m مدار روی محور q می باشد را بصورت ماتریسی بدست آورده و روش جدیدی برای بیان کردن اشباع شار اصلی در مدل ماشین سنکرون به منظور شبیه سازی پایداری گذاری سیستم قدرت ارایه می نماییم. این روش بجای استفاده از اندوکتانسهای مغناطیسی اشباع شده برای بیان اشباع از جریان های کمکی و اندکتانسهای مغناطیسی غیر اشباع استفاده می نماید. که این روش بسیار سریع به جواب می رسد و برنامه آسانتر می گردد. سپس مدل جامعی از ژنراتور با n=m=3 توسط نرم افزار سیمولینک ارایه می گردد و عملکرد گذاری آن با استفاده از پارامترهای ژنراتور nanticoke متعلق به ontario hydro بصورت انفرادی و متصل به شبکه بررسی خواهد گردید و مقایسه ای بین نتایج مدل اشباع شده و اشباع نشده و هم چنین مدل استاندارد مرتبه دو و مدل olfr 3.3 مرتبه سه ژنراتور مذکور انجام خواهد پذیرفت.

در این تحقیق به کنترل و مدلسازی(در حالت دینامیکی و شرایط پایدار) برای سه سیستم خورشیدی مجزا بر اساس سه ساختار مبدل منبع ولتاژ ، مبدل منبع امپدانس و مبدل منبع جریان پرداخته ایم. نوآوری که در این تحقیق انجام شده شامل : - استفاده تئوری کمتر شناخته شده fbd به جای تئوری pq لحظه ایست که تا به حال در سیستم های خورشیدی به کار گرفته نشده است. - ارائه دادن روشی برای کنترل مبدل منبع امپدانس در طول شب که آرایه های خورشیدی توانایی تامین توان ندارند. - ارائه دادن استراتژی کنترلی برای استفاده از یک مبدل منبع جریان به منظور تامین همزمان توان اکتیو و راکتیو در یک سیستم خورشیدی یکپارچه. در فصول انتهایی با شبیه سازی های انجام شده در محیط simulink برنامه matlab ، صحت تئوری های کنترلی نشان داده شده است.

در این تحقیق به بررسی مبدل چند سطحی نامتقارن آبشاری پرداخته می شود که سوئیچ های استفاده شده در آن کاهش می یابد. همچنین کاربرد آن به عنوان statcom مورد مطالعه قرار می گیرد. بر این اساس ابتدا انواع متداول مبدل های چند سطحی و روش های کنترل آن ها معرفی می گردد و در ادامه روش های مرسوم کنترل statcom بیان شده و مورد تحقیق قرار می گیرند. پس از آن مبدل چند سطحی نامتقارن آبشاری معرفی شده، روش مدولاسیون آن بررسی و مزایای این مبدل در مقابل مبدل چند سطحی متقارن ذکر می شود. تعداد سطوح ولتاژ خروجی در یک مبدل متقارن با 12 عدد سوئیچ الکترونیک قدرت، برابر 7 می باشد. در حالیکه ولتاژ خروجی مبدل نامتقارن که در این پایان نامه مورد استفاده قرار می گیرد، دارای 15 سطح خروجی می باشد. این افزایش تعداد سطوح ولتاژ خروجی ضمن ثابت ماندن کمیت المان های الکترونیک قدرت، سبب مزایایی نظیر بهبود کیفیت جریان خروجی مبدل، کاهش تلفات هدایتی سوئیچ ها و کاهش هزینه و حجم فیلتر خروجی مبدل می گردد. روش مدولاسیون مبدل نامتقارن پیشنهادی بر پایه تامین دو هدف اصلی قرار دارد. هدف اول تولید سطح ولتاژ مطلوب در خروجی مبدل است که با توجه به الگوریتم کنترلی statcom تعیین می شود. هدف دوم تنظیم ولتاژ یکایک خازن های موجود در هر طبقه از هر فاز مبدل است که این امر با توجه به افزونگی موجود در سوئیچینگ مبدل چند سطحی نامتقارن انجام می پذیرد. در انتها یک سیستم قدرت به همراه مبدل چند سطحی نامتقارن به عنوان statcom مورد شبیه سازی قرار می گیرد. سیستم کنترل آن با استفاده از روش کنترلی متغیرهای جداشده برای کنترل توان مبادله شده و روش دوگانه ای برای کنترل ولتاژ خازن ها پیشنهاد شده و مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از این شبیه سازی با نتایج حاصل از به کارگیری یک مبدل متقارن در چندین سناریو تامین توان راکتیو برای بارهای گوناگون، مقایسه شده و صحت مزایای ذکر شده مورد تایید قرار می گیرد.

هدف این پروژه معرفی یک سیستم کنترل سرعت برای ژنراتور توربین بادی، به منظور دستیابی به توان بیشینه در هر سرعتی از باد می باشد. برای اینکار ابتدا به معرفی اجزای یک توربین بادی می پردازیم و سپس سه مورد از روش های کنترلی مطرح موجود (کنترل برداری میدان، کنترل مستقیم گشتاور و کنترل مد لغزشی) را مورد بررسی قرار می دهیم و در ادامه تحقیقات انجام شده به معرفی سیستم کنترلی مورد نظر این پایان نامه می پردازیم. این سیستم در حقیقت یک کنترل کننده مد لغزشی به اضافه چند ویژگی متمایز بوده که موجب افزایش بهره وری آن در شرایط مختلف می شود.در انتها هر چهار روش کنترلی مطرح شده را در یک سیستم بادی مشخص پیاده سازی می کنیم و نتایج را به مقایسه گذاشته تا کارآمدی سیستم معرفی شده مشخص گردد.

در ماشینهای سرعت بالای مغناطیس دائم (ipmsm)، تلفات جریان گردابی بخش قابل توجهی از تلفات کل را تشکیل می دهد. در این ماشینها آهنرباها در معرض میدانهای هارمونیکی که نسبت به روتور می چرخند، قرار می گیرند. تلفات القاء شده در آهنرباها، دمای آنها را افزایش می دهد در صورتی که دمای آهنرباها برای جلوگیری از مغناطیس زدایی باید محدود شود. هدف اصلی این پایان نامه تخمین تلفات جریان گردابی در موتور می باشد. جهت رسیدن به این هدف، یک مدل که بر اساس روش مدار معادل مغناطیسی (mec) و مدل تحلیلی محاسبه ی تلفات جریان گردابی می باشد، ارائه شده است و نتایج حاصل از این روش با نتایج محاسبات fem-2d مقایسه شده است. که ملاحظه شده است نتایج حاصل از روش انجام شده، با نتایج بدست آمده از روش fem نزدیکی و هماهنگی مناسبی دارد. اثرات قطعه قطعه کردن آهنربای دائم در جهت محور موتور نیز با روش ارائه شده در این تحقیق، مطالعه شد و ملاحظه گردید قطعه قطعه کردن آهنربا نیز می تواند در کاهش مقدار تلفات جریان گردابی تاثیر مثبتی داشته باشد.

کاربرد فیلترهای اکتیو موازی برای جبران سازی بارهای غیرخطی با محدودیت هایی همراه است. دسته ای از این محدودیت ها مربوط به ساختار فیلتر و استراتژی های تعیین سیگنال مرجع می شود و دسته دیگر ناشی از شرایط غیرایده آل بار و منبع است. در این راستا، طرح های متعددی تاکنون به منظور حذف این مشکلات ارائه شده است. در این پژوهش ضمن بررسی و ارزیابی روش های پیشنهاد شده در مقالات علمی معتبر، روش کنترلی جدیدی معرفی شده است که با فرض ایده آل بودن فرکانس شبکه در مقدار نامی خود، قابلیت جبران-سازی تحت شرایط متنوعی از شبکه و بار را دارا می باشد. ایده اصلی این طرح بر اساس روش های حوزه فرکانس می باشد و در آن جریان بار بصورت لحظه ای نمونه برداری و فرکانس پایه آن استخراج می گردد و به همین دلیل این روش به نام حلقه قفل شده فرکانس پایه نام گذاری شده است. مزیت عمده این روش نسبت به روش های متداول تعیین سیگنال مرجع در حوزه فرکانس، تمییز آنی فرکانس پایه سیگنال ورودی است. بعبارت دیگر تأخیر یک تا دو پریودی تعیین سیگنال مرجع در روش های حوزه فرکانس، به کمک طرح معرفی شده در این پژوهش به صورت لحظه ای درآمده است. از دیگر مزایای این طرح می توان به قابلیت کاربرد در سیستم های تک فاز و سه فاز اشاره کرد که از این حیث نسبت به روش های مرسوم و رایج در حوزه زمان برتری دارد. در ادامه به منظور افزایش توانایی فیلتر اکتیو موازی در حذف اغتشاشات و نامتعادلی از جریان بار در سیستم های سه فاز، تئوری جامع حلقه قفل شده فرکانس پایه معرفی شده است که ترکیبی از روش های حوزه زمان و حوزه فرکانس می باشد. در بخش کنترل کننده جریانی، به منظور مطابقت جریان خروجیِ اینورتر با جریان مرجع، روش جدیدی با نام کنترل کننده جریانی حلقه قفل شده فرکانس انتخابی بر پایه محاسبات حوزه فرکانس معرفی شده است که ویژگی برجسته آن حذف هارمونیک های انتخابیِ مورد نظر طراح می باشد که از این حیث عملکرد این روش را شبیه به کنترل کننده های رزونانسی کرده است. حجم محاسبات محدود از دیگر مزایای برتر این روش محسوب می گردد. نتایج شبیه سازی مربوط به چگونگی عملکرد فیلتر اکتیو موازی به کمک نرم افزار matlab، تأییدی بر صحت عملکرد سیستم پیشنهادی می باشد