در این پایان نامه، تخمین پارامترهای ژنراتور سنکرون به وسیله الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. روش پیشنهادی ابتدا برای تخمین پارامترهای مدل درجه سه بکار رفته است، سپس این روش برای تخمین پارامترهای مدل درجه هفت ژنراتور سنکرون بکار رفته است. فیلتر کالمن در حالت کلی برای تخمین متغیرهای حالت بکار می رود، اما این قابلیت را دارد که پارامترها را همانند متغیرهای حالت تخمین بزند. ابتدا معادلات حالت حوالی حل نامی، نسبت به متغیرهای حالت و پارامترها، خطی و به صورت گسسته در می آیند. پس از خطی سازی و گسسته سازی معادلات حالت، و با در نظر گرفتن مقدار اولیه ای برای پارامترها و متغیرهای حالت، به کمک معادلات فیلتر کالمن توسعه یافته، عمل تخمین پارامترهای ماشین سنکرون انجام می گیرد. در این پایان نامه ولتاژ میدان و توان مکانیکی به عنوان ورودی ژنراتور در نظر گرفته شده است و سرعت رتور، جریان خروجی ژنراتور، ولتاژ ترمینال و جریان تحریک به عنوان خروجی های قابل اندازه گیری در نظر گرفته شده اند. همچنین مقاومت استاتور، مقاومت سیم بندی میدان محور d، مقاومت سیم بندی میرا کننده محور d، مقاومت سیم بندی میرا کننده محور q، راکتانس محور d، راکتانس محور q، راکتانس پراکندگی سیم بندی استاتور، راکتانس پراکندگی سیم بندی میدان محور d، راکتانس پراکندگی سیم بندی میرایی محور d، راکتانس پراکندگی سیم بندی میرایی محور q و ضریب اصطکاک به عنوان پارامترهای تخمینی در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه برای شبیه سازی از نرم افزار متلب استفاده شده است. در مجموع می توان به فیلتر کالمن توسعه یافته به عنوان ابزار و روشی که تخمین های معقول و با دقت مناسب از پارامترهای ماشین سنکرون به دست می دهد، نگریست.

در این پایان نامه، مقایسه ای بین دو روش اندازه گیری سرعت موتور القایی تغذیه شده با اینورتر جریان، با استفاده از حسگر سرعت و تخمین سرعت با استفاده از فیلتر کالمن انجام شده و مقاومت روتور نیز با استفاده از فیلتر کالمن تخمین زده شده است. ابتدا فیلتر کالمن برای تخمین سرعت روتور به کار می رود، سپس با سرعت تخمین زده شده و الگوریتم کالمن مقاومت روتور تخمین زده می شود. سرعت تخمین زده شده با سرعت مرجع مقایسه و خطای حاصل، با استفاده از یک کنترل کننده سرعت از نوع p-i گشتاور مرجع را تعیین می کند، و سرعت بدون استفاده از حسگر سرعت تخمین زده شده و مقاومت روتور تصحیح می شود. تخمین صحیح مقاومت روتور از آن جهت دارای اهمیت است که تخمین سرعت موتور القایی با استفاده از فیلتر کالمن، به مقاومت روتور وابسته است. مقاومت روتور نیز ثابت نبوده و با تغییر دمای موتور تغییر می کند. هدف این پایان نامه، استفاده از الگوریتم فیلتر کالمن در تخمین صحیح سرعت موتور، بدون استفاده از حسگر سرعت، و تصحیح مقاومت روتور در کنترل برداری غیرمستقیم موتور آسنکرون است. پارامترهای مورد نیاز موتور القایی به منظور کنترل برداری با آزمایش های بی باری و روتور قفل شده و روش های تخمین پارامتر بدست می آید. برای کنترل گشتاور و شار موتور القایی از روش کنترل برداری استفاده شده است. کنترل برداری فلوی روتور باعث دکوپلاژ فلو و گشتاور الکترومغناطیسی شده و مانند یک ماشین جریان مستقیم، می توان سرعت و گشتاور را کنترل کرد. کنترل برداری فلو در هر لحظه با کنترل مولفه محور d جریان استاتور و کنترل گشتاور با کنترل مولفه محور q آن محقق می گردد. کنترل جریان استاتور موتور القایی با استفاده از یک اینورتر جریان با کلیدهای قابل وصل و قطع با فرکانس بالا تامین می شود. برای تخمین سرعت و مقاومت روتور، از فیلتر کالمن توسعه یافته استفاده می شود. فیلتر کالمن برای فرآیندهایی که سیگنال های آن تحت تأثیر نویز قرار دارند، یک رویتگر بهینه محسوب می شود و روشی مناسب برای تخمین لحظه ای سرعت و موقعیت روتور می باشد. در این روش ابتدا ولتاژها و جریان ها به چارچوب مبنا ثابت انتقال می یابند، سپس با استفاده از معادلات فضای حالت موتور القایی در چارچوب مبنا ثابت، فیلتر کالمن طراحی می شود.

موتورهای القایی دارای ساختمان و ساختاری هستند که با کمترین نیاز و تعمیر و نگهداری در طول عمر مفید خود از پرمصرف ترین، ارزان ترین و پردوام ترین نوع موتورهای الکتریکی هستند. موتورهای القایی به دو صورت سه فاز و تک فاز در زمینه های مختلف صنعت، کشاورزی و...کاربرد فراوان دارند. نیاز به جریان راه اندازی بالا برای موتورهای القایی پر قدرت یک مشکل اساسی است. به طوریکه موتورهای تک فاز ظرف چند ثانیه اول راه اندازی 4 تا 6 برابر بار نامی جریان می کشند. در چند سال اخیر ظهور و توسعه موتورهای تک فاز" قطب نگاشته" با توان الکتریکی بالا بستر جدیدی برای به کارگیری وسیع انرژی الکتریکی در زمینه های مختلف فراهم کرده است. شکل ویژه موتور" قطب نگاشته" که ترکیبی از موتور القایی و موتورسنکرون است به آن امکان می دهد که با وجود بارهای سنگین و یا لختی بالا با جریان هجومی پایینی راه اندازی شود و می تواند با بازدهی بالا، ضریب توان واحد و درصد اغتشاش هارمونیکی پایین بهترین گشتاور مکانیکی را ارائه دهد. الگوریتم ژنتیک (ga) یک روش جستجوی موثر در فضای بسیار وسیع است که در نهایت منجر به جهت گیری به سمت پیدا کردن یک جواب بهینه می شود که شاید نتوان در روش های معمول بهینه سازی به آن جواب بهینه دست یافت. هدف اصلی ما طراحی بهینه چند هدفی موتورهای تک فاز قطب نگاشته با استفاده از الگوریتم ژنتیک است.

استفاده از موتورهای سوئیچ رلوکتانسی (srm) در منازل و صنایع به عنوان محرک لوازم خانگی و ابزار با سرعت متغیر روز به روز در حال افزایش است. یکی از مشکلات این موتورها داشتن نوسان گشتاور زیاد است که سبب ایجاد صدای زیاد و نویز صوتی می شود. در این پایان نامه در ابتدا به معرفی موتور سوئیچ رلوکتانسی و نحوه عملکرد آن پرداخته خواهد شد، سپس مدلسازی کلاسیک آن بیان می شود و روش اجزاءمحدود نیز برای مدلسازی این موتورها معرفی خواهد شد. نحوه استفاده از الگوریتم تجمعی ذرات (pso) نیز به عنوان یک روش بهینه ساز بیان می شود. در میان پارامترهای طراحی srm نسبت دندانه روتور و استاتور به گام قطب روتور واستاتور به علت تاثیر زیاد بر روی گشتاور متوسط و نوسان گشتاور انتخاب شده و بهینه سازی می شود. این دو پارامتر را با گام بسیار کوچک تغییر داده و 504 نقطه ایجاد می کنیم، در هر نقطه گشتاور متوسط، نوسان گشتاور و بازده را به دست می آوریم. نتایج حاصل از مدلسازی این 504 نقطه را در یک جدول ثبت می کنیم. سپس از یک تابع درونیاب استفاده می شود تا گشتاور متوسط، نوسان گشتاور و بازده را در نقاط موجود در جدول و همچنین نقاطی که در جدول موجود نیست را به دست آورد. این تابع درونیاب به pso داده می شود تا بهترین مقدارنسبت دندانه روتور و استاور و به گام قطب روتور و استاتور برای داشتن گشتاور متوسط و بازده حداکثر و نوسان گشتاور حداقل به دست آید.

وقتی مواد هادی جریان الکتریکی در معرض یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان قرار میگیرند، طبق قانون فارادی، جریان الکتریکی در آن القا میشود، این جریان ها تولید کننده ی یکی از مولفه های تلفاتی در هسته ماشین های الکتریکی هستند. جهت این جریان های گردابی همواره به گونه ای است کهطبق قانون لنز، با عامل به وجود آورنده خود مخالفت میکنند. وجود جریان های گردابی موجب میشود تا شار مغناطیسی برای عبور از هسته با مخالفت بیشتری مواجه شود، در نتیجه تمایل به عبور از مرکز هسته کمتر شده و شار به عبور از پوسته هسته تمایل پیدا میکند. از این پدیده با عنوان "اثر پوستی شار" نام برده می شود. اثر پوستی شار در فرکانس های پایین با ورقه ورقه کردن هسته، تا حد زیادی کاهش میابد، امااگر فرکانس تغییرات شار افزایش یابد، با فرض این که ولتاژ دارای هارمونیک هایی باشد کهبه تبع آن شار نیز دارای هارمونیک شود، دیگر اثر پوستی شار قابل صرف نظر نخواهد بود. در محاسبه ی تلفات جریان گردابی به طور معمول توزیع شار در هسته یکنواخت فرض می شود که با در نظر گرفتن جریان های گردابی این فرض، فرض دقیقی نیست و برای تحلیل دقیق تر باید اثر جریان های گردابی لحاظ شود. در این پایان نامه برای تحلیل دقیق تر اثر جریان های گردابی، روشی جدید ارائه شده است که در آن معادله نفوذ با در نظر گرفتن پدیده هیسترزیس برای هسته حل میشود و برای مدل کردن پدیده هیسترزیس از مدل پریزاک اسکالر استفاده کرده ایم. در انتها نتایج توزیع جریان های گردابی در هسته ی مورد بررسی نشان داده شده است و تلفات جریان های گردابی با استفاده از روش پیشنهادی با روش مرسوم مقایسه شده است.

امروزه استفاده از موتورهای dc بدون جاروبک در کاربردهای صنعتی و وسایل حمل و نقل گسترش روز افزونی یافته است. این موتورها با وجود داشتن مزایایی نظیر بازده خوب و نسبت گشتاور به وزن بالا، دارای ضربان در گشتاور تولیدی هستند که یکی از معایب این نوع موتورها محسوب می شود. یکی از دلایل گشتاور ضربانی ناشی از گشتاور دندانه ای، تغییر مقاومت مغناطیسی در مسیر عبور شار آهنربا است که به علت وجود دندانه ها و شیارهای استاتور و همچنین شکل خاص قطب های آهنربایی روتور به وجود می آید. در این پایان نامه با تغییر دو پارامتر embrace (نسبت کمان قطب به گام قطب) و همچنین offset (جابجایی در مرکز کمان قطب)، گشتاور دندانه ای به کمک نرم افزار اجزاء محدود به دست آمد. به منظور تعمیم نتایج حاصل از تحلیل اجزاءمحدود، که به علت زمانبر بودن این تحلیل، فقط برای تعداد محدودی از نقاط قابل انجام است، یک شبکه عصبی به طور موفقیت آمیز آموزش داده شد. از این شبکه عصبی برای پیش بینی ضربان گشتاور در تکرارهای مختلف بهینه یابی استفاده شد. دو روش بهینه یاب اجتماع ذرات و رقابت استعماری برای پیدا کردن بهترین پارامترهای طراحی با کمترین ضربان گشتاور استفاده شدند و در نهایت با تحلیل اجزاء محدود طراحی بهینه اعتبارسنجی شد

با افزایش نگرانی در مورد قیمت تمام شده برای سیستم های محرک الکتریکی و استفاده بهینه از انرژی و به طور خاص در وسایل خانگی، بدلیل عدم وجود منبع برق سه فاز، کاربرد موتورهای القایی تکفاز بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. به همین دلیل برای بهبود عملکرد آنها تحت سرعتو بار متغیر، تاکنون ساختار مداری وروش های کنترلیمختلفی ارائه شده اند. در این پایان نامه ابتدا مروری بر انواع ساختار مداری و روش های کنترل برداری موتورهای تک فاز انجام می شودسپس ساختار مداری چهار شاخه معرفی شده و مدولاسیونsvm بر این اینورترها اعمال می شود. پس از آن کنترل dtcبر ساختار مداری دو شاخه و سه شاخه اعمال می شود. برای هر کدام یک جدول کلیدزنی به دست می آید. جدول کلیدزنی اینورتر سه شاخه بهبود داده شده و سپس کنترل dtc بر اینورتر چهار شاخه اعمال شده و جدول کلیدزنی مربوطه به دست آورده می شود. مروری بر انواع روش های تنظیم ضرایب pi در کنترل کننده های سرعت انجامشده و سپس این ضرایب به کمک الگوریتم ژنتیک و رقابت استعماری تنظیم می شود. نتایج شبیه سازی از svpwm و کنترل dtc نشان می دهد که از نظر جریان کلیدها، thd جریان، پاسخ سرعت و ریپل شار و گشتاور، اینورتر سه شاخه با جدول بهبود یافته و اینورتر چهار شاخه عملکرد بهتری نسبت به مدارهای قبلی دارند.

موتورهای القایی تک فاز با وجود توان کم به علت وسعت کاربرد سهم عمده ای در مصرف انرژی الکتریکی دارند. این در حالی است که بازده این موتورها به طور معمول پایین است. از دهه های گذشته تاکنون تلاش های زیادی برای بهینه سازی طراحی موتورهای القایی تک فاز انجام شده است. روش هایی که تاکنون ارائه شده است نسبت به یکدیگر در انتخاب تابع هدف، انتخاب متغیرهای بهینه سازی و نوع الگوریتم بهینه ساز پیشنهاد شده، تفاوت دارند. هدف از این پایان نامه مدل سازی و بهینه سازی طراحی موتور القایی تک فاز به منظور افزایش بازده آنها می با شد. ابتدا مطا لعات لازم بر روی روش های رایج مدل سازی و طراحی موتورهای القایی تک فاز انجام گرفته و پارامترهای مهم طراحی که بر روی بازده موتور تأثیر می گذارند، شناسایی می شود. سپس با استفاده از یک روش بهینه یاب مقدار پارامترهای بهینه موتور تعیین می شود. در روش های ارائه شده قبلی، الگوریتم های جستجوی تصادفی مانند الگوریتم ژنتیک (ga) و الگوریتم های تکاملی برای حل مسئله بهینه سازی موتورهای القایی استفا ده شده است. تحقیقات اخیر برخی از مشکلات و نواقص الگوریتم های ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات (pso) را نشان داده ا ست. همگر ا یی ز و درس الگوریتم ژ نتیک وکا هش قابلیت جستجو ی آن، احتما ل گیر افتا د ن در نقاط بهینه محلی را افزایش می دهد. عملکرد الگوریتم pso هم به شدت به پارامترهای آن وابسته است و ا غلب از مسئله به دام ا فتا دن در بهینه محلی رنج می برد . در این تحقیق الگوریتم بهینه ساز پیشنهاد شده، الگوریتم ازدحام ذرات اصلاح شده (mpso) می با شد. در الگوریتم mpso پیشنها دی پارامترهای الگوریتم pso مانند ضریب اینرسی ذ ره و ضرایب شتاب بر مبنا ی تابع هد ف بر و ز رسا نی می شو ند. با بر و ز ر سانی پا را مترهای pso، نه تنها از همگرایی ز و درس اجتنا ب می شو د بلکه پرا کندگی و جستجو، در فضا ی مورد نظر، به صورت موفقیت آمیز ی ا نجام می گیرد. پس از تعیین پارامترهای بهینه موتور و به دست آوردن را ندمان ماکزیمم نتایج به دست آمده با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود دو بعدی مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج شبیه سازی انجام شده نشان می دهد که راندمان بدست آمده برای موتور با استفاده از الگوریتم پیشنهادی نسبت به طراحی معمولی موتور، طراحی به کمک الگوریتم ژنتیک و الگوریتم pso به طرز قابل توجه ای افزایش پیدا کرده ا ست، ضمن اینکه موتور طراحی شده از مشخصات عملکردی منا سب تری چون ضریب قدرت بالاتر، گشتاور راه اندازی بالاتر و ازدیاد دمای پایین تر نیز برخوردار است. همچنین تحلیل نتایج بدست آمده با استفاده از روش اجزای محدود، نتایج بهینه به دست آمده برای موتور را با دقت قا بل قبولی تایید می کند.

امروزه استفاده از موتور dc بدون جاروبک به طور فزاینده ای در کاربردهای صنعتی و خانگی در حال افزایش است. علی رقم مزایای فراوان این موتور، ضربان گشتاور یکی از مهمترین معایب آن است. هدف این پروژه، طراحی و بهینه سازی ساختار موتور dc بدون جاروبک برای کاهش ضربان آن است. در آغاز، یک طراحی اولیه بهینه شده از موتور dc بدون جاروبک به کمک الگوریتم بهینه سازی pso به دست می آید. سپس سایر کمیتهای موثر بر ضربان گشتاور هم به لحاظ تئوری و هم توسط آنالیز اجزا محدود بررسی می شوند. نشان داده میشود که ساختار شیار کسری برتریهای قابل توجهی بر ساختار معمولی دارد. هم گشتاور دندان های و هم ضربان گشتاور در ساختار شیار کسری کاهش می یابد. در قدمهای بعدی، سایر پارامترهای موثر بر ضربان گشتاور مانند میزان قوس آهنربا، offset آهنربا و میزان مورب سازی شیارها بررسی می شوند و مقادیر بهینه پارامترهای ذکر شده توسط آنالیز اجزا محدود به دست می آید.

در این پایان نامه، تخمین پارامترهای ژنراتور سنکرون به وسیله الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. روش پیشنهادی ابتدا برای تخمین پارامترهای مدل درجه سه بکار رفته است، فیلتر کالمن در حالت کلی برای تخمین متغیرهای حالت بکار می رود، اما این قابلیت را دارد که پارامترها را همانند متغیرهای حالت تخمین بزند. ابتدا معادلات حالت حوالی حل نامی، نسبت به متغیرهای حالت و پارامترها، خطی و به صورت گسسته در می آیند. پس از خطی سازی و گسسته سازی معادلات حالت، و با در نظر گرفتن مقدار اولیه ای برای پارامترها و متغیرهای حالت، به کمک معادلات فیلتر کالمن توسعه یافته، عمل تخمین پارامترهای ماشین سنکرون انجام می گیرد. در این پایان نامه ولتاژ میدان به عنوان ورودی ژنراتور در نظر گرفته شده است و سرعت رتور، جریان و ولتاژ خروجی روی محورd و q استاتور ژنراتور، به عنوان خروجی های قابل اندازه گیری در نظر گرفته شده اند.در ادامه با درنظر گرفتن مساله ill-conditioning و با شناسایی پارامترهای حساس به نویز و ثابت درنظر گرفتن آنها،شبیه سازی تکرار شد. در این پایان نامه برای شبیه سازی از نرم افزار متلب استفاده شده است.

امروزه روش¬های کنترلی متنوعی برای افزایش بازده و هم¬چنین کاهش هزینه¬ی موتورهای القایی، پیشنهاد شده است که کنترل برداری یکی از این روش‏ها است. روش¬های مختلفی برای پیاده¬سازی کنترل برداری وجود دارد. یکی از به¬صرفه¬ترینِ این روش¬ها استفاده از مبدل‏های فرکانسی است. اوایل از مبدل¬های کلاسیک ac-dc-ac که از عناصر راکتیو برای ذخیره¬سازی انرژی بهره می¬گرفتند، استفاده می¬شد. وجود این عناصر راکتیو علاوه بر بزرگی ساختار فیزیکی، باعث افزایش قیمت این مبدل¬ها می¬شود. به¬ دلیل وجود این مشکلات بحث مبدل¬های مستقیم مطرح شد. در این پایان¬نامه ابتدا انواع روش¬های کنترل برداری معرفی می¬شوند و سپس در فصل بعد به مبحث dtc که یکی از روش¬های کنترل برداری است، پرداخته می¬شود. در ادامه انواع مبدل¬های فرکانسی به¬خصوص مبدل¬های ماتریسی مورد بررسی قرار می¬گیرند. سپس در فصل دو مبحث dtc و مبدل ماتریسی برای کنترل موتور القایی باهم ترکیب می¬شوند و نتایج شبیه¬سازی این ترکیب در فصل آخر نشان داده شده¬اند. نتایج به¬دست آمده نشان می¬دهند که برای کنترل مستقیم گشتاور موتورهای القایی، استفاده از مبدل ماتریسی در الگوریتم dtc نتایج بهتری را نسبت به dtc با استفاده از مبدل¬های دیگر ایجاد می¬کنند.

چکیده ندارد.