چکیده شتاب دهنده های الکترومغناطیسی خطی نوع خاصی از موتورهای الکتریکی خطی بوده که انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی خطی تبدیل می نمایند. این شتاب دهنده ها که وظیفه اصلی آنها رساندن پرتابه به سرعت های بالا در جهت خطی با استفاده از انرژی الکتریکی می باشد، دارای انواع مختلف بوده که هر یک دارای کاربرد خاص خود می-باشد. در این رساله ابتدا به بررسی دقیق تاریخچه و انواع مختلف این شتاب دهنده ها پرداخته شده و با توجه به ویژگی های خاص هر کدام از شتاب دهنده ها، نوع رلوکتانسی آنها با ذکر دلایلی موجه مورد بررسی قرار گرفته است. شتاب دهنده های خطی همانند سایر ماشین های الکتریکی معمول از دو بخش استاتور و روتور تشکیل شده اند که استاتور شتاب دهنده های خطی رلوکتانسی از یک سیم پیچ با هسته هوایی و روتور آن از یک پرتابه آهنی تشکیل شده است. در یک فصل به طور مجزا اندوکتانس کویل های هسته هوایی با در نظرگیری اثر پوستی و مجاورتی پرداخته شده و روابطی جدید برای محاسبه اندوکتانس و مقاومت هادی ها مستقیم و حلقوی ارائه گشته است. این روابط و بررسی-ها علاوه بر استفاده در ماشین الکتریکی مورد مطالعه، در تمامی ماشین ها و وسایل الکتریکی دارای کویل هسته هوایی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین نحوه تغییرات اندوکتانس در موقعیت های مختلف قرارگیری پرتابه مورد مطالعه قرار گرفته و روابطی برای بدست آوردن نیروی وارد بر پرتابه به طور دقیق نگارش گشته است. مدلسازی مغناطیسی در ماشین های الکتریکی از دیرباز مورد توجه علاقمندان این رشته بوده که در این رساله این مهم به نحوی مطلوب بررسی گشته و مدلی با روابطی دقیق ریاضی برای ماشین مورد مطالعه، در موقعیت های مختلف قرارگیری پرتابه در نظر گرفته شده است. در انتها با ذکر چندین مثال در طراحی این شتاب دهنده، الگوریتمی مناسب برای طراحی آنها در راندمان های مختلف ارائه گشته است.

یکی از بخشهای مهم و اساسی در خودروهای هیبریدی موتور الکتریکی است که در بررسی های انجام شده موتورهای آهنربای دائم کارائی مناسبی برای این خودروها دارند. پس از انتخاب موتور آهنربای دائم به عنوان موتور الکتریکی خودروی هیبریدی، به بررسی انواع ساختارهای ماشین های آهنربای دائم می پردازیم. در بررسی انجام شده ماشین آهنربای دائم شارشعاعی سطحی را به دلیل عملکرد مناسب، سادگی ساختار و هزینه ساخت پایین انتخاب می کنیم. در این پایان نامه شبیه سازی دو بعدی به روش المان محدود برای ساختار انتخاب شده بررسی شده است. پس از آن مدل سازی ماشین آهنربای دائم شار شعاعی بیان شده و برای زاویه های مختلف چرخش رتور، مدارمعادل مغناطیسی ارائه شده است. به کمک مدارمعادل های پیشنهادی اندوکتانس سیم پیچ های استاتور محاسبه شده و نتایج بدست آمده با روش المان محدود مقایسه شده است. در ادامه به کمک روابط حاکم بر ماشین یک الگویتم طراحی برای ماشین آهنربای دائم شارشعاعی سطحی ارائه شده و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک و پترن سرچ ماشین طراحی شده به منظور افزایش راندمان، بهینه سازی شده است. در انتها به منظور بررسی صحت الگوریتم طراحی، ماشین طراحی شده را به روش المان محدود تحلیل کرده ایم.

یکی از روش های مطلوب کنترل موتورهای القایی، روش کنترل مستقیم گشتاور می باشد. ایده اصلی این روش کنترل مجزای شار پیوندی و گشتاور الکترومغناطیسی، با انتخاب بردارهای مناسب ولتاژ در هر نمونه برداری می باشد تا مقادیر شار و گشتاور الکترومغناطیسی موتور را در حد مقادیر مرجع آنها کنترل نماید. در این روش به علت حذف عوامل تأخیری سیستم از جمله حلقه های کنترل جریان pwm، به پاسخ دینامیکی سریعتری دست خواهیم یافت. ضمن اینکه به تعیین موقعیت دقیق روتور نیاز نخواهد بود. برای ارتقا و بهبود عملکرد روش کنترل مستقیم گشتاور پیشنهادات گوناگونی مطرح شده است که استفاده از اینورترهای چندسطحی از جمله آنها می باشد. در این پایاننامه پس از آشنایی کامل با موتور مغناطیس دائم ومعادلات مربوط به آن به بررسی گشتاور دندانه ای پرداخته و راهکارهایی را برای کاهش میزان این گشتاور ارائه می کنیم.پس از بررسی این راهکارها پارامترهای ساختار مناسب موتور مغناطیس دائم داخلی را از نظر کاهش ریپل گشتاور استخراج و در طراحی ساختار درایو از آن استفاده می کنیم. ساختار درایو شامل اینورتر و کنترلر می باشد، اینورتر و کنترلر را بطور کامل تفسیر کرده و مزایا و معایب هر دو را بطور کامل بررسی می کنیم. همچنین راهکارهایی را برای برطرف نمودن معایب آنها ارائه می نماییم. از آنجائیکه کنترلر dtc مورد استفاده قابل اصلاح می باشد، دو ساختار از این کنترلر رابطور کامل بررسی نموده و بهترین ساختار از حیث کاهش ریپل گشتاور خروجی را استخراج می نماییم.

hedsm

در این پایان نامه توزیع ولتاژ ضربه در طول انواع سیم پیچی ترانسفورماتور بررسی خواهد شد. انواع سیم پیچی مورد استفاده در ترانسفورماتورها معرفی و مدل خازنی آنها نیز ارائه خواهد شد. در قسمتی از پایان نامه با استفاده از نرم افزار volna به شبیه سازی انواع سیم پیچی پرداخته و سپس توزیع ولتاژ ضربه در طول این سیم پیچی ها نیز محاسبه خواهند شد. همچنین با استفاده از یک نرم افزار المان محدود نیز توزیع ولتاژ ضربه در طول این سیم پیچی ها نشان داده خواهد شد. با توجه به تعریف ولتاژ ضربه در نرم افزارها، انواع اضافه ولتاژهای گذرای موجود در شبکه قدرت نیز در یکی از فصول معرفی خواهد شد. در قسمتی دیگر از پایان نامه روش هایی برای محاسبه ظرفیت های خازنی سیم پیچ ارائه خواهد شد. با استفاده از این روش ها ظرفیت های خازنی موجود در شبکه خازنی سیم پیچ محاسبه می شود. روابط مورد استفاده در این روش ها با استفاده از نرم افزار المان محدود مورد ارزیابی قرار گرفته است. در قسمت انتهایی پایان نامه تاثیر پارامترهای سیم پیچی روی شبکه خازنی سیم پیچ و در نتیجه روی یکنواخت کردن توزیع ولتاژ ضربه در طول سیم پیچ مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

امروزه، برای ارائه ی خدمات به مصرف کننده، دیدگاه ها و نیازهای مصرف کننده باید نقش بیشتری را به خود اختصاص دهندو دیگر این مفهوم که برای رضایت مشتری افزایش سطح سرویس کافی خواهد بود در حال منسوخ شدن است. مشتری، محورتشکیلات وفلسفه ی وجودی سازمان هاست اوست که کیفیت را تعریف می کندو سازمان چاره ای جز این ندارد که کیفیت را ازدریچه ی دید مشتری بنگرند. امروزه دیگر کیفیت به مفهوم انطباق با استانداردها نیست بلکه می توان آنرا انطباق با خواست مشتری تعریف کرد. بنابراین باید به دنبال راهکارهایی برای شناسایی نیازها و خواسته های مصرف کننده بود تا براساس آن کیفیت ومشخصه های موجود در یک محصول رامعین نمود. یکی از موارد مهم در صنعت برق کیفیت وقابلیت اطمینانی است که مصرف کننده دریافت می کند. امروزه کیفیت و قابلیت اطمینان دریافتی مصرف کننده براساس خواست او، بیش از گذشته احساس می گردد. این پژوهش برای شناسایی نیازهای مصرف کننده ها استفاده از مدل کانو را پیشنهاد می کندو در ادامه برای اینکه این خواسته ها برای شرکت های توزیع برق و ارائه کنندگان سرویس قابل فهم تر باشداین خواسته ها را برای نصب تجهیزات فنی در شبکه تبدیل می کندو از طریق بهینه سازی این خواسته ها و دیدگاه ارائه دهندگان سرویس و هزینه ها، سطح ارائه نیازهای مصرف کننده های مختلف به نصب تجهیزات مختلف بیان می شود.

مفهوم ریزشبکه به مجموعه ای از بارها،منابع تولید مقیاس کوچک و واحدهای ذخیره ساز اطلاق می شود که به صورت یک بار قابل کنترل یا ژنراتور عمل می کنند و می توانند توان و گرما را برای ناحیه محلی فراهم کنند. ریز شبکه می تواند جهت دستیابی به توان پایه، توان اوج، توان پشتیبان، توان نواحی دوردست، کیفیت توان و نیاز های سرمایی و گرمایی به کار رود. کاهش آلودگی گازها، بازده انرژی، تنوع منابع انرژی و نیازهای توان ملی و جهانی از سیاست های مشوق گسترش ریزشبکه ها می باشند. افزایش بهره وری انرژی و بهبود قابلیت اطمینان سیستم از طریق بکارگیری منابع تولید پراکنده امکان پذیر می-باشد. ریزشبکه ها توانایی تامین بار محلی با کیفیت قابل قبول و مشارکت در بازارهای انرژی و خدمات جانبی را دارا می-باشند.در این پروژه به بررسی نحوه بهره برداری از ریزشبکه ها می پردازد. مهترین عناصر یک ریزشبکه منابع آن می باشند که با عنوان تولید پراکنده شناخته می شوند. لذا ابتدا مفاهیم منابع تولید پراکنده بطور کامل مورد بررسی قرار گرفته و بر روی سیستم های همزمان تولید برق و حرارت تمرکز بیشتری شده است. معمولاً ریزشبکه ها با شبکه توزیع بالادست خود تبادل انرژی دارند و می بایست به شبکه بالادست خود متصل گردند. در این پروژه مدل سازی برنامه ریزی تولید و توزیع اقتصادی بار در یک ریزشبکه با قابلیت اتصال به شبکه اصلی و تبادل توان با آن مورد بررسی قرار می گیرد. اثر مشارکت ریزشبکه در بازار برق و فروش انرژی به شبکه اصلی در مدل پیشنهادی درنظر گرفته می شود. یکی از بارزترین ویژگی های ریزشبکه ها امکان تامین بارگرمایی توسط سیستم های تولید همزمان برق و حرارت (chp) می باشد که موجب افزایش بازده کل سیستم خواهد شد. در این پروژه به بررسی تاثیر حضور سیستم های chp در یک ریزشبکه و امکان مشارکت ریزشبکه در بازار برق می پردازد. نتایج نشان می دهد که حضور سیستم های chp باعث کاهش هزینه های بهره برداری شده و به تبع آن کاهش قیمت انرژی برای مشتریان را درپی خواهد داشت.

در این پایان نامه به بررسی مشکل رزونانس و هارمونیکی بودن جریان در شبکه ریلی پرداخته می شود و اثبات خواهد گشت که مرتبه رزونانس قطار مستقل از محل قرارگیری آن در خطوط می باشد.در ضمن با نزدیک شدن قطار به پایان خط با حفظ مرتبه رزونانس شدت آن افزایش می یابد.و اینرا خود می توان به دلیل افزایش ظرفیت خازنی خط در انتها دانست. در ادامه به بهبود شرایط رزونانس توسط فیلترفعال خواهیم پرداخت. بدین منظور پس از معرفی عملکرد فیلتر فعال به استخراج معرفی مولفه اصلی از طرق مختلف شامل مستقیم و غیر مستقیم می پردازیم. بهترین مکان برای نصب فیلتر فعال قطار است.زیرا همانگونه که می دانیم بار مدل سازی شده قطار متغیر با زمان و مکان می باشد. به منظور بهبود شرایط هارمونیکی فیلتر فعال موازی با مبدل چند سطحی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اکتیو فیلتر با حذف جریان هارمونیکی در شبکه ocs شدت رزنانس را بطور کامل کاهش می دهد. البته لازم به ذکر است ساخت این مبدل ملاحظات خاصی دارد.

یکی از پارامتر های مهم برای طراحی ترانسفورماتور ابررسانای دما بالا (hts)، اندازه تلفات ac است که بخش مهمی از آنرا تلفات هیسترزیس هادی ابررسانا تشکیل می دهد. چگالی شار نشتی شامل دو مولفه شعاعی و محوری است، که بخصوص مولفه شعاعی آن نقش تعیین کننده ای در اندازه تلفات هیسترزیس دارد. به همین علت روش های فراوانی برای کاهش مولفه شعاعی شار نشتی پیشنهاد شده که شامل انواع مختلف سیم پیچی ها، انحراف دهنده های شار و یا ترکیبی از این دو می باشد. در این پایان نامه آرایش های سیم پیچی جدیدی برای کاهش مولفه های شعاعی و محوری شار نشتی پیشنهاد شده اند. سپس این آرایش ها به روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم افزار cedrat flux ver 11.1 شبیه سازی و به کمک نتایج حاصل از شبیه سازی، تلفات هیسترزیس برای این آرایش ها محاسبه شده اند. در نهایت، این نتایج با نتایج حاصل از شبیه سازی چند آرایش سیم پیچی دیگر، که بیشترین کاربرد را در ترانسفورماتورهای hts دارند، مقایسه شدند. مقایسه نتایج نشان از موثر بودن آرایش های سیم پیچی پیشنهادی در کاهش مولفه شعاعی و محوری شار نشتی و در نتیجه کاهش تلفات هیسترزیس ترانسفورماتور ابررسانای دما بالا دارند.

موتورهای سوئیچ رلاکتانس خطی شار طولی دوطرفه که چگالی نیروی بالاتری نسبت به موتورهای یک طرفه تولید می کنند، دارای ساختار متقارن می باشند به عبارتی فازها، حامل و روتور نسبت به محورحرکت کاملا متقارن می باشند. در این ساختار متقارن، بالا رفتن جریان باعث به وجود آمدن اشباع مغناطیسی در روتور می شود که کاهش کارایی و افزایش تلفات موتور را در پی خواهد داشت. در این پایان نامه با جابه جا کردن قطب های فازها و همچنین ایجاد نامتقارنی در روتور نسبت به محور جهت حرکت، مسیرهای جداگانه ای را برای شارهای عبوری از روتور به وجود می آوریم که در نتیجه از به اشباع رفتن روتور جلوگیری به عمل می آید و تلفات نیز کاهش خواهد یافت. با تغییر ابعاد روتور مشاهده می کنیم موتور پیشنهادی نسبت به ساختارهای متداول نسبت نیرو به حجم بیشتری نیز دارد به عبارتی با حجم کمتر نیروی بیشتری تولید می کند که این باعث کاهش در هزینه ساخت آن نیز می-شود.

سیستم های قدرت به علت غیر خطی بودن، رفتار های پیچیده ای مثل آشوب و انواع دو شاخگی ها را بروز می دهند که از عوامل محدود کننده پایداری و بار پذیری سیستم هستند و حتی می توانند منجر به فروپاشی ولتاژ نیز شوند. بنابراین برای بهبود پایداری سیستم، استفاده از کنترلرهایی که باعث حذف یا تاخیر چنین پدیده هایی شوند، امری ضروری است.در این راستا می توان از کنترلرهایی مثل کنترلرهای facts استفاده نمود که یکی از رایج ترین آن ها در بهبود پایداری، جبران کننده توان راکتیو استاتیک می باشد که می تواند موجب تاخیر یا حذف برخی دو شاخگی ها (مثل دوشاخگی زینی جاذب) و آشوب شود ولی اگر پارامتر های آن به درستی تنظیم نشوند، حتی می تواند باعث به وجود آمدن برخی از دو شاخگی ها شود. بنابراین بررسی اثر پارامتر های جبران کننده توان راکتیو استاتیک از اهمیت بالایی برخوردار است که در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار matcont به تفصیل در این مورد بحث می شود. همچنین یک روش رسم منحنی دو شاخگی با استفاده از کد نویسی در نرم افزار matlab ارائه شده است و دو کنترلر پیشنهادی نیز به عنوان کنترلر کمکی جبران کننده توان راکتیو استاتیک، برای بهبود پایداری و کنترل آشوب و دوشاخگی ها معرفی شده اند.

امروزه سیستم های تولید توان پالس کاربرد بسیار گسترده ای در فعالیت های پژوهشی و آزمایشگاهی، نظامی، پزشکی و موارد دیگر دارند. یکی از بهترین منابع توان پالس برای این کاربردها مولدهای تراکم شار مغناطیسی می باشند. این مولدها از نظر ساختار و کاربرد تنوع زیادی دارند که اصول کار همه آنها بر مبنای اصل بقای شار استوار است. در این بین مولدهای تراکم شار مغناطیسی انفجاری به خاطر قابلیت فوق العادهای که در تولید انرژی بسیار زیاد در مدت زمان کوتاه دارند بهترین انتخاب بعنوان سیستم تولید توان پالس می باشند. در این پایان نامه سعی شده است به مطالعه و بررسی اصول عملکرد مولدهای تراکم شار مغناطیسی انفجاری تغذیه شونده به صورت غیرمستقیم پرداخته شود. چون فرکانس کاری مولدهای تراکم شار مغناطیسی انفجاری بسیار بالا می باشد ظرفیت خازنی پراکندگی سیم پیچ های کویل های مولد افزایش می یابد و به تبع آن پاسخ فرکانسی کویلهای این مولدها در فرکانسهای بالا در حد چند مگا هرتز، متفاوت خواهد بود. در ادامه لازم است برای بررسی دقیق رفتار مولد، با استفاده از مدار معادل الکتریکی آن و با درنظر گرفتن ظرفیتهای خازنی پراکندگی سیم پیچ ها، مدلسازی و شبیه سازی مولد انجام پذیرد. در پایان تاثیر ظرفیت خازنی پراکندگی بر جریان های الکتریکی تغذیه و بار مولد مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و راهکارهای کاهش ظرفیت های خازنی پراکندگی و بهبود رفتار مولد ارائه می شود.

توان تولیدی یک توربین بادی وابسته به عوامل مختلف جوی مانند سرعت باد، رفتار دینامیکی توربین در برابر تغییرات سرعت باد و راندمان توربین دارد. امروزه به منظور استفاده اقتصادی از توربین های بادی حداکثر توان از یک توربین بادی می بایست مشخص و گرفته شود. طراحی کنترل کننده های لازم جهت بدست آوردن خروجی مناسب از توربین می تواند از طرق مختلف و با توجه به نوع ژنراتور مورد استفاده صورت پذیرد.کنترل کننده های مذکور می توانند بر روی خود ژنراتور، مبدل و یا به صورت مکانیکی بر روی توربین وصل شوند. در این پایان نامه به طراحی کنترل کننده ولتاژ و فرکانس در سیستم های تبدیل انرژی بادی با ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم پرداخته می شود و در ادامه حداکثر توان قابل استحصال از توربین بادی تخمین زده می شود. برای هدف ذکر شده، 2روش پیشنهادی که نسبت به یکدیگر دارای مزایا و معایبی هستند ارائه می شود. ابتدا به شبیه سازی یک ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم پرداخته می شود سپس این ژنراتور توسط یک مبدل ماتریسی به شبکه متصل می شود. مبدل های ماتریسی مستقیما توانac خروجی ژنراتور را به توان ac با کیفیت مناسب تبدیل می کنند. جهت بهبود کنترل سوئیچ های مبدل ماتریسی روشی ارائه خواهد شد تا ولتاژ و فرکانس مطلوب در خروجی ظاهر شود، سپس تاثیر سرعت باد برعملکرد ژنراتورpmsg و مبدل بررسی می شود. در ساختار دوم برای ایجاد تعقیب حداکثر توان در این توربین از یک لینک dc در شبیه¬سازی استفاده شده است و با استفاده از روش بدون سنسور، سرعت باد و توان بهینه قابل برداشت از لینک dc تخمین زده می شود. هر دو روش اتصال به شبکه برای ژنراتور مغناطیس دائم ارزیابی و بررسی شده است. نتایج دقت بالای تخمین ها و حد مناسب کیفیت توان در ولتاژ و خروجی تزریقی را نشان می دهند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.