مبحث تلفات انرژی از مهمترین مقوله هایی است که صنعت برق با آن مواجه است و توجه به کاهش آن ضرورتی اجتنا ب ناپذیر می‮باشد. درکشورهای صنعتی از همان ابتدای شکل گیری این صنعت یعنی سال 1900 میلادی مبحث تلفات مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مباحث مهم در بهره برداری شبکه های توزیع، کنترل توان راکتیو شبکه می‮باشد که به صورت یک زیر مسئله از بحث پخش توان بهینه (opf) مورد توجه قرار می گیرد. روش های مختلفی برای جبران توان راکتیو در شبکه های قدرت وجود دارد که برحسب نوع شبکه و شرایط بهره برداری آن یکی از این روشها مورد استفاده قرار می گیرد. جبران‮سازی با نصب خازن های موازی یکی از روش های معمول در شبکه های توزیع شعاعی می باشد که به طور فراگیر کاربرد دارد. طراحی اندازه و محل بهینه برای خازن های شبکه مسئله جایابی بهینه خازن‮ها (ocpp) نامیده می شود. بانک های خازنی نصب شده در شبکه‮های توزیع علاوه بر تنظیم سطوح ولتاژ در حد مجاز، باعث افزایش ضریب توان، کاهش تلفات و افزایش ظرفیت شبکه برای باردهی خواهد شد. در این تحقیق سعی شده است که با استفاده از روش های بهینه سازی هوشمند به حل مسئله جایابی خازن بپردازیم. مسئله تعیین محل و اندازه بهینه خازن در سیستم قدرت را می توان به صورت یک مسئله بهینه سازی مقید در نظر گرفت که تابع هدف آن کاهش تلفات شبکه خواهد بود و همزمان با آن باید قیود بهره برداری نیز ارضا گردند. به جهت پیچیدگی و غیرتحلیلی بودن تابع هدف، روش های تحلیلی یا مبتنی بر گرادیان تابع هدف در حل این مسئله قابل استفاده نیستند. اخیراً روش های هوشمند نتایج مطلوبی را در حل این‮گونه مسایل از خود نشان داده اند و از این‮رو ما استفاده از چند روش هوشمند نوین را در دستور کار قرار داده ایم. در این پایان نامه همچنین ایده هایی برای بهبود این روش‮ها ارائه می شود که میزان بهبود عملکرد هریک از آنها را قبل از اعمال بر روی مسئله ocpp، با استفاده از توابع تست استاندارد مورد ارزیابی قرار می‮دهیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم ها و روش های پیشنهادی بر روی مسئله جایابی‮خازن نتایج رضایت‮بخشی در بهبود عملکرد شبکه توزیع داشته و نیز سود اقتصادی قابل توجهی از محل کاهش تلفات شبکه در پی خواهد داشت، به طوریکه اعمال روش‮های هوشمند در حل مسئله جایابی‮خازن، صرفه‮جویی اقتصادی برابر حداقل 6/5 درصد هزینه نهایی در سیستم 9 باسه و حداکثر 14/63 درصد هزینه نهایی در سیستم 15 باسه را در پی دارد. مقایسه نتایج به دست آمده از بهترین الگوریتم های پیشنهادی در این پایان نامه و نتایج روش های پیشنهادی در سایر مقالات نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی و به خصوص الگوریتم های sfl و pso، عملکردی بهتر از روش های پیشنهادی در سایر مقالات دارند و هزینه نهایی بدست آمده را حداقل برابر 0/67 درصد و حداکثر برابر 3/16 درصد نسبت به مراجع مختلف کاهش داده‮اند.

مبدل های چند سطحی در زمینه های توان بالا و ولتاژ بالا کاربردهای زیادی را داشته است. هدف یک مبدل چند سطحی، ساختن یک ولتاژ سینوسی از سطوح مختلف ولتاژ dc است. مبدل های چند سطحی ساختارهای متفاوت دارند. یکی از ساختارهای مرسوم ، مبدل های چندسطحی کسکید می باشد. مبدل های چندسطحی کسکید از سری کردن h-bridge ها بدست می آید. اگر منابع تغذیه ولتاژ dc اعمال شده به تمام پل ها یکسان باشد، مبدل را مبدل چندسطحی کسکید متقارن گویند و در غیر این صورت مبدل را چندسطحی کسکید نامتقارن می گویند. از معایب مبدل های کسکید ، نامتعادلی در ولتاژ منابع dc و توان منابع در h-bridge ها می باشد. یکی دیگر از معایب مبدل های کسکید تفاوت در تلفات کلیدهای h-bridge ها می باشد. در این پایان نامه برای رفع معایب مبدل های چندسطحی کسکید از روش کنترل شارژ متعادل استفاده خواهیم کرد. ابتدا با روش کنترل شارژ متعادل توان تولیدی منابع dc را یکسان کرده و سپس ولتاژ منابع dc را تثبیت می کنیم. در ادامه امکان بکارگیری روش کنترل شارژ متعادل برای انجام هم زمان یکسان سازی توان منابع dc و تثبیت ولتاژ منابع را بررسی می کنیم. با اجرای شارژ متعادل ، منابع dc یکسان بکار رفته در ساختار مبدل توان یکسان خواهند داشت و ولتاژ منابع dc تثبیت شده و تلفات کلیدها در آنها یکسان خواهد شد. در نتیجه هزینه طراحی مبدل و هزینه نگهداری کاهش خواهد یافت. ضمنا سعی بر این خواهد بود در روش های کنترلی پیشنهادی بررسی حذف هامونیک و یا هارمونیک های انتخابی صورت گیرد. در صورت فراهم شدن امکانات آزمایشگاهی، یک نمونه عملی در رنج آزمایشگاهی برای اثبات مجدد روش های کنترلی پیشنهادی طراحی و ساخته خواهد شد.

فرورفتگی ها یا sag های ولتاژ مهمترین کمیت کیفیت توان در بسیاری از صنایع می باشد بطوریکه بیش از 80 درصد مسائل مربوط به کیفیت توان را دربر می گیرد. تجهیزات حسّاس استفاده شده در کارخانه های صنعتی مدرن از قبیل کنترل کننده های پردازشی، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه نویسی، درایو تنظیم سرعت (adjustable speed drive) و همچنین صنعت روباتیک قادر به تحمّل فرورفتگی های ولتاژ نیستند. روش های مختلفی برای کاهش و جبران فرورفتگی های ولتاژ وجود دارد. روش های مرسوم بر اساس استفاده از بانکهای خازنی، ایجاد فیدرهای موازی جدید و نصب منابع توان غیر قابل قطع ups می باشند. با این وجود، هیچ کدام از این روش ها به علّت غیر قابل کنترل بودن جبرانسازی توان راکتیو و هزینه های زیاد احداث فیدرهای جدید و نصب ups، قادر به حل کامل مشکلات کیفیت توان نمی باشند. لذا تلاش های زیادی برای حل مشکلات مربوط به کیفیت توان بر اساس استفاده از آخرین تکنولوژی های الکترونیک قدرت ، انجام گرفته است و تجهیزاتی تحت عنوان ادوات facts و custom power (cp) به میان آمده اند. ادوات custom power که از سال 1988 به عنوان وسیله ای برای حل مسائل مربوط به کیفیت توان مطرح شده اند، در سیستم های توزیع ولتاژ پایین مورد استفاده قرار می گیرند. از این میان، جبران ساز استاتیکی توزیع (d-statcom) که بر پایه مبدل منبع ولتاژ (vsc) می باشد در این پایان نامه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. d-statcom به عنوان یکی از ادوات custom power بطور موازی با شبکه قدرت قرار گرفته و برای جبران سازی فرورفتگی و برآمدگی های ولتاژ بکار می رود. با در نظر گرفتن این واقعیت که در یک سیستم قدرت همه انواع عیوب (از قبیل عیوب متعادل و نامتعادل) ممکن است رخ دهند، لذا سیستم کنترلی باید قادر به جبران سازی همه انواع عیوب باشد. در این پایان نامه، یک روش کنترلی برای سیستم کنترلی d-statcom پیشنهاد می شود که در آن، d-statcom با یک سیستم ذخیره ساز انرژی سوپرخازن (scess)، یکپارچه شده و قادر به جبران سازی همه انواع عیوب نامتعادل و حتی متعادل می باشد. به عبارت دیگر در این پایان نامه، یک سیستم کنترلی d-statcom دارای دو مد مختلف می باشد. در مد اوّل، برای بهبود عملکرد سیستم کنترلی از یک فیدبک در خروجی کنترل کننده استفاده می شود و در مد دوّم d-statcom با یک سیستم ذخیره ساز انرژی سوپرخازن یکپارچه می شود. از جمله مزایای روش ارائه شده سادگی، راحتی کنترل، استحکام و انعطاف پذیر بودن آن است بطوریکه می تواند تنها با یک بار تنظیم سیستم کنترلی همه انواع عیوب را جبران سازی نماید.

کمبود ولتاژ پدیده ای است که در پی افت ناگهانی ولتاژ عمدتا به خاطر وقوع اتصال کوتاه در شبکه اتفاق می افتد. کمبود ولتاژ سبب بروز آسیب در بارهای حساس به ولتاژ می شود. یک راه حل اساسی برای حفاظت این نوع بارها استفاده از بازگردان ولتاژ دینامیکی (dvr) است. بازگردان ولتاژ دینامیکی با بازیابی ولتاژ در سمت بار هنگام بروز مشکلاتی چون وقوع کمبود ولتاژ کیفیت ولتاژ عمل حفاظت از این نوع بارها را انجام می دهد. بازگردان ولتاژ دینامیکی معمولی عمدتا شامل مبدل سری vsi، فیلتر هارمونیک، ترانسفورماتور تزریق سری، خازن لینک dc و واحد تغذیه انرژی لینک dc است. واحد تغذیه لینک dc می تواند به صورت یکسو ساز موازی باشد که به صورت پشت به پشت از طریق خازن dc به مبدل سری وصل است. توپولوژی مبتنی بر مبدل یکسو ساز موازی به دو صورت قابل پیاده سازی می باشد. در ساختار نوع اول مبدل سری در سمت بار و مبدل موازی در سمت منبع قرار دارد. در سیستم مبتنی بر یکسوساز سمت منبع انرژی لازم برای جبران سازی کمبود ولتاژ از خازن لینک dc گرفته می شود و خازن باید دارای ظرفیت کافی برای ذخیره و تامین انرژی مبدل سری را داشته باشد. در ساختار نوع دوم مبدل سری در سمت منبع و یکسو ساز موازی در سمت بار قرار دارد. در این ساختار با فرض اینکه مبدل سری همواره ولتاژ بار را در مقدار مطلوب خود نگه می دارد، یکسو ساز در زمان وقوع کمبود ولتاژ نیز قادر به تأمین انرژی لینک dc است بنابراین خازن dc نقش عمده ای در تامین انرژی مبدل سری نخواهد داشت و سایز آن کاهش می یابد. اما در ساختار نوع اول با وقوع کمبود ولتاژ یکسو ساز قادر به تامین انرژی لینک dc نخواهد بود و نیاز به خازنی با سایز بزرگ می باشد. هر چند ساختار dvr مبتنی بر یکسو ساز موازی سمت بار توانسته است سایز خازن لینک dc را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. کاهش دینامیکی جریان اتصال کوتاه در سمت بار در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. ساختار dvr مبتنی بر یکسو ساز سمت منبع قابلیت محدود ساختن جریان خطا در پی وقوع اتصال کوتاه در پایین دست dvr را دارد. اما این ساختار در جبران سازی کمبود ولتاژهای طولانی کارایی مناسبی ندارد. اخیرا مبدل منبع امپدانسی برای غلبه بر مشکلات vsi ارایه شده است. در این سیستم نیاز به تعداد زیادی نیمه هادی بوده و دارای عناصر پسیو بزرگ است و به دلیل استفاده از روش کنترل ساده برای کنترل zsi دارای استرس ولتاژ بزرگ و نیازمند کلید هایی با توان بالا می باشد. سیستم ارایه شده با استفاده از یک مبدل بوست dc-dc بین مبدل و خازن لینک dc نیز قابل پیاده سازی است. استفاده از مبدل بوست باعث افزایش حجم، قیمت و پیچیدگی سیستم و همچنین افزایش تلفات و کاهش راندمان می شود. سیستم های مبتنی بر vsi دارای مشکل حساسیت به emi می باشند که سبب افزایش thd ولتاژ خروجی مبدل می شود. این مورد در حضور zsi برطرف می شود. در این پایان نامه ساختار جدیدی برای dvr مبتنی بر یکسو ساز موازی سمت منبع برای جبران سازی کمبود ولتاژهای با دوره زمانی طولانی ارایه می شود. در این سیستم، مبدل منبع امپدانسی جایگزین مبدل vsi می شود. سیستم حاصل علاوه بر جبران کمبود ولتاژهای طولانی قابلیت کاهش دینامیکی جریان خطای پایین دست را هم دارد و سایز المان ذخیره کننده انرژی نیز کاهش می یابد. مساله tsdpr (total switching device power rating) در سیستم پیشنهادی محاسبه و با سیستم های موجود مقایسه شده است. پارامتر tsdpr در سیستم پیشنهادی کمتر از سیستم مبتنی بر مبدل بوست dc-dc می باشد. برای کنترل zsi سه روش در مقالات مختلف بیان شده است. 1) کنترل ساده 2) کنترل حداکثر بوست 3) کنترل حداکثر بوست ثابت در این پایان نامه این سه روش بررسی شده و روش کنترل ساده برای کنترل مبدل اجرا شده است.

در این پایان نامه روی درایو یک قطار پر سرعت مطالعه می شود. درایو این قطار، موتور القایی استفاده می کند و روش کنترلی آن بر اساس کنترل برداری است، که در صنعت به دلیل کارایی عملکرد بالا و سادگی، از محبوبیت زیادی برخوردار است. برای این درایو رویتگر سرعت، رویتگر شار روتور، رویتگر گشتاور بار و رویتگر گشتاورالکترومغناطیسی موتور، برای اهداف مختلفی استفاده می شود. از رویتگر سرعت می توان در سیستم خطایاب و کنترلی استفاده کرد، به این صورت که با مقایسه ی بین سرعت اندازه گیری شده و رویت شده اطلاعاتی را برای مرکز نگهداری بفرستد، و هم می توان در حالت وجود خطای سنسور سرعت، کنترل موتور را به حالت کنترل بدون سنسور تغییر داد. رویتگر شار روتور به جای سنسور های شار برای محاسبه ی اندازه و زاویه ی شار روتور به کار می رود که دو پارامتر مهم در کنترل برداری محسوب می شوند. از رویتگر گشتاور الکترو مغناطیسی موتور نیز می توان برای محاسبه ی گشتاور به کار برده شده به عنوان فیدبک در سیستم حلقه بسته ی کنترل موتور استفاده کرد. رویتگر گشتاور بار نیز می تواند در سیستم خطایاب به کار رود، به این صورت که با مقایسه ی بین گشتاور واقعی و رویت شده اطلاعاتی را به مرکز نگهداری به منظور اهداف عیب یابی بفرستد. در کل کاربرد این رویتگر ها و سیستم خطایاب عملکرد و ایمنی درایو قطار را بالا می برد. توسعه و پیشرفت صنعت حمل و نقل ریلی، به طور چشمگیری به قابلیت اطمینان خوردرو های ریلی بستگی دارد. همه ی سیستم های ریلی بایستی به سیستم کنترلی مناسب و سیستم خطایاب دقیق مجهز باشند، تا امنیت و ایمنی حمل و نقل مسافر و بار تامین شود. بیشتر سیستم های کنترلی و خطایاب با سنسور های اضافی مجهز شده اند. متاسفانه با سنسور های اضافی، مونتاژ و نگهداری خودرو پیچید ه تر می شود، هم چنین هزینه ی سیستم ریلی نیز افزایش می یابد. امروزه با به کار گیری روش های محاسباتی، این امکان فراهم شده است که تعدادی از سنسور های اضافی حذف شود.

مبدل های تک فاز به سه فاز برای درایو موتورهای القایی و تغذیه ی بارهایی که به منبع تک فاز دسترسی دارند به کار می رود. ساختارهای کلاسیک مبدل های تک فاز به سه فاز شامل دو قسمت اینورتری و یکسوکننده با لینک dc هستند. خازنی که در لینک dc بکار می رود باعث افزایش حجم و وزن سیستم شده و از طرفی طول عمر کل سیستم را کاهش می دهد. اخیراً تلاش گسترده ای برای جایگزینی مبدل های کلاسیک دو مرحله ای با مبدل های ماتریسی صورت گرفته است. اما در زمینه ی مبدل های ماتریسی تک فاز به سه فاز، ساختارها و روش های کنترلی که تاکنون مطرح شده اند قادر نیستند جریان سینوسی متعادل تولید کنند و جریانی که در خروجی این مبدل ها تولید می شود از وجود هارمونیک های مرتبه ی پائین که حتی با استفاده از فیلترهای بزرگ قابل حذف نیستند، رنج می برد. در این پایان نامه دو روش کنترلی بر اساس روش های کنترلی کلاسیک برای کنترل مبدل ماتریسی تک فاز به سه فاز مطرح شده است. اولین روش مورد استفاده روش مدولاسیون پهنای پالس سینوسی است. در روش کنترلی پیشنهادی بر این اساس موج های مرجع به نحوی تغییر داده می شوند که هارمونیک های موجود در شکل موج ولتاژ هارمونیک های مرتبه ی بالاتر باشند تا بتوان با استفاده از خاصیت اهمی - سلفی بار این هارمونیک را از شکل موج جریان حذف کرد. بر این اساس دو روش کنترلی با دو موج مرجع متفاوت تعریف شده اند. با استفاده از روش اول مبدل ماتریسی قادر خواهد بود به ازای فرکانس خروجی برابر با فرکانس منبع تغذیه، جریان سینوسی متعادل تولید کند. در دومین روش بر اساس مدولاسیون پهنای پالس سینوسی مبدل ماتریسی قادر خواهد بود به ازای فرکانس های متغیر تا فرکانس ورودی، در خروجی جریان سینوسی متعادل تولید کند. دومین روش کنترلی مورد استفاده روش کنترل باند هیسترزیس است. این روش مبدل ماتریسی را قادر می سازد در خروجی جریان های با فرکانس های متغیر و بدون محدودیت در مقدار فرکانس، تولید کند. در نتیجه این روش مبدل ماتریسی را قادر خواهد ساخت هم برای درایو موتور القایی و هم برای تغذیه ی بارهایی که منبع تک فاز دسترسی دارند به کار رود.

در این پایان نامه، با این فرض که توپولوژی و اطلاعات امپدانسی سیستم قدرت موجود می باشد، یک روش جدید با استفاده از شبکه های عصبی برای شناسایی منابع هارمونیک زا در سیستم های قدرت ارائه شده است. بعد از تعیین مکان اندازه گیرها، با استفاده از 4 شبکه عصبی پرسپترون چند لایه mlp مکان و نوع منابع هارمونیکی در باس بارهای مورد نظر شناسایی می شود. با توجه به اینکه خروجی شبکه از نوع منطقی می باشد در لایه خروجی شبکه عصبی از تابع سیگموئید و برای اینکه تابع خطا از مینیمم های محلی عبور کند و پاسخ مناسب داشته باشد از الگوریتم آموزشی لونبرگ که دارای نرخ یادگیری متغیر است استفاده شده است. برای تعیین مکان و تعداد اندازه گیرهای هارمونیکی، ابتدا با توجه به آرایش سیستم و با شناخت از سیستم مورد مطالعه، چند باس بار به همراه چند خط انتقال ارتباطی این باس بارها در یک منطقه انتخاب می گردند. در مرحله بعد با انجام پخش بار هارمونیکی در شرایط باری مختلف، جریان خطوط محاسبه و در نهایت پارامتری که بیانگر مجموع دامنه هارمونیک های جریان های اصلی می باشد، برای تعیین مکان اندازه گیر استفاده می شود. با وجود دقت بالای روش ارائه شده در این پایان نامه، پیاده سازی آن برخلاف روش هایی مانند الگوریتم ژنتیک یا تخمین حالت آسان می باشد. در روش پیشنهادی به دلیل عدم استفاده از مقادیر فرکانس اصلی ولتاژ و جریان به عنوان ورودی شبکه عصبی در مجموع برای آموزش کل شبکه ها از 66 نمونه استفاده شده است. به دلیل انتخاب مناسب پارامترهای ورودی شبکه عصبی، تغییرات میزان بار و منابع هارمونیکی تاثیر چندانی در نتایج ندارند. در روش ارائه شده برای افزایش قدرت تصمیم گیری شبکه عصبی از مقادیر حقیقی و موهومی هارمونیک ها به صورت جداگانه استفاده شده است. برای تحلیل هارمونیک ها و بدست آوردن ورودی های مورد نظر در نقاط اندازه گیری از روش تبدیل فوریه سریعfft استفاده شده است. هم چنین برای اثبات کارایی روش ارائه شده نتایج پیاده سازی روش پیشنهادی در نهایت روش ارائه شده بر روی یک شبکه 14 باسه ieee، در نرم افزارmatlab استفاده شده است.

مسئله ی پایداری سیستم های قدرت و دمپینگ موثر نوسانات فرکانس پایین یکی از مهمترین مسائل مورد توجه مهندسان برق در شبکه های قدرت می باشد. پایدارسازهای سیستم قدرت، روش های ترکیب ان ها با avr و نیز انتخاب و تصحیح پارامترهای pss به طور گسترده ای در مقالات مختلف بررسی شده است. هدف عمده ی این پایدار سازها دمپینگ موثر و به موقع نوسانات شبکه های قدرت می باشد. در حوزه ی طراحی pss وتنظیم پارامترهای ان روش های مختلفی از جمله روش های هوش مصنوعی مانند تئوری فازی، الگوریتم های بهینه سازی هوشمند مانند neural network simulated anneling، ga evolutionary programming، partical swarm optimization، tabu searchو نیز روش های کنترل غیر خطی برای طراحی pss استفاده شده است.از آنجاییکه روشهای هوشمند بر اساس مدل خطی شده ی سیستم قدرت بنا نهاده شده اند، لذا در شرایط عملی، کارکرد چندان رضایت بخشی ندارند. استفاده از کنترل کننده های فازی نیز در عمل و به صورت on-line با محددیت هایی مواجه است. ترکیب کنترل کننده های فازی و عصبی نیز در عین کار آمدی دارای پیچیدگی های طراحی می باشد. در این پایان نامه، هدف طراحی optimal robust pss با استفاده از روش های کنترل غیر خطی و یا کنترل بهینه و یا ترکیبی از آن ها می باشد به طوری که در نقاط کاری مختلف بتواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. روش پیشنهادی برای سیستم های قدرت تک ماشینه ارائه خواهد شد. در مورد توسعه روش پیشنهادی به سیستم های چند ماشینه بدلیل غیر خطی بودن سیستم و گستردگی پارامترها در حال حاضر نمی توان اظهار نظر کرد و این مسئله در طول اجرای پایان نامه مشخص خواهد شد.

در تعیین مدل دینامیکی شبکه قدرت همواره عدم قطعیت هایی ناشی از تغییر بار، تغییر توپولوژی و ساختار شبکه، دینامیک های صرفنظر شده، نامعینی در مدل و عدم قطعیت در پارامترهای مدل وجود دارد. به دلیل نامعینی های موجود در پارامترهای سیستم قدرت و غیرخطی بودن ماهیت آن، استفاده از یک روش کنترلی غیرخطی که این نامعینی ها را در نظر بگیرد می تواند تأثیر بسزایی در پایداری سیستم داشته باشد. هدف از این مطالعه، طراحی پایدارساز سیستم قدرت به عنوان کنترل کننده مکمل سیستم تحریک به نحوی است که برخی از این نامعینی ها را در نظر گرفته و با توجه به ماهیت سیستم قدرت به صورت غیرخطی عمل نماید. برای این منظور پایدارساز به روش غیرخطی گام به عقب تطبیقی طراحی شده است. روش گام به عقب یک روش سیستماتیک و مبتنی بر روش های بازگشتی می باشد که به صورت گام به گام خطای دینامیک های سیستم را صفر می کند. این روش یکتا و پیاده سازی آن ساده است و به این دلیل که بازه ی تغییرات پارامترهای سیستم قدرت زیاد می باشد، استفاده از این روش برای سیستم های قدرت مناسب می باشد. به دلیل مشکل بودن محاسبه ضریب دمپینگ (d)، این کمیت به عنوان پارامتر نامعین بخش قدرت و همچنین بهره کنترل کننده گام به عقب به عنوان نامعینی بخش کنترلی در نظر گرفته شده اند. به دلیل کاهش چشم گیر حجم محاسبات و دقت مناسب مدل مرتبه سوم ژنراتور سنکرون، از این مدل برای طراحی پایدارساز استفاده شده است. با توجه به اینکه هدف بهبود میرایی نوسانات محلی است برای بررسی عملکرد pss طراحی شده، سیستم تک ماشینه متصل به شین بی نهایت به عنوان سیستم تست در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی ها با انواع پایدارسازهای مرسوم نشان می دهد که pss طراحی شده باعث بهبود میرایی نوسانات فرکانس پایین و در نتیجه بهبود پایداری دینامیکی، بهبود پایداری گذرا و همچنین بهبود سرعت پاسخ دهی سیستم شده است. به علاوه، پیاده سازی پایدارساز ارائه شده به دلیل عدم حذف جمله های غیرخطی مفید، ساده تر از سایر روش های ارائه شده پیشین می باشد.

در این مطالعه، هفت ساختار جدید بر پایه ترکیب اینورترهای چند سطحی سری و اینورترهای چند سطحی با کلیدزنی سری-موازی منابع ولتاژ dc ارائه شده است. در چهار ساختار پیشنهادی فقط از منابع ولتاژ dc و در سه ساختار پیشنهادی از ترکیب منابع ولتاژ dc و خازن ها استفاده شده است. در فصل دوم که به پیشینه تحقیق می پردازد چند نمونه از اینورترهای چند سطحی سری و اینورترهای چند سطحی سری-موازی مورد بررسی قرار گرفته و کلیه روابط حاکم بر آن ها استخراج شده است. همه الگوریتم های ممکن برای تعیین اندازه منابع ولتاژ dc در این ساختارها ارائه شده و ساختارهای بهینه از نظر تعداد کلیدها، تعداد منابع ولتاژ dc و مجموع ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها برای تولید حداکثر تعداد سطوح ولتاژ در خروجی به دست آمده اند. در فصل سوم، هفت ساختار برای اینورترهای چند سطحی بر اساس ترکیب اینورترهای چند سطحی سری و اینورتر چند سطحی با کلیدزنی سری-موازی منابع ولتاژ dc ارائه می شوند. قابلیت موازی شدن منابع ولتاژ dc موجب افزایش جریان دهی اینورتر چند سطحی و قابلیت سری شدن آن ها باعث افزایش سطوح ولتاژ تولیدی می شود. هم چنین اتصال موازی امکان استفاده از خازن به جای منابع ولتاژ dc را بدون نیاز به روش های کنترل ولتاژ خازن ها فراهم می کند. در این فصل، الگوریتم های جدیدی برای تعیین اندازه منابع ولتاژ dc، به منظور تولید تمامی سطوح ولتاژ (زوج و فرد) در خروجی اینورترهای چند سطحی پیشنهادی ارائه شده اند. هم چنین روشی برای تعیین تعداد بهینه کلیدها و منابع ولتاژ dc به منظور دست یابی به حداکثر تعداد سطوح ولتاژ تولید شده در خروجی اینورتر با حداقل ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها ارائه شده و مقایسه ای بین ساختارهای پیشنهادی و دیگر ساختارهای مرسوم برای اینورترهای چند سطحی انجام شده است. در فصل چهارم، تلفات دو نمونه از ساختارهای پیشنهادی با کلیدزنی خازنی بر حسب تابعی از تعداد سطوح ولتاژ خروجی محاسبه شده است. هم چنین زمان هدایت و زمان روشن و خاموش شدن همه کلیدها بر حسب تابعی از تعداد سطوح ولتاژ خروجی به دست آمده است. محاسبات تلفات شامل تلفات کلیدزنی، تلفات ناشی از ریپل ولتاژ خازن ها، تلفات هدایتی خازن ها و تلفات هدایتی کلیدها می باشد. محاسبات مذکور برای روش کلیدزنی فرکانس پایه انجام گرفته است. در این فصل، تعاریف مربوط به تلفات کلیدزنی، تلفات ناشی از ریپل ولتاژ خازن ها، تلفات هدایتی خازن ها و تلفات هدایتی کلیدها بیان شده اند. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی به منظور بررسی عمل کرد ساختارهای پیشنهادی برای تولید سطح ولتاژ و فرکانس معین در خروجی در فصل پنجم ارائه شده اند. نتایج شبیه سازی شامل شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی برای بارهای مختلف، thd ولتاژ و جریان، شکل موج ولتاژ قسمت های مختلف مدار و ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها می باشد. نتایج آزمایشگاهی شامل شکل موج های ولتاژ خروجی، جریان خروجی و ولتاژ قسمت های مختلف مدار می باشد. ارزیابی نتایج به دست آمده در این مطالعه و رئوس مطالعات آتی در فصل ششم ارائه شده است.

در این پایان نامه دو ساختار جدید برای اینورترهای چند سطحی پیشنهاد شده است. در مرجع [23] یک اینورتر سه فاز ارائه شده است که برای کاربرد در درایو ماشین های الکتریکی مناسب است. بر خلاف اینورتر پل h سری شده، این ساختار بر اساس سری کردن سلول های قدرت کار می کند که این سلول های قدرت خود از دو پایه سری تشکیل می شوند. در این پایان نامه به منظور تولید حداکثر تعداد سطوح ولتاژ در خروجی اینورتر ارائه شده در [23] با تعداد کلید کم تر، سه الگوریتم جدید برای تعیین اندازه منابع ولتاژ dc پیشنهاد شده است. سپس ساختار جدیدی پیشنهاد شده است که ترکیبی از مالتی سل ارائه شده در [23] و پل h سری شده می باشد. اندازه مقادیر منابع dc در این ساختار جدید با استفاده از سومین الگوریتم پیشنهادی تعیین شده است. هم چنین در این پایان نامه، ساختار پایه جدید دیگری برای اینورترهای چند سطحی پیشنهاد شده است. دومین اینورتر پایه پیشنهاد شده شامل یک واحد اصلی و یک مبدل تمام پل می باشد. سپس یک ساختار گسترش یافته پیشنهاد و سه روش برای تعیین منابع ولتاژ dc این ساختار گسترش یافته ارائه شده است. ساختار ارائه شده از نظر تعداد کلیدها، تعداد منابع ولتاژ dc بررسی شده و روابط حاکم بر این ساختار استخراج شده است. با به دست آوردن روابط حاکم بر اینورتر چند سطحی گسترش یافته پیشنهادی، تعداد بهینه کلیدها و منابع ولتاژ dc به منظور دست یابی به ماکزیمم تعداد سطوح ولتاژ تولید شده در خروجی اینورتر پیشنهادی محاسبه شده است. ساختارهای پیشنهادی اینورترهای چند سطحی از نظر تعداد igbtهای مورد نیاز، سطوح ولتاژ خروجی، گیت های راه انداز، منابع ولتاژ dc، تنوع دامنه منابع ولتاژ dc و مقدار ولتاژ بلوکه شده روی کلیدها با برخی از ساختارهای مرسوم اینورتر چند سطحی مقایسه شده و نتایج این مقایسه بررسی شده است. در آخر عملکرد و کارائی اینورترهای چند سطحی پیشنهادی توسط نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی تأئید شده است.

همواره بدیهی بوده که با جبران‏سازی موازی مناسب توان راکتیو، توان قابل انتقال می‏تواند در حالت ماندگار افزایش یافته و پروفیل ولتاژ در طول خط کنترل شود. منظور از این جبران‏سازی توان راکتیو، تغییر مشخصه‏های الکتریکی طبیعی خط انتقال است، تا انطباق بیشتری با تقاضای غالب بار پیدا کند. به این ترتیب، برای به حداقل رساندن اضافه ولتاژها تحت شرایط بار سبک، راکتورهای ثابت یا با کلیدهای مکانیکی به‏صورت موازی به‏کار می‏روند، و برای حفظ سطح ولتاژ در شرایط بار سنگین، خازن‏های ثابت یا با کلیدهای مکانیکی به‏صورت موازی به‏کار می‏روند. هدف نهایی از کاربرد جبران‏ساز موازی توان راکتیو در یک سیستم انتقال، افزایش توان انتقالی آن است. ممکن است که بهبود مشخصه‏های انتقال در حالت ماندگار به‏همراه پایداری سیستم مورد نظر باشد. به این ترتیب جبران‏سازی توان راکتیو برای تنظیم ولتاژ در نقطه‏ی وسط (یا برخی نقاط میانی) مورد استفاده قرار می‏گیرد تا خط انتقال تقطیع شود و در انتهای خط (خط شعاعی) از ناپایداری ولتاژ جلوگیری به‏عمل آید. به‏علاوه، جبران‏سازی توان راکتیو برای کنترل دینامیکی ولتاژ، افزایش پایداری در حالت گذرا و میرایی نوسانات توان را در پی خواهد داشت. جبران ساز استاتیکی سنکرون (statcom) یک وسیله ی سیستم انتقال ac انعطاف پذیر است که برای تولید یا جذب توان راکتیو به‏صورت موازی به سیستم قدرت وصل می شود. اگر statcom توان راکتیو به سیستم قدرت تزریق کند، در مد خازنی و اگر توان راکتیو از سیستم قدرت جذب کند، در مد سلفی خواهد بود. اگر توان راکتیو بین statcom و سیستم مبادله نشود، statcom در مد آماده به‏کار، (standby) کار خواهد کرد. statcom می تواند برای تنظیم ولتاژ، کنترل ضریب توان و پایداری پخش بار مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با جبران ساز استاتیکی مرسوم (svc)، statcom دارای مزایایی از قبیل کارکرد بهتر، انعطاف‏پذیری کارکردی بهتر، سرعت سریع و هارمونیک های کم می باشد. اینورترهای چند سطحی سری شده بر پایه ی اتصال چندین پل h، به‏دلیل ساختار مشابه و قابلیت گسترش نسبت به ساختارهای اینورتر چند سطحی دیود کلمپ و خازن های شناور، در کاربرد statcom رایج ترند. یکی از معایب اصلی اینورترهای چند سطحی سری شده در کاربرد statcom، نامتعادلی ولتاژ خازن های dc استکه در طرف dc پل های h ظاهر می شود، که این نامتعادلی ناشی از روش های کلیدزنی مختلف برای پل های h و تغییرات پارامترهای توان اکتیو و راکتیو در پل های h می باشد. نامتعادلی ولتاژ خازن dc باعث کاهش کیفیت ولتاژ خروجی خواهد شد و در موارد شدید تر، می تواند منجر به فروپاشی کامل سیستم قدرت شود. در این پایان نامه تکنیک کنترلی ivbs برای سیستم statcom تکفاز ارائه شده که بر پایه‏ی مبدل چند سطحی پل h سری شده می‏باشد. اما یکی از عمده‏ترین معایب تکنیک کنترلی ivbs می‏تواند وجود کنترل کننده‏ pi باشد. یکی از معایب این کنترل کننده‏ رایج این است که با استفاده از بهره‏های ثابت، وقتی نوسانی در پارامترهای سیستم یا شرایط عمل‏کرد سیستم وجود داشته باشد، کنترل کننده نمی‏تواند عمل‏کرد کنترلی مطلوبی ارائه دهد و برای بهبود پاسخ گذرای سیستم ناتوان است. برای حل این مشکل کنترل کننده‏ pi در سیستم statcom برای کنترل ولتاژ dc و توان راکتیو، یک کنترل کننده‏ pi تطبیقی (سازگار) با استفاده از منطق فازی پیشنهاد شده است، که این کنترل کننده ترکیبی از کنترل کننده‏ فازی و کنترل کننده‏ pi می‏باشد. برای بررسی نحوه ‏ی عمل‏کرد ساختار ارائه شده، از نرم‏ افزار matlab/simulink‏ برای شبیه ‏سازی‏ها و تأیید مزیت‏های روش کنترلی ارائه شده، استفاده شده است.

در بسیاری از کاربردها نظیر سیستم های تولید انژی توزیع شده و انرژی های تجدید پذیر نیاز به ولتاژ dc بالاتری نسبت به ولتاژ منبع ورودی می باشد لذا ضرورت استفاده از مبدل هایdc-dc با در نظرگرفتن مقدار بازده آن هرچه بیشتر نمایان می شود. از روش های متداول به منظور افزایش ولتاژ استفاده از مبدل های افزایشی می باشد که با توجه به عدم ایزولاسیون الکتریکی از قابلیت اطمینان کمتری برخوردار می باشند. این مشکل با استفاده از ساختار مبدل امپدانسی بر طرف می گردد. این مبدل دارای قابلیت (1) افزایش ولتاژ (2) بافر حفاظتی میان بار و منبع انرژی می باشد. از مزیت های دیگر این مبدل در مقایسه با مبدل های افزایشی متداول ، بهره ولتاژ dc ورودی به خروجی بالاتر برای همان نسبت سیکل کاری، جداسازی بار و منبع از یکدیگر در مواقع اتصال کوتاه در طرف بار و همچنین فیلتر خروجی مرتبه دوم می باشد. در این پایان نامه هدف آنلیز و بررسی مدهای کاری مختلف در مبدل منبع امپدانسی، محاسبه مقدار اندوکتانس بحرانی و ریپل ولتاژ خروجی می باشد. همچنین در حالت هدایت پیوسته پروسه انتقال انرژی با توجه به حداقل جریان سلف و جریان خروجی به دو قسمت تقسیم می شود. شبیه سازی مدهای مختلف کاری مبدل منبع امپدانسی با استفاده از نرم افزار pscad صورت گرفته است.

سیستم های الکترونیکی تا زمانیکه ولتاژ تغذیه در یک رنج ثابتی باقی بماند، به درستی کار می کنند. انواع زیادی از نوسانات ولتاژ وجود دارد که موجب عملکرد نامناسب سیستم ها می شود، از جمله صاعقه، افت ولتاژ، اعوجاج هارمونیکی، و اختلالات گذرا. در بین آنها، افت ولتاژ، بزرگترین مساله برای کیفیت توان است. یک کاهش کوتاه مدت و غیر قابل اجتناب در ولتاژ به خاطر اختلالات گذرا مثل انواع خطاهای بوجود آمده در سیستم که تقریبا بیشتر آنها کمتر از نیم ثانیه طول می کشد و این مدت اغلب، برای خروج انواع بارها به اندازه کافی طولانی است. چنین توقف برنامه ریزی نشده ای می تواند باعث راه اندازی مجدد بار به مدت طولانی شود و می تواند منجر به هزینه های بالای تولید از دست رفته شود. dvr یا بازیاب دینامیکی ولتاژ، یکی از ادوات custom power است که برای مقابله با کمبودهای ولتاژ کوتاه مدت در محل بارهای حساس به کار می رود. در صورت استفاده از dvr برای جبران کمبودهای ولتاژ نسبتا شدید و با مدت زمان تداوم زیاد، استفاده از منابع ذخیره کننده انرژی برای تامین توان اکتیو مورد نیاز برای عملکرد dvr غیر قابل اجتناب بوده و منجر به افزایش هزینه آن می شود. در مواردی که بارها یا مناطق حساس صنعتی از طریق فیدرهای مستقل تغذیه می گردند ممکن است تصمیم به نسب dvr بر روی هر یک از فیدرها گرفته شود. در این موارد می توان از ساختاری به نام idvr یا بازیاب دینامیکی ولتاژ بین خطی استفاده کرد که در آن، dvr های واقع در فیدرهای مجزا از طریق لینک dc به هم متصل می شوند. با استفاده از این ساختار، توان اکتیو مورد نیاز برای جبران کمبود ولتاژ در فیدر معیوب از طریق فیدر سالم و بدون نیاز به منابع ذخیره کننده انرژی تامین می شود. در این پایان نامه با استفاده از روابط حاکم بر حالت ماندگار dvr، حالت ماندگار idvr بررسی می گردد. سپس قابلیت های جبران در idvr و تفاوت آن با dvr و محدودیت های آن برای حالت های مختلف در سیستم های توزیع بررسی می شود.

اینورترها می توانند از یک ولتاژ dc ثابت یا متغیر، ولتاژهای ac تکفاز و سه فاز تولید نمایند. روشهای گوناگونی برای کنترل ولتاژ خروجی اینورتر وجود دارد که هرکدام هارمونیک هایی را در ولتاژ خروجی پدید می آورند. الگوهای کلیدزنی ادوات الکترونیک قدرت با مدولاسیون پهنای پالس سینوسی، مدولاسیون پهنای پالس چند حاملی، و الگوی کلیدزنی بهینه ادوات الکترونیک قدرت با مدولاسیون بردار فضایی svpwm در اینورترهای چند سطحی نسبت به هم از مزایا و معایب ویژه ای برخوردار می باشند. در این پژوهش مدولاسیون بردار فضایی برای اینورتر های دو و سه سطحی بطور کامل مورد بررسی قرار می گیرد. سپس یک الگوی کلیدزنی بهینه بر مبنای جابجایی بردار صفر برای اینورتر nسطحی پیشنهاد می گردد که منجر به بهبود ضریب اعوجاج هارمونیکی کل، تلفات هدایتی و تلفات کلید زنی می گردد. با استفاده از نرم افزارmatlab الگوهای کلیدزنی در اینورتر چند سطحی پیاده شده و مناسب ترین الگوی کلیدزنی را از نقطه نظر توابع هدفی مانند ضریب اعوجاج هارمونیکی کل thd و ضریب اعوجاج df، تلفات هدایتی، تلفات کلیدزنی معرفی می شود. روش پیشنهادی برای مبدل¬های سه ساق سه سطحی با ارائه چند مثال و شبیه¬سازی و مقایسه ارائه شده است.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

در این پایان نامه ابتدا یک ساختار جدید برای اینورترهای چندسطحی با استفاده از تکنیک کلیدزنی خازنی ارائه شده است که نه تنها در مقایسه با ساختارهای مرسوم از تعداد ادوات کمتری تشکیل یافته بلکه قادر است بدون استفاده از ترانس یا مبدل dc/dc، ولتاژ خروجی را تا چندین برابر ولتاژ ورودی افزایش دهد و در نتیجه بسیار مناسب برای استفاده در سلول های خورشیدی می باشد. از ویژگی های این ساختار می توان به تعداد کلیدهای کمتر آن نسبت به ساختارهای مشابه، تعداد کمتر خازن ها، حجم و وزن پایین و عدم نیاز به یک سیستم کنترلی پیچیده برای تثبیت ولتاژ خازن ها اشاره کرد. در مطالعه ای که صورت گرفته، کاربردی جدید برای اینورتر پیشنهادی مورد استفاده در سیستم های انرژی های نو در حالت متصل به شبکه، مورد بررسی قرار گرفته که با توجه به روش کنترلی ارائه شده قادر است به عنوان یک مبدل افزاینده عمل کند با این تفاوت که به دلیل چندسطحی بودن ولتاژ خروجی thd کمتری نسبت به سیستم های مرسوم دارد. ولتاژ خروجی در اینورتر پیشنهادی این قابلیت را دارد که تا چندین برابر ولتاژ ورودی افزایش یابد، لذا کسب حد اکثر توان بدون نیاز به مبدلdc/dc جداگانه ای در گستره ی وسیعی از نقطه کارهای مدار بدست می آید. همچنین در مبدل پیشنهادی زاویه فاز، فرکانس و دامنه ولتاژ خروجی با استفاده از روش کنترلی پیشنهادی قابل کنترل می باشد که می توان برای کنترل توان اکتیو و راکتیو از آن استفاده نمود. در ادامه، 4 ساختار جدید برای اینورترهای چندسطحی کاسکاد مطرح شده است که با استفاده از ترکیب منابع ولتاژ dc و تعدادی کلید الکترونیک قدرت قادرند تا سطوح ولتاژ خروجی مطلوب را تولید نمایند و به منظور تعیین اندازه منابع ولتاژ dc در ساختارهای پیشنهادی از چند الگوریتم مختلف استفاده شده است. در این مطالعه تعداد igbtها، تعداد مدارهای راه انداز، تعداد منابع ولتاژ dc، تنوع اندازه منابع ولتاژ،تعداد دیودها، تلفات ساختارهای پیشنهادی، ولتاژ بلوکه شده کلیدها، سایز و هزینه ساختار پیشنهادی با ساختارهای مرسوم مورد مقایسه قرار گرفته است و جهت بررسی عملکرد سیستم، از نرم افزار pscad/emtdc استفاده شده است تا صحت عملکرد آن مورد تایید قرار گیرد. در شبیه سازی های ارائه شده، اینورترهای چندسطحی پیشنهادی در ولتاژ و فرکانس معینی مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج شبیه سازی که شامل شکل موج های ولتاژ خروجی و جریان خروجی می باشد، نشان داده شده است. همچنین به منظور نشان دادن درستی عملکرد ساختارهای پیشنهادی چهارم و پنجم، یک نمونه آزمایشگاهی از مبدل های پیشنهادی چهارم و پنجم ساخته و آزمایش شده است.

در این پایان¬نامه خط تولید آجر ماشینی مورد مطالعه و بررسی دقیق قرار گرفته است. این خط تولید در سال 2012 میلادی توسط یک شرکت آلمانی¬-¬هلندی با فناوری روز دنیا در تبریز افتتاح گردیده است. هدف این پایان¬نامه مطالعه سیستم موجود و اصلاح نقایص و معایب این سیستم از نظر پارامترهای کیفیت و سرعت تولید محصولات و مصرف انرژی و ارائه یک سیستم پیشنهادی با تمامی جزئیات و طرح توجیه اقتصادی، با بهبود¬دادن پارامترهای مذکور است. با اعمال تغییراتی در ساختار و موقعیت خشک¬کن¬های سیستم موجود و افزودن دو دستگاه finger car جهت تخلیه محصولات، سرعت تولید سیستم پیشنهادی نسبت به سیستم موجود افزایش یافته و در اثر افزایش سرعت تولید، میزان تولید سیستم پیشنهادی در مقایسه با سیستم موجود افزایش خواهد یافت. همچنین با بازیافت انرژی حرارتی خارج شده از کوره تونلی و استفاده از این انرژی حرارتی در قسمت خشک¬کن¬ها، مصرف انرژی برق و گاز طبیعی فن¬های خشک¬کن¬ها کاهش خواهد یافت. از آنجایی که قیمت تمام شده محصول نهایی ارتباط مستقیمی با میزان مصرف انرژی برق و گاز طبیعی دارد لذا با کاهش مصرف انرژی و به دنبال آن کاهش هزینه انرژی سالیانه، قیمت تمام شده محصول نهایی سیستم پیشنهادی نسبت به سیستم موجود کاهش خواهد یافت. در پایان با مقایسه این دو سیستم برتری سیستم پیشنهادی نسبت به سیستم موجود از لحاظ پارامترهای سرعت تولید محصولات و مصرف انرژی و کاهش هزینه تولید مشخص خواهد گردید.

به دلیل آزاد سازی صنعت برق و مسائل زیست محیطی تعداد منابع انرژی تجدید پذیر متصل به شبکه عمومی به طور قابل توجهی در حال افزایش است. در میان این منابع تجدید پذیر? فن آوری فتولتائیک(pv) ? به عنوان یکی از مهمترین منابع? نقش مهمی را در آینده تولید برق ایفا می کند. در گذشته منابع فتوولتائیک معمولا ً در برنامه های کاربردی جدا و مستقل? مورد استفاده قرار می گرفت. در حال حاضر? تمایل به اتصال سیستم های فتوولتائیک به شبکه عمومی برق و فروش برق تولید شده از سیاست دولت ها می باشد.اتصال منابع تجدید پذیر به شبکه? زمانی که اختلالات الکتریکی ظاهر می شود? بر روی سیتم فتوولتائیک اثرات منفی می گذارد. یکی از چالش برانگیزترین اختلالات? کاهش ولتاژ موثر(rms) شبکه در یک یا چند فاز است? که به عنوان فلش ولتاژ شناخته می شود. منابع مختلف فلش ولتاژ عبارتند از: اتصال کوتاه بین فازها و یا فاز و زمین ? اضافه بار? راه اندازی موتورها و غیره. برخی استانداردهای بین المللی در تنظیم رفتار منابع تجدید پذیر متصل به شبکه وجود دارد . مطابق با این استانداردها ? منابع فتوولتائیک باید در هنگام فلش ولتاژ? بالاتر از اندازه و مدت زمان معین? در حالت متصل به شبکه باقی بماند. در طول فلش ولتاژ تک فاز یا چند فاز? ولتاژ در نقطه اتصال مشترک (pcc) کاهش می یابد و به منظور حفظ مقدار توان تزریقی در شرایط اسمی? جریان های جاری شده توسط منابع فتوولتائیک باید افزایش یابند. بنابراین سیستم فتوولتائیک می تواند به عنوان یک منبع جریان با قابلیت اطمینان بالا عمل کند که باید تمام توان تولید شده را به شبکه تزریق کند. این منبع باید با توجه به استانداردها قادر باشد که جریان های بزرگ ناشی از فلش ولتاژ موقتی را نادیده بگیرد و به تغذیه شبکه ادامه بدهد . در سیستمهای دارای تکنولوژی پیشرفته دو راه اصلی برای کاهش مشکلات ناشی از فلش ولتاژ وجود دارد : باز سازی ولتاژ و کاهش جریان اضافی. در زمان تغذیه بارهای بحرانی از dvr و همچنین از مبدل هایac-ac برای جبران ولتاژ استفاده می شود? اما به طور کلی آنها برای بازیابی طولانی مدت فلش ولتاژ نیاز به مقدار زیادی انرژی ذخیره شده دارند. در این مطالعه سعی شده است با بررسی ساختارهای کنترلی مختلف مبدل های متصل به شبکه برای فن آوری فتوولتائیک و ارائه روش کنترلی و ساختار مناسب? عملکرد اینورتر متصل به شبکه را بهبود بخشید.

افزایش فزاینده ی جمعیت و نیـاز به تامین انـرژی و محدود بودن ذخـایر انرژی فسیلی، بشر را به سوی استفاده از انرژی¬های تجدید¬پذیر از جمله انرژی باد سوق داده است. توان تولیدی در نیروگاه¬های بادی، به دلیل تغییرات سرعت باد و نیز حضور مبدل¬های الکترونیک قدرت جهت کنترل ولتاژ، جریان و فرکانس برق تولیدی، دچار مشکلات کیفیت توان مانند فرورفتگی ولتاژ و هارمونیک و ... می شود. بنابراین جهت مرتفع کردن مشکلات کیفیت توان ادوات الکترونیک قدرت پا به عرصه وجود گذارده اند. یکی از این دستگاه¬ها، بازیاب ولتاژ پویای بین¬خطی است که در جهت بهبود مشکل کم¬بود ولتاژ بسیار موثر است. بنابراین سعی شده است که یک نیروگاه بادی مبتنی بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم براساس مبدل پشت به پشت -که توسط یک بازیاب ولتاژ پویای بین¬خطی به یک شبکه¬ی قدرت متصل است- مورد بررسی و مطالعه قرار داده شود و با ایجاد مشکلات کیفیت توان، عملکرد سیستم پیشنهادی بررسی گردد. در این پایان¬نامه سعی شده است تا یک بازیاب ولتاژ پویای بین¬خطی-که متشکل از دو بازیاب ولتاژ پویاست و با یک لینک dc مشترک به یکدیگر متصل شده¬اند و وظیفه بهبود کیفیت توان شبکه¬ی قدرت دارای هارمونیک ولتاژ و شبکه¬ی قدرت نیروگاه بادی دارای هارمونیک و فرورفتگی ولتاژ را برعهده دارند- بررسی گردند. نتایج به دست آمده نشان دهنده بهبود کیفیت ولتاژ هارمونیکی و دارای کم¬بود، تا حد قابل قبول هستند. تمامی شبیه¬سازی ها در نرم افزار pscad/emtdc انجام و نتایج آن به¬صورت نمودار در فصول این پایان¬نامه گنجانده شده است.

جریان نشتی (جریان مد مشترک) یک ظرفیت خازنی مزاحم ما بین آرایه خورشیدی و شبکه در اینورترهای متصل به شبکه ایجاد می کند. اهمیت این اثر به عنوان مساله مهم در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است. نگاه دقیق و جزیی، تحقیق، دسته بندی و تخمین اینورتر h4 تمام پل تک فاز بدون داشتن این مشکل همچون توپولوژی h5 در این پایان نامه ارایه خواهد شد. با تحلیل و مقایسه، یک نوع جدید توپولوژی h5 با بازده بالا و کاهش مشکل جریان نشتی ارایه خواهد شد که به عنوان یک توپولوژی استاندارد دراینورترها مطرح می شود[1]. قابلیت اطمینان، بازده، ایمنی، اندازه، وزن و هزینه مسائل مهمی در سیستم های فتوولتاییک متصل به شبکه به ویژه در سیستم های محلی تک فاز می باشند. اینورتر به همراه ترانسفورماتور فرکانسی خط ایزولاسیون ما بین شبکه و سیستم ایجاد می کند و جریان نشتی ما بین آرایه خورشیدی و شبکه را کاهش می دهد. اما، در نتیجه فرکانس کم اینورتر، مبدل خط بزرگ، سنگین و گران قیمت می باشد. اینورترهای بدون ترانسفورماتور و عملکرد آن ها در فرکانس بالا برای ایزولاسیون جایگزین مناسبی می باشند.

امروزه به دلیل کاهش ذخایر سوخت فسیلی و همچنین افزایش آلودگی هوا خودروهای برقی بعد از گذشت سال ها مجددا مورد توجه صنایع و پژوهشگران قرار گرفته اند. در سال های اخیر تحقیقات بسیاری در سراسر جهان روی بخش های مختلف خودروهای برقی انجام شده است که می توان به طراحی ساختار خودرو و بررسی پایداری آن، سیستم کنترل کشش خودرو، ماشین های الکتریکی، کنترل ماشین های الکتریکی، طراحی و کنترل مبدل های الکترونیک قدرت، سیستم انرژی خودرو و مدیریت آن اشاره کرد. هم چنین با جایگزین کردن ترمز مکانیکی با ترمز الکتریکی و استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت دو سویه سیستم انرژی خودرو به طور محسوس بهبود یافته است. در زمینه نحوه مدیریت سیستم انرژی خودرو، با حضور مبدل های الکترونیک قدرت دو سویه جای کار برای یافتن مدل مناسب برای ساختار سیستم انرژی جهت پیاده سازی روش های کنترلی بسیار است. روش مدلسازی سیستم مدیریت انرژی خودرو باید قابلیت مدل نمودن مبدل الکترونیک قدرت dc-dc دو سویه مورد استفاده را در حضور مولفه های غیرخطی داشته باشد تا بتوان بر مبنای مدل به دست آمده، کنترل کننده مناسبی را بر روی سیستم انرژی پیاده نموده و انتظار عملکرد مناسبی را از سیستم داشت. لذا این رساله موارد زیر را در بر می گیرد: - بررسی و مطالعه بخش های مختلف خودروی برقی از جمله سیستم تعلیق و کنترل کشش خودرو و مدل های ارائه شده برای آن ها - بررسی و مطالعه سیستم انرژی خودرو و مدل نمودن آن و پیاده سازی کنترل کننده مناسب برای مدیریت سیستم انرژی که بتواند پارامترهایی مانند جریان و ولتاژ را برای اجزای سیستم انرژی در بازه مطلوب آن ها نگه دارد و کارایی مناسبی نیز داشته باشد. - مدل نمودن مبدل dc-dc دو سویه به کار رفته در سیستم مدیریت انرژی و به دست آوردن توابع تبدیل آن از طریق روش گراف سیگنال جریان و ساده تر کردن فرآیند مربوطه داشتن مدل مناسب سیستم انرژی و بالاخص مبدل الکترونیک قدرت تعبیه شده در آن لازمه مدیریت مناسب سیستم انرژی خودروی برقی می باشد. منظور از مدل مناسب روشی است که به واسطه آن بتوان توابع تبدیل مورد نیاز جهت انجام اعمال کنترلی را به دست آورد. در این میان روش گراف سیگنال جریان به لحاظ اینکه خود مستقیما توابع تبدیل سیستم را تحویل می دهد، روش مناسبی برای مدلسازی در این حوزه می باشد. در طول فرآیند مدلسازی ممکن است به دلیل کثرت حلقه های موجود در گراف روند مدلسازی نسبتا پیچیده گردد، اما با معرفی روش های ساده سازی گراف از پیچیدگی فرآیند جلوگیری به عمل خواهد آمد. - به دست آوردن مدل های سیگنال کوچک، سیگنال بزرگ و حالت ماندگار برای مبدل مورد مدلسازی مبدل ها به عنوان سیستم های دینامیکی غیرخطی ممکن است در نقطه کار خود پایدار باشند اما در صورتی که سیستم دچار اغتشاش شده و دامنه اغتشاش به قدر کافی بزرگ باشد ممکن است دیگر هیچ گاه به نقطه کار خود باز نگردند. در صورتی که سیستم در معرض اغتشاش های بزرگ باشد مدل سیگنال کوچک نمی تواند پایداری سیستم را پیش بینی کند. در این صورت نیاز به یک ابزار مدلسازی سیگنال بزرگ جهت مطالعه رفتار دینامیکی مبدل ها و طراحی سیستم های پایدار ضروری می باشد. به منظور دستیابی به یک مدل جامع سیگنال کوچک، سیگنال بزرگ و حالت ماندگار از روش مدل سازی گراف سیگنال جریان مبدل های dc-dc استفاده خواهد شد. روش گراف سیگنال جریان یک ابزار مدل سازی گرافیکی بسیار ساده برای طراحی و تحلیل مبدل کلید زنی می باشد. با استفاده از این روش می توان مدل سیگنال بزرگ، مدل سیگنال کوچک و مدل حالت ماندگار مبدل را به دست آورد. مدل سیگنال بزرگ یک دید کلی از مبدل به دست می دهد. از این رو می توان از آن برای به دست آوردن ناحیه کار پایدار و نیز طراحی مبدلی که در یک ناحیه مشخص عمل کند استفاده نمود. مدل حالت ماندگار روابط حالت ماندگار را در اختیار قرار می دهد که در تعیین بازده و دیگر خصوصیات حالت ماندگار مبدل قابل استفاده هستند. مدل سیگنال کوچک امکان به دست آوردن تابع تبدیل از یک متغیر دلخواه به متغیر دلخواه دیگر مانند بهره ورودی به خروجی، بهره خروجی به کنترل، امپدانس های ورودی، خروجی و غیره را فراهم می کند. - در نظر گرفتن حالت ترمز مولدی و بازگشت انرژی یکی از پارامترهایی که استفاده از خودروهای الکتریکی را مورد توجه قرار داده و باعث افزایش بازده آن شده است بازگشت انرژی و حالت ترمز مولدی می باشد که لازمه در نظر گرفتن این حالت داشتن مبدل دو سویه و مناسب در سیستم انرژی و یافتن مدل مناسب برای مبدل در این حالت است. در روش مدلسازی ارائه شده این موضوع نیز لحاظ گردیده و مورد بررسی قرار می گیرد تا مدل مناسب برای سیستم در این حالت استخراج گردد. در این رساله روش مدلسازی معرفی شده و شکل ساده و تغییر یافته آن بر روی چند مبدل الکترونیک قدرت dc-dc پیاده شده و مدل های مبدل های مذکور به دست می آیند. در ادامه مدل های به دست آمده برای مبدل ها از دیدگاه پایداری مورد تحلیل قرار گرفته و در صورت نیاز کنترل کننده مورد نیاز و مناسب برای آن ها طراحی می گردد. در نهایت با استفاده از مدل به دست آمده برای مبدل تعبیه شده در سیستم انرژی، عملکرد سیستم انرژی با استفاده از نرم افزار matlab شبیه سازی شده و کنترل کننده مناسب برای آن ارائه شده و نتایج شبیه سازی برای بررسی عملکرد سیستم مدیریت انرژی پیشنهادی بر مبنای مدل ارائه شده آورده خواهد شد.

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. 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 سعی شده تا از یک توربین بادی با ژنراتور مغناطیس دائم حداکثر توان استحصال حاصل شود. برای هدف ذکر شده، دو روش پیشنهادی که نسبت به یکدیگر دارای مزایا و معایبی بودند ارائه شد. به منظور ایجاد یک کنترل مقاوم و قابل اعتماد به جای استفاده از سنسور های مکانیکی، از تخمین گر حالت جهت تخمین سرعت و گشتاور استفاده شد و همچنین امکان اتصال نرم و کنترل ولتاژ و فرکانس توسط یک مبدل چند سطحی و مبدلی با لینک dc بررسی گردید. برای طراحی کنترل کننده مد لغزشی از معادلات حالت حاکم بر ژنراتور مغناطیس دائم استفاده شد. این کنترل کننده توانست با کمک استفاده از لینک dc خروجی توربین را بدون نیاز به سنسور باد و به صورت دقیق و مقاوم تخمین بزند. در ادامه مطالعه پایداری سیستم پیشنهادی صورت گرفت و شبیه-سازی ها نشان دادند که ژنراتور به راحتی و نرمی به شبکه متصل شود و توان حداکثر را مطابق مقادیر مرجع تولید می نماید و به تغییرات دینامیکی با سرعت مناسب پاسخ می دهد. در شبیه سازی انجام شده هدف اصلی اثبات قابلیت ساختار جهت اخذ حداکثر توان از ژنراتور مغناطیس دائم است. لذا از اتصال مبدل و ساختار پیشنهادی به شبکه اجتناب شده است. لازم به ذکر است که با اضافه کردن یک حلقه کنترلی و با تنظیم سطوح ولتاژ می توان این سیستم را به شبکه وصل نمود و درهمان وضعیت حداکثر توان قابل اخذ می باشد

در این پایان نامه، اینورتری با ساختار و روش کنترلی جدید برای کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر پیشنهاد شده است. اینورتر پایه پیشنهادی توانایی تولید ولتاژ 7 سطحی با کمترین تعداد کلید و منابع را دارا می باشد. اینورتر تک طبقه پیشنهادی قابلیت افزایندگی ولتاژ ورودی را داشته و مناسب برای منابع فتوولتاییک می باشد، که نیاز به طبقه دیگر و اینورتر افزاینده دیگری در این ساختار وجود ندارد. اینورتر پایه پیشنهادی از جنبه های تعداد ادوات سازنده، تنش ولتاژ، بهره ولتاژ خروجی، هزینه، حجم و وزن با ساختارهای مرسوم و ساختارهایی که اخیرا ارایه شده اند، مقایسه شده و از این دیدگاه ها عملکرد مناسب اینورتر پیشنهادی تایید شده است. همچنین برای اخذ بیشینه توان از پنل های خورشیدی، محاسبات مربوطه انجام یافته و توانایی اینورتر پیشنهادی در این زمینه اثبات گشته است. در این پایان نامه، ساختار اینورتر پایه پیشنهادی از دیدگاه های مختلف تعمیم یافته است. در این زمینه، پنج ساختار تعمیم یافته پیشنهاد شده و در هر یک، برای حصول بیشینه سطح زوج و فرد ولتاژ تولیدی با پله های برابر، الگوریتم های تعیین سایز منابع و ضریب سیم پیچی ترانسفورماتورها پیشنهاد شده است. همچنین اینورترهای تعمیم یافته از دیدگاه های متفاوت با یکدیگر مقایسه شده اند. ساختار بهبودیافته دیگری در راستای کاهش منابع ورودی نیز پیشنهاد شده است. برای این اینورتر، روش کنترلی جدیدی برای تولید ولتاژ مناسب پیشنهاد شده است. همچنین طراحی ادوات استفاده شده در ساختار اینورترهای پیشنهادی و محاسبه تلفات آن ها نیز در این پایان نامه صورت پذیرفته است. عملکرد حالت طبیعی و رفتار دینامیکی اینورتر پایه پیشنهادی و ساختار بهبودیافته و روش های کنترلی ارایه داده شده و همچنین تعقیب بیشینه توان در منابع فتوولتاییک توسط اینورتر پیشنهادی در حالت های متفاوت اعم از تغییرات مقدار منبع ورودی، تغییرات مقدار بار، تغییرات تابش و دمای پنل خورشیدی بوسیله نتایج شبیه سازی تایید شده اند. در راستای تحلیل عملی عملکرد اینورتر پیشنهادی، نمونه آزمایشگاهی اینورتر پیشنهادی ساخته شده است. نتایج حاصل از نمونه آزمایشگاهی، عملکرد مناسب اینورتر پیشنهادی و روش کنترلی بهبودیافته پیشنهادی و در نتیجه نتایج شبیه سازی های مربوطه را تایید کردند.

حضور مولفه های ولتاژوجریان درغیرازفرکانس اصلی شبکه موجب بروز مشکلاتی هم درسمت شبکه وهم مصرف کنندهمی شود،ازجمله:مشکلات حرارتی در وسایل الکتریکی،عملکرد نادرست ادوات کنترلی،بالا رفتن جریانهای سیم صفر،عملکرد ناصحیح سیستمهای حفاظتی،ازبین رفتن دقت ادوات اندازه گیری و...ونهایتاَ پایین آمدن ضریب توان بواسطه عارض شدن شیفت بین ولتاژ وجریان ومشکلات کیفیت توان را میتوان اشاره کرد.فیلترهای اکتیوراهبردی اساسی وکارساز در عرصه جبران هارمونیکی وبهبود اعوجاج به شمارمی آیند، در این مقوله ساختار مبدل و روش کنترلی بکارگیری شده اساسی ترین عامل در حصول پاسخ بهینه می باشد. این تحقیق با بکارگیری مبدل 3فاز 3سطحه با ساختار9سوئیچه همراه با فیلتر پسیوlcl که با قرارگیری مناسبدر کنار فیلتر فعال تشکیل یک ساختارموسوم بهbشکل را داده ، قدرت پالایش و جبرانسازی اعوجاج جریان را به خوبی انجام داده است، فیلتر پسیو به گونه ای عمل می کند که با قطعی فیلتر فعال نیز بتواند در مدار باقی مانده وپالایش مراتب هارمونیکی را بخوبی انجام دهد . روش کنترلی نیز بر پایه محاسبه ولتاژنقطهpcc با استفاده از کنترلرهای فازی ونیزتناسبی می باشد ،در این روش توان هارمونیکی مولفه اصلی جریان منبع در قاب مرجع ساکن شناسایی شده وبا استفاده از آشکارسازی مولفه توالی مثبت ولتاژ منبع ،جریان مرجع برای راه اندازی سوئیچهای مبدل فراهم می شود. عدم استفاده از فیلترهای پایین گذر ونیز حذفpllوباقی ماندن در قاب مرجع ساکن وتقلیل تعداد تبدیلهای جریان وولتاژ دراین روش کنترلی توانسته میزان خطای دامنه وفاز را بخوبی کاهش دهد،استفاده از کنترلر فازی- فازی- pi با ساختار موازی- سری ،با استفاده از دو کنترلر فازی ویک کنترلر تناسبی نیز علاوه بر کاهش خطای حالت دائم ونیز نوسانات گذرا زمان صعود وبرآمدگی پاسخ را نیز بهبود داده است.

در این پایان نامه، دو ساختار جدید برای اینورتر نیم پل مبتنی بر منبع امپدانسی پیشنهاد می شود. ساختار پیشنهادی اول با به کار بردن شبکه های در یک اینورتر نیم پل مرسوم حاصل می شود. این ساختار می تواند ولتاژ های متقارن و نامتقارن با دامنه های متفاوت را در نیم دوره تناوب مثبت و منفی تولید نماید و با تنظیم مناسب چرخه ی کاری ویژگی های اینورتر نیم پل مرسوم را نیز در اختیار قرار دهد. ساختار پیشنهادی اول مشکلات ناشی از اتصال کوتاهی ساق های اینورتر را برطرف می کند و می تواند سطح ولتاژ خروجی را نیز افزایش دهد. از دیگر مزایای ساختار پیشنهادی اول، تولید سطح ولتاژ صفر در خروجی است در حالی که اینورتر نیم پل مرسوم نمی تواند در خروجی سطح ولتاژ صفر تولید نماید. در ادامه ساختار پیشنهادی دوم پیشنهاد می شود. این ساختار، ساختاری جدید برای اینورتر نیم پل افزاینده ی کلیدزنی شده می باشد. این ساختار نسبت به اینورتر نیم پل مبتنی بر منبع امپدانسی مرسوم از المان های فعال بیش تر و از خازن ها و سلف های کم تری استفاده می کند که این سبب کاهش وزن، اندازه و هزینه می شود. هم چنین ساختار پیشنهادی دوم نیز به مانند ساختار پیشنهادی اول قادر است مشکلات ناشی از اتصال کوتاهی ساق های اینورتر را برطرف کند و می تواند سطح ولتاژ خروجی را نسبت به نوع مرسوم آن بیش تر افزایش دهد. از مزایای دیگر آن می توان به تولید سطح ولتاژ صفر در خروجی اشاره کرد. بعلاوه در موارد لازم با تنظیم مناسب چرخه ی کاری می توان به ویژگی های مبدل نیم پل مرسوم نیز دست یافت. در این پایان نامه، ضمن ارائه پیشینه تحقیق در رابطه با مبدل های منبع امپدانسی تحلیل حالت ماندگار مبدل های پیشنهادی در مدهای کاری مختلف، محاسبات مربوط به تنش ولتاژ دو سر خازن ها، ریپل جریان عبوری از سلف ها و ریپل ولتاژ دو سر خازن ها ارائه می شود. در ادامه چگونگی طراحی مناسب مقادیر سلف ها و خازن ها ارائه می شود. هم چنین، نتایج مقایسه ی بین ساختار های پیشنهادی و ساختار های مرسوم ارائه می شود. در پایان نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزار pscad/emtdc و نتایج آزمایشگاهی جهت اثبات ادعاهای مطرح شده در این پایان نامه ارائه می شود.

اخیراً استفاده از کنترل دیجیتال در الکترونیک قدرت بیش تر مورد توجه قرار گرفته است. مقاوم بودن نسبت به نویز، اجرای آسان چندین حلقه کنترلی، قابلیت ارتباط با سیستم های دیجیتالی، ایمنی نسبت به اجزای تغییرپذیر و انعطاف پذیری نسبت به اجرای طرح های کنترلی پیچیده از مزایای این روش کنترلی می باشد. یکی از کاربردهای بسیار گسترده تکنیک های کنترل دیجیتال، کنترل جریان دیجیتال مبدل های dc-dc است. یکی از جنبه های کلیدی کنترل "متوسط جریان دیجیتالی (dac)" محاسبه متوسط جریان سلف با دقت بالا است. اگر اطلاعات برای محاسبه متوسط جریان سلف کافی نباشد نمی توان به طور دقیق مقدار آن را محاسبه کرد که در نتیجه منجر به خطای بزرگ و کاهش عملکرد کنترلی خواهد شد. اگر اطلاعات برای محاسبه متوسط جریان سلف بسیار بیش تر باشد محاسبه پیچیده شده و زمان محاسبه هم افزایش خواهد یافت. با توجه به این که الگوریتم های کنترلی مرسوم بر اساس اطلاعات سیستم مانند ساختار مبدل، اندازه اندوکتانس و اندازه ولتاژهای ورودی و خروجی، متوسط جریان سلف را با استفاده از الگوریتم های عددی به هم پیوسته با زمان تعیین می کنند. در نتیجه به زمان محاسبات بیش تر و قوانین کنترلی پیچیده نیاز دارند. در این پایان نامه روشی ساده تر برای محاسبه مقدار متوسط جریان در مبدل های dc-dc ارائه خواهد شد و در ادامه قانون کنترلی متناظر برای حذف نوسانات زیرهارمونیکی به دست خواهد آمد. همچنین در صورت فراهم شدن امکانات نمونه آزمایشگاهی این مبدل ساخته خواهد شد.

در این پایان نامه دو ساختار جدید پیشنهاد می شود که در هر کدام از ساختار پیشنهادی از شبکه منبع امپدانسی به منطور افزایش و کاهش ولتاژ سیستم فتوولتائیک و اخذ حداکثر توان استفاده شده است. هم چنین به جای اینورتر معمولی از اینورتر چند سطحی استفاده شده است که قابلیت عملکرد در توان بالا و ولتاژ متوسط را دارند و دارای مزایایی مانند کیفیت توان بالا، هارمونیک پایین، تلفات کلید زنی پایین و تداخل الکترومغناطیسی بهتر هستند.

امروزه توجه به مبدل های الکترونیک قدرت به خصوص اینورترهای چند سطحی به منظور استفاده در کاربردهای توان بالا، ولتاژ بالا به طور گسترده ای افزایش یافته است. اینورترهای چند سطحی به سه دسته اصلی اینورترهای چند سطحی از نوع برشگر دیودی (npc)، اینورتر چند سطحی خازن شناور (fc) و اینورترهای چند سطحی سری (chb) تقسیم می شوند. از بین ساختارهای اصلی اینوترهای چند سطحی، اینورترهای چند سطحی سری به دلیل کاهش در تعداد قطعات مورد نیاز به منظور تولید تعداد سطوح خروجی مشابه، قابلیت اطمینان و راندمان بالا، سادگی روش کنترلی بیش تر مورد توجه قرار گرفته اند. مهم ترین مشکل اینورترهای چند سطحی سری افزایش در تعداد منابع ولتاژ dc و ادوات الکترونیک قدرت مورد نیاز با افزایش در تعداد سطوح ولتاژ خروجی است. به همین منظور در این رساله 6 ساختار جدید برای اینورترهای چند سطحی پیشنهاد شده است. ساختارهای پیشنهادی قابلیت افزایش تعداد سطوح ولتاژ خروجی را با استفاده از کمترین تعداد اداوت الکترونیک قدرت، منابع ولتاژ dc و حداقل مقدار ولتاژ مسدود شده توسط کلیدها را دارند که منجر به کاهش هزینه و فضای مورد نیاز برای نصب اینورتر خواهد شد. در اینورترهای چند سطحی روش فرکانس کلیدزنی پایه به دلیل کاهش در تلفات کلیدزنی بیش تر مورد توجه قرار گرفته است. مهم ترین مشکل این روش کنترلی متفاوت بودن توان کشیده شده از منابع ولتاژ dc است که سبب افزایش هزینه نگهداری اینورتر خواهد شد. بر این اساس روش های کنترلی شارژ متعادل معرفی شده اند. از آن جایی که امکان استفاده از این روش های کنترلی در اینورترهای چند سطحی نامتقارن وجود ندارد در این رساله ساختار جدیدی از اینورتر چند سطحی سری نامتقارن ارائه شده که قابلیت استفاده از روش های شارژ متعادل برای آن وجود دارد. یکی دیگر از مبدل های الکترونیک قدرت که قابلیت استفاده از منابع انرژی نو را داشته و به دلیل وجود مشکلاتی در اینورترهای منبع ولتاژ و منبع جریان مورد توجه قرار گرفته است مبدل منبع امپدانسی می باشد. هم چنین اینورترهای منبع ولتاژ و منبع جریان به ترتیب به صورت کاهنده، افزاینده عمل می کنند و لذا عمل کرد افزاینده- کاهنده ندارند. لذا مبدل های منبع امپدانسی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از مشکلات مبدل های منبع امپدانسی پایین بودن بهره ولتاژ خروجی می باشد که افزایش در مقادیر بالا سبب افزایش تلفات توان و ناپایداری می شود. از طرف دیگر با افزایش در اندازه چرخه کاری حالت اتصال کوتاه شاخص مدولاسیون افزایش خواهد یافت. در این رساله به منظور افزایش در مقدار بهره ولتاژ بدون نیاز به افزایش در چرخه کاری حالت اتصال کوتاه دو ساختار جدید پیشنهاد شده است. این ساختارها در دو حالت جریان پیوسته برای منبع ولتاژ ورودی و جریان ناپیوسته برای آن مورد بررسی قرار گرفته اند. هم چنین با توسعه ساختار پیشنهادی ساختارهای دو طبقه، سه طبقه و توسعه یافته پیشنهاد شده است. این ساختارها قابلیت دستیابی به میزان مطلوب از بهره ولتاژ را با افزایش در تعداد طبقات دارند. هم چنین کاهش در جریان عبوری از ادوات الکترونیک قدرت از دیگر مزایای این ساختارها می باشد. در نهایت صحت مطالب ارائه شده برای ساختارها و روش کنترلی پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی مورد تائید مجدد قرار گرفته است.

در این پایان نامه، سه ساختار جدید برای مبدل افزاینده-کاهنده z-h پیشنهاد می شود. در ساختار پیشنهادی اول از آرایش سلف کلیدزنی شده در مبدل z-h استفاده می شود. استفاده از سلف کلیدزنی شده منجر به افزایش بهره ی افزایندگی می شود. ساختار دوم مربوط به تعمیم یافته ی ساختار پیشنهادی اول می باشد. بنابراین بسیاری از ویژگی های ذکر شده برای ساختار پیشنهادی اول برای تعمیم یافته ی آن نیز صادق می باشد. در ادامه ساختار پیشنهادی سوم پیشنهاد می شود. در این ساختار از آرایش سلف تپ دار در مبدل z-h استفاده می شود. ساختار پیشنهادی از کلید دو جهته و دو سلول تپ دار که هر کدام شامل دو سلف تزویج و دو دیود می باشد تشکیل شده است. مشابه مبدل منبع امپدانسی z-h مرسوم، در هر سه مبدل پیشنهادی حالت کلیدزنی (st) shoot-through و دیود ماقبل شبکه ی lc حذف می شود. هم چنین این مبدل ها بدون هیچ تغییری در ساختارشان می توانند در انواع تبدیل های dc-dc، dc-ac، ac-dc و ac-ac به کار گرفته شوند. در پایان نتایج شبیه سازی ها در محیط نرم افزار pscad/emtdc به منظور صحت نتایج تئوری جهت اثبات ادعاهای مطرح شده در این پایان نامه ارائه می شوند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.