موتورهای سنکرون مغناطیس دائم یکی از پرکاربردترین تجهیزات الکتریکی در صنعت می?باشند. هر وسیله الکتریکی با توجه به کاربرد آن ممکن است در حین کار دچار مشکل شود. یکی از این مشکلات خطای الکتریکی است که سلامت ماشین?های الکتریکی مخصوصاً موتور?های سنکرون مغناطیس دائم را تهدید می?کند. یکی از شایع?ترین نوع خطاهای الکتریکی، خطای اتصال کوتاه در حلقه?های سیم پیچی استاتور می?باشد. ممکن است این گونه تصور شود که بروز این نوع خطا در مراحل ابتدایی و با شدت کم مهم نباشد، اما چنانچه گسترش یابد می?تواند منجر به پیامدهای جبران ناپذیری گردد. لذا، شناسایی و ارزیابی آن از اهمیت خاصی برخوردار است. سیستم?های مبتنی بر هوش مصنوعی یکی از روش?هایی هستند که امروزه بصورت گسترده?ای به منظور شناسایی و ارزیابی خطا مورد استفاده قرار می?گیرند. در این پایان نامه، با توجه به اهمیت خطای اتصال کوتاه در حلقه?های سیم پیچی استاتور در موتور سنکرون مغناطیس دائم، سیستمی هوشمند برای شناسایی و ارزیابی شدت این نوع خطا طراحی و ارائه شده است. این پروژه در دو مرحله صورت پذیرفته است. در مرحله اول با استفاده از یک روش هوشمند خطای اتصال کوتاه از حالت نرمال و دو نوع خطای رایج دیگر در موتورهای الکتریکی (یعنی؛ خطای اتصال کوتاه فاز به فاز و خطای مدار باز شدن یکی از فازها) تفکیک می?شود، در مرحله دوم پس از شناسایی خطای مورد مطالعه، شدت آن توسط روش هوشمند دیگری که مبتنی بر شبکه?های عصبی آموزش دیده با الگوریتم جستجوی گرانشی یا بهینه سازی جمعیت ذرات است، معین می?شود. نتایج حاصله از آزمایشات گسترده حاکی از آن است که بهترین گزینه?ها برای شناسایی خطای اتصال کوتاه در سیم پیچی استاتور "طبقه بندی کننده حداقل فاصله" و "شبکه عصبی احتمالی" می?باشند و همچنین شبکه عصبی آموزش دیده با الگوریتم?های بهبودیافته جستجوی گرانشی و بهینه سازی جمعیت ذرات بهترین عملکرد را در تعیین شدت این نوع خطا نسبت به انواع دیگر روش?ها و الگوریتم?ها دارند.

امروزه به خاطر پیشرفت در عناصر نیمه هادی قدرت و به طبع پیشرفت در روش های کنترل درایوهای سرعت متغیر، ماشین های القایی (im) جایگزین ماشین های جریان مستقیم (dc) در صنعت شده اند. در دهه اخیر روش کنترل مستقیم گشتاور (dtc) بر خلاف روش های کنترل برداری، به خاطر سادگی ساختار، پیاد ه سازی آسان، همراه با پاسخ دینامیکی سریع مورد توجه فراوان قرار گرفته است. dtc، روش کنترلی است که موتور و مبدل را به صورت یک سیستم یکپارچه در نظر می گیرد و در یک رفتار بهینه هر دو را کنترل می کند. dtc کلاسیک (cdtc) دارای دو مشکل اساسی : الف) ریپل بالای شار و گشتاور و ب) فرکانس کلید زنی متغیر است. موضوع اصلی این پایان نامه رفع مشکلات نهادینه شده در تکنیک dtc کلاسیک، ولی با حفظ مزایای آن می باشد. در این پایان نامه مدولاسیون بردار فضایی (svm) که به کلید زنی ثابت مبدل منجر می شود، معرفی شده است، سپس روش نسبتاً جدیدی به نام dtc-svm که در دهه اخیر معرفی شده است، ارایه می شود. در ادامه با بررسی رویکردهای مختلف روش های موجود dtc-svm، روشی را که از دو کنترل کننده pi بهره می برد برای مقایسه با dtc کلاسیک انتخاب شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده در محیط سیمولینک matlab، نشان داده خواهد شد که در روش کنترلی dtc-svm ریپل های شار و گشتاور، به طور چشم گیری کاهش یافته، و عملکرد dtc کلاسیک در حالت ماندگار بهبود می یابد. در نهایت، نتایج آزمایشگاهی برای تایید کارایی الگوریتم، ارایه خواهند شد. پیاده سازی سخت افزاری شامل یک پردازنده سیگنال دیجیتال (dsp) شرکت تگزاس اینسترومنت (ti) ، موتور القایی سه فاز و یک مبدل igbt است.

امروزه در بسیاری از صنایع و حتی در وسایل خانگی، نیاز به کنترل دقیق ضروری می باشد. با پیشرفت در صنایع الکترونیک قدرت، ساخت انواع درایوهای قدرت برای موتورهای القایی آسان تر گشته و به دلیل مزایای متعدد این موتورها نسبت به موتورهایdc، استفاده از آن ها مرسوم تر گردیده است. کنترل برداری از جمله نیرومندترین روش های کنترل دور موتور است که در این پروژه به آن پرداخته شده است. با پیشرفت سریع تکنیک های هوشمند و توانایی آن ها در حل و بهبود مسائل در صنایع مختلف، محققین حوزه درایوبه دنبال اعمال این تکنیک ها برای کنترل موتور القایی شدند. در این تحقیق جهت کنترل و ردیابی دقیق سرعت از دو روش کنترل هوشمند با نام های الگوریتم اجتماع ذرات و کنترل مبتنی بر یادگیری عاطفی بهره گرفته شده است. با بهره گیری از اینکنترل کننده ها بجای کنترل کننده pi کلاسیک در ساختار کنترل برداری سعی بر بهبود عملکرد سیستم کنترلی داشته ایم. همچنین با توجه به ضروری بودن کنترل مناسب این موتورها با وجود اغتشاشات داخلی و خارجی در بخشی از این تحقیق به کنترل تحت این شرایط (خطا) پرداخته ایم. جهت کنترل مناسب تحت شرایط خطا از کنترل مد لغزشی که از روش های کنترل مقاوم است استفاده شده است. در نهایت با توجه اهمیت مقدار پهنای باند در تکنیک مدولاسیون هیسترزیس سعی بر انتخاب مناسب آن به منظور بهینه سازی تلفات کلیدزنی اینورتر و تلفات هارمونیکی موتور و ایجاد مصالحه بین آن ها داشته ایم.

در این پروژه ضمن ارائه یک تقسیم بندی کلی از انواع ادوات facts، نشان داده شد که ادوات فکت مبتنی بر مبدلهای منبع ولتاژی، به خاطر به کارگیری نیمه هادیهای با قابلیت خاموش شدن دارای زمان پاسخ گویی نسبتاً سریعتری نسبت به ادوات فکت کنترلذشونده با تایریستور می باشند. همچنین از مقایسه بین کنترلرهای statcom و svc بدین نتیجه رسیدیم که جبران کننده سنکرونِ استاتیکی نسبت به نوع svc به ازای یک ظرفیت یکسان، حجم کمتری را اشغال می کند و از همه مهمتر آنکه قابلیت تولید توان راکتیو statcom با کاهش ولتاژ تغییر چندانی نمی یابد که این خود مزیت عمده کنترلر مذکور را در هنگام وقوع یک اتصال کوتاه شدید نشان می دهد. در ادامه با یک تحلیل مختصر هارمونیکی نشان داده شد که مبدلهای شش پالسه به دلیل داشتن مقادیر بالای هارمونیکی، عملکرد مطلوبی را از خود نشان نمی دهند؛ بطوریکه امروزه یکی از روشهای موثر دستیابی به یک موج سینوسی با دامنه اعوجاج کم و کاهش سطوح هارمونیکی موجود در شکل موج ولتاژهای خروجی، افزایش تعداد مبدلها می باشد. همچنین با مقایسه جبرانسازهای sssc و statcom نتیجه گرفتیم که میزان ظرفیت مورد نیاز برای جبران کننده سری(qsssc)، برای یک مقدار یکسان افزایش در توان انتقالی، به مراتب کمتر از ظرفیت جبران کننده موازی (qstatcom) می باشد. بعلاوه نشان داده شد که میزان توان راکتیو تولیدشده در حالت کاملاً خازنی بیشتر از میزان توان راکتیو جذب شده در حالت کاملاً سلفی می باشد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که کنترل کننده موازیِ statcom، از نقطه نظر بهبود پایداری گذرا (افزایش سطح گیرنده شتاب) عملکرد بهتری را از خود به نمایش می گذارد. فصل سوم به مدلسازی دینامیکی statcom اختصاص داشت. دراین فصل مدل هفرون-فیلیپس توسعه یافته یک سیستم قدرت تک ماشینه متصل به شین بینهایت و مجهز به کنترلر statcom به دست آمد. تحلیل پایداری سیستم مورد مطالعه نشان داد که پاسخ زمانی مربوط به تغییرات سرعت زاویه ای روتور نوسانی و نامطلوب بوده که این خود ضرورت وجود یک کنترلر به منظورمیرا کردن نوسانات سیستم را ایجاب می نمود. براساس پارامترهای کنترلی statcom و همانند روال طراحی یک پایدارساز سیستم قدرت دو نوع کنترلر پیشنهاد داده شد و مشاهده شد که کنترلر مربوط به پارامتر ? تأثیر چندان مطلوبی بر میرایی سیستم نخواهد داشت و با افزایش میزان بهره مربوط به کنترلر، سیستم کاملاً ناپایدار شده و از حالت سنکرون خارج می شود. در ادامه به منظور دستیابی به یک پاسخ زمانی با کمترین میزان فراجهش و زمان نشست، یک کنترلر هوشمند مبتنی بر منطق فازی طراحی شد و مشاهده کردیم که کنترلر فازی در مقایسه با کنترلرهای سنتی تأثیر نسبتاً زیادی بر بهبود پایداری سیستم گذاشته، به گونه ای که در همان چند نوسان اول دامنه نوسانات کاملاً میرا می شود. بعلاوه کنترل کننده فازی در عین داشتن ساختاری ساده و همچنین عدم تأثیرگذاری بر درجه پیچیدگی سیستم بر خلاف کنترلرهای سنتی، نسبت به تغییرات شرایط اولیه موجود درسیستم نیز انطباق پذیر می باشد. در نهایت در انتهای فصل تأثیر پارامترهای کنترلی statcom بر روی میزان مبادله توانهای اکتیو و راکتیو مبدل با شبکه بررسی شد. برای دستیابی بدین منظور متغیرهای مربوط به ولتاژ نقطه میانی خط انتقال، توانهای اکتیو و راکتیو statcom، بر حسب متغیرهای حالت سیستم مورد مطالعه بیان شدند. نتایج شبیه سازی نشان داد که بهبود پروفیل ولتاژ مستلزم استفاده از پارامتر کنترلی ? میباشد. در عین حال به منظور خنثی کردن تأثیر نامطلوب این پارامتر برروی میرایی نوسانات سیستم، یک کنترل کننده مبتنی بر پایدارساز سیستم قدرت نیز می بایست به منظور عملکرد مناسب کنترل کننده ولتاژ مورد استفاده قرار گیرد.

در سیستم های اتوماتیک، خطا باعث پیدایش عکس العمل های ناخواسته، کاهش بازدهی و کارایی و یا حتی از کار افتادن کلی سیستم می شود که این فرآیند ممکن است باعث ایجاد صدمات جدی به سیستم، پرسنل و یا محیط شود. با توجه به اهمیت عملکرد مداوم در بسیاری از سیستم ها، از قبیل خودرو برقی، هواپیما و همچنین فرآیندهای صنعتی مختلف، استفاده از روش های مقابله با خطا امری اجتناب ناپذیر می باشد. کنترل تحمل پذیری خطا، با به کارگیری روش های تعیین خطا و روش های جبران خطا، سعی در بهبود شرایط عملکرد سیستم دارد. با این عمل، از تبدیل خطاهای ساده به مشکلات جدی جلوگیری شده و قابلیت اطمینان سیستم افزایش می یابد. برای استفاده از کنترل کننده تحمل پذیر خطا، لازم است خطا به صورت برخط تشخیص داده شده و شرایط عملکرد سیستم در نظر گرفته شود، در نهایت روش کنترل مناسب که بتواند سیستم را در برابر خطا محافظت کند، انتخاب گردد. در این پایان نامه؛ پس از ارائه روش های تشخیص خطا در حسگرها، یک سیستم تحمل پذیر خطای حسگر جریان برای کنترل سرعت موتور سنکرون ipms ارائه شده است. برای رسیدن به این هدف، دو حالت کنترلی مدنظر قرار گرفته است. اولین حالت، کنترل سرعت موتور سنکرون ipms در حالت بدون خطای حسگر و دومین حالت، کنترل سرعت موتور با جریان های تخمین زده شده پس از تشخیص خطا می باشد. از طرفی تئوری لیاپانوف، پایداری و همگرایی جریان های تخمین زده شده را تضمین می کند. سپس با استفاده از الگوریتم pso ، طراحی پارامترهای کنترلرهای pi انجام شده است. در نهایت صحت عملکرد روش ارائه شده با استفاده از شبیه سازی تحت شرایط خطا، نشان داده شده است.

در این رساله، موتور الکتریکی سنکرون مغناطیس دائم داخلی مورد ارزیابی قرار داده می شود. کنترل برداری مبتنی بر کنترل کننده های سرعت، گشتاور و شار مغناطیسی انتخاب و برای این موتور اجرا می شود. استفاده از کنترل برداری نیازمند استفاده از پارامترهای ماشین های الکتریکی است. نادرست بودن پارامترهای استفاده شده در سیستم کنترل می تواند منجر به کاهش تولید گشتاور، عملکرد ناصحیح و حتی ناپایداری سیستم شود. از این رو به وضوح می توان ضرورت صحت مقادیر پارامترهای استفاده شده در سیستم کنترل را یافت. بنابراین با توجه به تغییرات پارامترهای الکتریکی با شرایط محیطی، نقطه کار و گذشت زمان، تخمین دقیق این پارامترها در افزایش دقت و عملکرد درایو موتور تأثیر به سزایی دارد. با توجه به ضرورت بحث تخمین پارامترهای موتور سنکرون مغناطیس دائم روش های مختلفی مطرح شده است که به طور کلی می توان این روش ها را در قالب روش های نابه هنگام و روش های به هنگام تقسیم بندی کرد. همچنین در یک تقسیم بندی دیگر روش های به هنگام به چهار گروه: آنالیز طیفی، تکنیک های مبتنی بر رویت گر، تکنیک های مبتنی بر سیستم تطبیقی مدل مرجع و روش های هوشمند، تقسیم می شوند و هر کدام دارای مزایا و معایب خود می باشند. از میان این روش ها تخمین مد لغزشی به دلیل ساختاری ساده و پاسخ دهی مناسب ارائه می شود. در راستای توسعه روش تخمین مورد نظر، روش بهینه سازی جستجوی هوشمند باکتریایی برای تنظیم ضرایب تخمین استفاده خواهد شد. الگوریتم بهینه سازی از روش های الهام گرفته شده زیستی است که بر اساس اصل تغذیه بهینه باکتری و مبتنی بر هوش فردی و اجتماعی آن ها ارائه شده است. نتایج حاصل از تخمین بهبودیافته مد لغزشی به کمک اعمال الگوریتم بهینه سازی و تخمین مد لغزشی مورد مطالعه با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی حاکی از بهبود نتایج در طرح پیشنهادی می باشد.

در سال های اخیر ماشین هایی با دو روتور در ساختارهای متفاوت موتوری و ژنراتوری مورد بررسی قرار گرفته است. از ویژگی های مهم این ماشین ها می توان به امکان تبدیل انرژی با انعطاف بیشتر اشاره نمود. برای مثال علاوه بر امکان تبادل انرژی بین استاتور و روتور، می توان انرژی را بین دو روتور منتقل نمود. از دیگر ویژگی های مهم این دسته از ماشین ها، توانایی آن ها برای تولید سرعت خروجی ثابت با وجود سرعت متغیر در ورودی می باشد. این ویژگی در تولید توان بادی بسیار سودمند است و ماشین را قادر می سازد تا همچون یک جعبه دنده پیوسته متغیر الکتریکی عمل نماید. در این پایان نامه کاربرد سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر در توربین های بادی بررسی می گردد و با توربین های بادی متداول مقایسه می گردد. مجموعه سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر به روش میدان جهت داده شده در محیط متلب کنترل می گردد و ضرایب کنترل کننده خطی pi با روش های pso و bfo بهینه می گردد. در ادامه از کنترل کننده منطق فازی به جای pi استفاده می شود و نتایج آن ها باهم مقایسه می گردد. در انتها به منظور عملکرد بهتر با توجه به نیازهای شبکه قدرت، ساختارهای نوینی از سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر در توربین بادی معرفی می شود.