در این رساله، راهکار کنترلی مدولاسیون همزمان پهنا و دامنه پالس در کاهش هارمونیکهای انتخابی ( shm-pwam) پیشنهاد می گردد. طرح مذکور در کاربردهای ولتاژ متوسط و توان زیاد محرکه های الکتریکی ac، مورد استفاده قرار می گیرد. در نظر گرفتن مشخصه دامنه پالس ها به عنوان درجات آزادی اضافی در سیستم، دید تعمیم یافته ای به استراتژی های کنترلی متعارف می بخشد. بدین معنی که مشخصه دامنه پالس نیز از وزنی مساوی با مشخصه پهنای پالس در جهت ارضای شرایط خروجی برخوردار باشد. در روش پیشنهادی shm-pwam، قابلیت تغییر دامنه پالس همانند قابلیت تغییر پهنای پالس به اینورتر قدرت اضافه شده است. بدین ترتیب کیفیت استراتژی کنترلی متعارف shm-pwm بیش از پیش بهبود می یابد. با این وجود، تحقق بخش pam نیازمند تغییر منابع dc اینورتر با سرعت قابل قبول می باشد. در این رساله جهت تحقق و پیاده سازی shm-pwam، یک سیستم یکسوساز-اینورتر pwm چند سطحی chb طراحی و پیاده سازی شده است. با توجه به متغیر بودن منابع dc میانی در سیستم مذکور، طراحی پارامترهای مبدل با چالش هایی همراه است. به بیانی دیگر، پارامترهای مذکور دارای مقادیر متفاوتی در کل محدوده اندیس مدولاسیون دامنه می باشند. بدین منظور راهکاری جهت انتخاب مقادیر بهینه از میان تمامی مقادیر به دست آمده در این رساله پیشنهاد گردیده است. با در نظر گرفتن ملاحظات ذکر شده در طراحی پارامترهای مبدل چند سطحی، تحلیلها و نتایج شبیه سازی نشان می دهند که به دلیل دو برابر شدن درجات آزادی در استراتژی پیشنهادی shm-pwam، قابلیت کاهش تعداد بیشتری از هارمونیک های مرتبه پایین افزایش یافته و بهبود قابل ملاحظه ای در thd ولتاژ و جریان خروجی و همچنین موجک گشتاور موتور حاصل می گردد. از طرفی با افزایش درجات آزادی، توزیع توان خروجی در میان سلولهای اینورتر نیز متعادل می گردد که این امر در استراتژی متعارف امکان پذیر نمی باشد. مقایسه تلفات کلیدزنی سمت یکسوساز و اینورتر نیز به مقادیر پارامترهای طراحی شده در سیستم وابسته است. با این وجود، درصد تغییرات تلفات کلیدزنی کل سیستم شبیه سازی شده به هنگام اعمال استراتژی پیشنهادی مبین کاهش تلفات کلیدزنی در محدوه وسیعی از اندیس مدولاسیون می باشد. همچنین به دلیل کوچکتر بودن مقادیر بهینه سطوح ولتاژی نسبت به حداکثر مقدار لینک dc و همچنین کاهش قابل ملاحظه اندازه اندوکتانسهای سمت منبع، هزینه توان راکتیو نیز در استراتژی پیشنهادی کاهش چشم گیری یافته است. نتایج آزمایشگاهی اعمال استراتژی پیشنهادی بر یک سیستم یکسوساز-اینورتر پنج سطحی نیز مبین برتری استراتژی shm-pwam نسبت به shm-pwm می باشد.

در این پایان نامه، استراتژی کنترلی مدولاسیون همزمان دامنه و پهنای پالس در کاهش هارمونیک های انتخابی(shm-pwam) برای اینورترهای سه فاز چهار ساق پیشنهاد شده است. استراتژی پیشنهادی shm-pwam، صرفاً از طریق مدولاسیون پهنای پالس به کاهش هارمونیک ها نمی پردازد، بلکه جهت بهبود شکل موج خروجی، دامنه پالس را نیز به عنوان یک درجه آزادی اضافی در نظر می گیرد که این امر سبب کاهش thd جریان و ولتاژ می گردد. در این پایان نامه، جهت تحقق و پیاده سازی روش مذکور، یک سیستم یکسو ساز- اینورتر سه فاز چهار ساق دو سطحی، طراحی و پیاده سازی شده است. سمت یکسوساز جهت تحقق بخش pamدر نظر گرفته شده است که به روش هیسترزیس کنترل شده است. در واقع مقدار ولتاژ خازن لینک dcبه ازای اندیس های مدولاسیون مختلف در نظر گرفته شده توسط یکسوساز تک فاز، تغییر می کند. در استراتژی shm-pwam قابلیت کاهش تعداد بیشتری از هارمونیک های مرتبه پایین افزایش یافته که این امر منجر به بهبود thd ولتاژ و جریان خروجی شده است. مقایسه تلفات کلید زنی سمت یکسو ساز-اینورتر نیز به هنگام اعمال استراتژی shm-pwam، مبین کاهش تلفات کلید زنی در محدوده وسیعی از اندیس مدولاسیون می باشد. یک نمونه آزمایشگاهی از سیستم یکسوساز -اینورتر سه فاز چهار ساق جهت تحقق استراتژی shm-pwam ساخته شد.

موتورهای القایی به دلیل مزیت¬هایی که نسبت به سایر موتورها دارند دارای کاربردهای بیشتری در صنعت هستند، اما این موتورها در کنار مزایای بسیار، دارای معایبی نیز هستند که برای نمونه می¬توان به پیچیده و غیرخطی¬بودن مدل سیستم و عدم توانایی در ایجاد سرعت متغیر اشاره کرد. در اکثر فرایندهای صنعتی به محرک با سرعت متغیر نیاز می¬باشد، به همین دلیل برای کنترل سرعت موتورهای القایی روش¬های متفاوتی ارائه شدهاست. یکی از معمولترین این روش¬ها، روش کنترل مستقیم گشتاور می¬باشد. این روش علاوه بر مزایایی مانند سادگی در اجرا، عدم نیاز به تبدیل مختصات، دارای معایبی نیز می¬باشدکه به طور نمونه می-توان به حساسیت در برابر تغییرات بار و ریپل گشتاور بالا اشاره نمود. روش¬های هوشمند به دلیل وابسته نبودن به مدل ریاضی و عملکرد مناسب در برابر تغییرات پارامترها و اغتشاشات وارد شده به مدل برای بهبود عملکرد روش کنترل مستقیم گشتاور پیشنهاد شده¬اند. اما این روش¬ها برای عملکرد مناسب نیاز به اطلاعات کاملی در مورد نحوه عملکرد سیستم تحت کنترل دارند، که این مسئله طراحی مطلوب آنها را برای عملکرد در فرایندهای تحت کنترل مشکل می¬سازد. در این پایان¬نامه با ترکیب کنترل¬کننده¬های هوشمند با الگوریتم¬های تکاملی وابستگی طراحی کنترل¬کننده-های هوشمند را از اطلاعات فرایند تحت کنترل کاهش داده تا ساختار کنترلی بهبود یافته¬تری در فرایند تحت کنترل مورد استفاده قرار گیرد. از الگوریتم رقابت استعماری، که الگوریتمی الهام گرفته از یک پدیده اجتماعی– انسانی می¬باشد برای تنظیم کنترل¬کننده¬های هوشمند استفاده شده است. دو نوع کنترل¬کننده فازی تناسبی- انتگرالی و فازی– عصبی تطبیقی در ترکیب با الگوریتم رقابت استعماری برای بهبود کنترل سرعت بکاررفته است.نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی و تست آزمایشگاهی نشان می¬دهد کنترل¬کننده¬های مذکور پاسخ گذرا و ماندگار سرعت را به طور محسوسی بهبود بخشیدند. روش کنترل مستقیم گشتاور هوشمند در برابر اغتشاشات و نامعینی¬های وارد شده به مدل عملکردی مطلوب¬تر از نوع کلاسیک خود دارد.

استراتژی کنترلی shm-pwam در مقایسه با shm-pwm مزایای قابل ملاحظه¬ای از جمله محتوای هارمونیکی کل بهبود یافته¬تر در خروجی و تلفات کلیدزنی کمتر را دارا می¬باشد. دلیل این امر، بهینه سازی مقدار منابع dc علاوه بر بهینه سازی زوایای کلیدزنی است. با این وجود، پیاده سازی روش فوق مستلزم کنترل منابع dc در مقادیر متفاوت و با دینامیک قابل قبول است که نیاز به مدارات اضافه تنظیم ولتاژ را می¬طلبد. اینورتر چندسطحی خازن شناور(fc-mli ) به دلیل داشتن حالات کلیدزنی تکراری، توانایی تنظیم خودکار منابع ولتاژ dc را دارا بوده و نیاز به مدارات اضافه را مرتفع می¬سازد. در این پژوهش استراتژی shm-pwam به یک اینورتر 5 سطحی خازن شناور با منابع dc متغیر اعمال گشته است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده برتری pwam بر pwm متعارف از نقطه نظر بهبود اعوجاج هارمونیکی کل (thd ) و کاهش تلفات توان می¬باشد. بهینه سازی تابع هدف منجر به تولید یک مجموعه از مقادیر زوایای کلیدزنی و مقدار منبع dc متغیر می¬گردد. با این حال، تجزیه و تحلیل مقادیر زوایای کلیدزنی نشان می¬دهد که این مقادیر به آرامی حول مقدار ثابتی در کل مقادیر اندیس مدولاسیون در نوسان می¬باشند. به عبارت دیگر، تنها استراتژی مدولاسیون pam می¬تواند به جای ترکیب پهنای پالس و دامنه¬ی پالس در کنترل اینورتر استفاده گردد. این امر باعث کاهش قابل توجهی در بار محاسباتی و همچنین پیچیدگی کمتر طراحی فیلتر خروجی شده است. تابع هدف اصلاح شده و سپس فقط تنها با یک متغیر تعریف می¬شود (مقدار منبع dc). این زوایای کلیدزنی بهینه شده که منجر به کمترین مقدار thd در pwam سابق گشته است، به عنوان مقادیر ثابت در pam اصلاح شده استفاده می¬شود. نتایج شبیه سازی نشان می¬دهد که روشshm-pam نیز همانند روش shm-pwam توانسته¬است نیازمندی¬های کدهای شبکه را با یک فیلتر خیلی کوچک نسبت به روش متعارف shm-pwm ارضا نماید. و همچنین باعث بهبود اعوجاج هارمونیکی کل (thd) و کاهش تلفات توان گردیده است.

در این پایان نامه روش کلیدزنی حذف هارمونیک انتخابی به منظور کنترل اینورتر چهار ساق npc و با هدف کاهش فرکانس کلیدزنی و تغذیه بارهای مختلف خطی، غیر خطی، متعادل و نامتعادل مورد استفاده قرار گرفته است. در روش کلیدزنی حذف هارمونیک انتخابی برای اینورتر چهار ساق npc، زوایای کلیدزنی ساقهای اصلی با هدف حذف هارمونیکهای غیر مضرب سه مشخص و زوایای کلیدزنی ساق چهارم به منظور حذف هارمونیکهای مشخص مضرب سه محاسبه میشوند. در ادامه نیز ترکیبی از روشهای کلیدزنی حذف هارمونیک انتخابی و کاهش هارمونیک انتخابی برای کنترل اینورتر چهار ساق npc مورد بررسی قرار میگیرد. در این راستا، با اعمال روش کلیدزنی کاهش هارمونیک انتخابی به ساقهای اصلی، اعوجاج هارمونیکی ولتاژ کاهش ملموسی مییابد. همچنین مسئله تعادل ولتاژ خازن لینک dc در هر دو روش ارائه شده به طور مفصل مورد بررسی قرار میگیرد.

موتور dc یک وسیله تبدیل انرژی در صنعت است که توانایی تولید گشتاور راه اندازی بالا و متغیر را دارد. محرکه ها وظیفه کنترل دور موتور را بر عهده دارند و قادرند دور موتور را بهطور پیوسته تغییر دهند. متداول ترین راه برای کنترل سرعت موتورهای dc، کنترل ولتاژ آرمیچر می باشد. در این مقاله در ساختار محرکه بهجای مبدل های تریستوری و برشگرها از یکسوساز pwm تکفاز استفاده شده است. این مبدل توانایی تولید ولتاژ dc متغیر را دارد با این کار می توان ولتاژ اعمالی به موتور را به خوبی کنترل کرد. در این روش کنترل سرعت موتور با استفاده از دریافت پالس یا سیگنال انجام میپذیرد. در این محرکه برای کنترل سرعت از کنترل کننده تناسبی- انتگرالی و برای تولید سیگنال pwm، از کنترل کننده هیسترزیس استفاده شده است. ضرایب کنترل کننده تناسبی-انتگرالی با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری، بهینه شده اند. به دلیل فرکانس کلیدزنی متغیر در کنترل کننده هیسترزیس و ایجاد مشکلاتی مثل تلفات کلیدزنی بالا، در این پایان نامه یک پهنای باند متغیر توسط هیسترزیس تطبیقی تعیین شده و در نتیجه آن، فرکانس کلیدزنی تقریباً ثابتی بوجود آمده است.