امروزه ست های آزمایشگاه ماشین های الکتریکی که به سیستم مانیتورینگ مجهز می باشند طرفداران زیادی را به خود جلب نموده است. توسط این سیستم می توان داده های پردازش شده آزمایش در حال اجرا را همزمان در یک مانیتور متصل به کامپیوتر مشاهده نمود. با توجه به اهمیت این سیستم اقدام به طراحی و ساخت یک نمونه با کاربری در آزمایشگاه ماشین های الکتریکی dc گرفته شد. در این پایان نامه پس از نگارش مختصر مشخصه های ماشین های dc، چگونگی طراحی و ساخت این سیستم آورده شده است. مدارهای آمپرمتر، ولتمتر، دورسنج، گشتاور سنج و میکروکنترلر بخش های اصلی سخت افزاری این سیستم بوده و همچنین نرم افزار میکروکنترلر و نرم افزار کامپیوتری بخش های نرم افزاری این سیستم می باشند. دقت بالا، مقاوم در برابر اضافه ولتاژ و اضافه جریان، نمایش همزمان داده ها، ثبت لحظه ای داده ها به هر تعداد دلخواه، افزایش فوق العاده ضریب ایمنی ست های آزمایشگاه، افزایش سرعت انجام آزمایش، رسم سریع نمودار داده ها، کاهش مصرف انرژی، حذف خطاهای انسانی، افزایش راندمان آموزشی، امکان کنترل مربی بر عملکرد کلیه دانشجویان در حال کار با ست آزمایشگاهی به طور همزمان و از راه دور و .... از مزایای این سیستم ساخته شده می باشد.

یکی از نیازمندی های مهم سیستم قدرت افزایش سطح حداکثر بارگذاری می باشد که تغییر تپ ترانسفورماتورهای انتقال می تواند برای این منظور به کار رود. در این پایان نامه به منظور تعیین جهت تغییر تپ ها از دو روش تحلیل حساسیت و روش پیشنهادی بهینه سازی استفاده شده است. در روش حساسیت، حساسیت سطح حداکثر بارگذاری به مقدار تپ مورد استفاده قرار می گیرد. در روش بهینه سازی که روش پیشنهادی این پایان نامه می باشد، مقادیر تپ ها با استفاده از یک مسئله بهینه سازی به گونه ای تنظیم می شوند که علاوه بر افزایش سطح حداکثر بارگذاری، تغییرات نامطلوبی نیز در وضعیت کنونی سیستم ایجاد نشود. به این منظور دو دسته متغیر برای سیستم تعریف می شود که یک دسته مربوط به شرایط کنونی سیستم و دسته دیگر مرتبط با سطح حداکثر بارگذاری می باشد. نتایج نشان می دهد برای حالتی که سطح حداکثر بارگذاری هنگام رسیدن مولدها به حد تولید توان راکتیو اتفاق می افتد، روش بهینه سازی نتایج بهتری نسبت به روش حساسیت ارائه می دهد.

در این پایان نامه، ابتدا ضرورت لحاظ کردن سیستم توزیع در مطالعات پایداری ولتاژ مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به گستردگی سیستم توزیع و محدودیت زمان محاسبات در مسائل پایداری ولتاژ، نمی توان سیستم انتقال و توزیع را به طور همزمان در مطالعات لحاظ کرد. در این پایان نامه برای کاهش حجم محاسبات، یک روش جدید برای لحاظ کردن سیستم توزیع ارائه شده است. در این روش، شبکه قدرت به دو بخش انتقال و توزیع تجزیه می شود و هر یک از آن ها به طور جداگانه مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی علاوه بر آن که از دقت بسیار خوبی برخوردار است، زمان محاسبات را نیز کاهش می دهد. به علاوه با تجزیه سیستم قدرت و کاهش مرتبه معادلات، احتمال واگرایی محاسبات کاهش می یابد.

توربین های گازی نیروگاه ها که بین 500 کیلووات تا 250 مگاوات توان تولید می کنند برای تولید پراکنده مناسب نیستند. به همین دلیل میکروتوربین ها که توان تولیدی آنها بین 30 تا 400 کیلووات است؛ برای استفاده در سیستم های تولید پراکنده و تولید همزمان برق و گرما گسترش یافته اند. میکروتوربین ها ابتدا در صنعت سیستم های توان اضطراری بکارگرفته شده و توسعه یافتند. اولین مشتری های این صنعت سفینه ها، هواپیماها و بالگردها بودند. برای دستیابی به بیشترین توان و بازده، میکروتوربین باید با سرعت بالا کار کند. این سرعت معمولا در محدوده بین 50000 تا 120000 دور بر دقیقه، متغیر است. میکروتوربین یک ژنراتور فرکانس بالای سنکرون یا آسنکرون را می چرخاند. ژنراتور از هر نوعی که باشد یک ولتاژ سه فاز فرکانس بالا که معمولا بین ا تا 3 کیلوهرتز است، را تولید می کند. بنابراین برای استفاده از برق تولیدی میکروتوربین باید آن را به فرکانس 50 یا 60 هرتز تبدیل کرد. این تبدیل فرکانس، توسط مبدل های الکترونیک قدرت امکان پذیر شده است. در این پایان نامه مبدل های پیشنهاد شده برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بارهای محلی بررسی شده اند و از میان آنها مبدل ac-dc-ac برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بار محلی انتخاب و طراحی شده است. مراحل طراحی شامل انتخاب یکسوساز، طراحی فیلتر و مدل سازی اینورتر بیان شده است. نوع کنترل کننده و استراتژی کنترل مبدل، انتخاب و تشریح گردیده است و در پایان مبدل میکروتوربین برای اتصال میکروتوربین به شبکه برق یا بار محلی شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب این مبدل را نشان می دهد.

در این پایان نامه ابتدا به معرفی روش های کنترل موتورهای القایی و سپس به بررسی اصول کار و ویژگی های روش های کنترلی مدرن foc و dtc پرداخته می شود . در برخی موارد برای کنترل موتور القایی نیاز به سرعت روتور آن می باشد. این کار یا از طریق سنسور سرعت انجام می-پذیرد و یا از طریق تخمین آن میسر می گردد. بنابراین برخی از روش های کنترلی بدون حسگر به طور مختصر بررسی می شود. سپس دو روش کنترلی مدرن foc و dtc برای نمونه موتور ترکشن القایی لوکوموتیو دیزل الکتریک ad43-c، موجود در سیستم حمل و نقل ریلی جمهوری اسلامی ایران، شبیه سازی ها انجام شده و عملکرد این دو روش در پاسخ های جریان و سرعت و گشتاور و پاسخ حالت گذرا به تغییرات بار سرعت بررسی می شوند. در نهایت به کمک نتایج حاصل از شبیه سازی ها به مقایسه و تحلیل عملکرد این دو روش جهت کاربرد در موتورهای ترکشن حمل و نقل ریلی پرداخته می شود. نتایج حاصله نشان می دهد که عملکرد هر دو روش دقت خوبی دارد اما پاسخ شار و گشتاور در روش foc نسبت به روشdtc ضربان کمتری دارد. به عبارت دیگر پاسخ foc نرم تر است.

امروزه سوخت های فسیلی مشکلات زیست محیطی فراوانی را به بار آورده است؛ گذشته از این، این منابع پایان پذیر هستند و روزی به پایان خواهند رسید. لذا لزوم استفاده از منابع پاک و تجدید پذیر بیش از پیش احساس می شود. یکی از منابع تجدید پذیر انرژی-های اقیانوس ها و دریاهاست که به شکل امواج و جزر و مد است. یکی از راه های جذب انرژی جزر و مد اقیانوس ها و دریاها استفاده از ژنراتورهای خطی است. در این پایان نامه یک ژنراتور خطی آهنربایی تخت طراحی شده و ابعاد و اندازه های مختلف آن به دست آورده شده است. سپس با تکنیک های مختلف سعی شده است مشخصه های مطلوب آن شامل توان خروجی و بازدهی بهبود داده شود و مشخصات نامطلوب آن که مهم ترین آن ها اندازه پیک تا پیک نیروی دندانه ای است، کاهش یابد. در ادامه، ژنراتور بهینه سازی شده توسط نرم افزار اجزاء محدود شبیه سازی شده است و کارآیی آن با ژنراتور اولیه مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از بهبود عملکرد ژنراتور هستند. در انتها ابعاد اصلی ژنراتور خطی آهنربایی به صورت همزمان بهینه سازی شده و نتایج آن آورده شده است.

ناهم محوری یکی از مهم ترین خطاها در ماشین های الکتریکی گردان است. این خطا باعث افزایش تلفات، افزایش حرارت و افزایش نوسان در گشتاور خروجی ماشین می شود؛ و در بدترین حالت باعث برخورد روتور با استاتور می شود. در موتور رلوکتانسی سنکرون به دلیل داشتن فاصله هوایی بسیار کوچک این خطا نمود بیشتری پیدا می کند. در این پایان نامه ریپل گشتاور با در نظر گرفتن اثر باز بودن شیارها و سیم پیچتوزیع شده برای یک ماشین سنکرون رلوکتانسی 4 قطبو 60 شیار در شرایط سالم و ناهم محورموردبررسی قرارگرفته است. مدل های بر پایه ریاضی و روش های عددی برای مطالعه رفتار ماشین، به ویژه زمانی که با یک منبع ولتاژ تغذیه می شود، مورداستفاده قرارگرفته اند. برای این منظور پارامترهای ماشین در دو حالت سالم و ناهم محور با استفاده از تئوری تابع سیم پیچ محاسبه می شوند.در این پایان نامه روش ارائه شده، خطاهای ناهم محوری استاتیکی و دینامیکی را با استفاده از شاخص ارتعاش تشخیص می دهد. و نتایج نشان می دهد که خطای ناهم محوری هیچ اثر معنی داری روی شاخص جریان ندارد.علاوه بر این نیروی کششی نامتعادل کننده (ump) با در نظر گرفتن خطای ناهم محوری محاسبه شده است؛ و سپس نشان داده می شود که ناپایداری مکانیکی در این شرایط رخ خواهد داد.باید به این نکته توجه کرد که کارهای قبلی عموماً بر اساس روش اجزای محدود انجام گرفته است؛ و منبع جریان به عنوان تغذیه استفاده شده است؛ که در این کار از مدل ریاضی استفاده شده است و برخلاف آن ها از منبع ولتاژ به عنوان تغذیه ورودی استفاده شده است؛ و این دو از مزیت های این کار به حساب می آید.به منظور تأیید اثربخشی مدل، شبیه سازی توسط اجزای محدود انجام گرفته است.