کنترل برداری در ماشین های القایی استفاده از این ماشین ها را در کاربرد های سرعت متغیر و حتی در سرعت های بالاتر قابل رقابت و حتی در قدرت های بالاتر برتر از ماشین های dc قرار داده است.در این پایان نامه از یک اینورتر ولتاژ با کلید های قابل قطع و وصل بافرکانس بالا می باشد.کنترل برداری با استفاده از پردازنده و اینورتر ولتاژ انجام می گیرد.با استفاده از سنسورهای جریان و سرعت مقادیر سرعت و جریان به دست می آید. در یک وقفه زمانی با استفاده از پردازنده atmega32 پردازش بر روی داده ها انجام می گیرد.سپس فرمان های ارسالی از میکرو به طبقه واسط بین میکرو واینورتر میرود.سطح ولتاژ ها با استفاده از این طبقه افزایش می یابد.این عمل با استفاده از تراشه hcpl316j انجام می گیرد.این طبقه همچنین وظیفه حفاظت از کلید های قدرت رل بر عهده دارد.پالس های تولیدی به کلید قدرت داده می شود و با توجه به این پالس ها دور موتور انجام می گیرد.

کنترل برداری در ماشین های القایی استفاده از این ماشین ها را در کاربردهای سرعت متغیر قابل رقابت با ماشینهای جریان مستقیم کرده است. در کنترل برداری، کنترل مستقل متغیرهایids و iqs باعث جداسازی شار و گشتاور الکترومغناطیسی شده و همانند یک ماشین جریان مستقیم می توان سرعت و گشتاور را بطور مستقل تحت کنترل قرار داد. با اعمال روش غیر مستقیم کنترل برداری علاوه بر حذف حسگرهای شار رتور موتور آسنکرون، می توان سرعت موتور را کنترل کرد. بطور کلاسیک تغذیه موتور آسنکرون می تواند توسط اینورتر منبع ولتاژ و یا اینورتر منبع جریان تغذیه شود. در قدرت های بالا تغذیه موتور آسنکرون با کموتاتورهای جریان و اینورترهای جریان نسبت به اینورترهای ولتاژ ارجهیت دارد. در ورودی اینورتر جریان، منبع جریان dc قرار دارد. دامنه و فرکانس جریان خروجی اینورتر جریان با روش کلیدزنی pwm کنترل می شود. در اینورتر جریان، از بانک خازن برای فیلتر کردن جریان خروجی اینورتر، حذف پالس های سوزنی ولتاژ (یا اسپایک ولتاژ) و همچنین مسیری برای پیوستگی جریان موتور استفاده می شود. در این پایان نامه یک درایو آسنکرون با استفاده از یک اینورتر جریان شبیه سازی و بطور عملی پیاده سازی شده است. برای پیاده سازی اینورتر جریان از کلید قدرت igbt و تراشه hcpl316j برای روشن کردن کلیدهای قدرت اینورتر استفاده شده است. برای حفاظت کلید قدرت در برابر ولتاژهای گذرای کلیدزنی از دیود سری و از یک مدار ضربه گیر استفاده شده است. روش کلیدزنی و همچنین ساختمان قسمت های مختلف عملی در فصل انتهایی تشریح شده اند. نتایج عملی بدست آمده در مقایسه با نتایج شبیه سازی تحلیل و نتیجه گیری شده است. کلمات کلیدی : موتور القایی، کنترل برداری، اینورتر جریان، کلید قدرت

انرژی باد از گذشته مورد استفاده ی بشر بوده است. در سال های گذشته بکارگیری انرژی باد برای تولید الکتریسیته با سرعت زیادی رونق پیدا کرده است. در همین راستا ساختار مکانیکی و الکتریکی مبدل توان با در نظر گرفتن روش های نوین پیشرفت سریعی در هر دو زمینه داشته است. انواع ژنراتورهای الکتریکی در تبدیل توان استفاده شده اند که هر یک از آن ها دارای مزایا و معایبی می باشند. ژنراتوری که به طور مرسوم در سیستم توربین بادی کاربرد دارد ژنراتور القایی تغذیه دو سویه است. علت کاربرد وسیع این ژنراتور مزایای عمده ی آن می باشد. ژنراتورهای فوق در دو حالت سرعت ثابت و متغیر عمل تزریق توان را از طریق آرایش خاصی از مبدل های الکترونیک قدرت انجام می دهند. علت بکارگیری مبدل های الکتریکی کنترل جریان روتور و به تبع آن کنترل سیستم می باشد و هدف نهایی جذب حداکثر توان الکتریکی از انرژی باد می باشد. آرایش مبدل های الکتریکی نیز با به وجود آمدن قطعات نوین و نیز ساختارهای جدید سیر تکاملی داشته است. در این راستا و با توجه به بکارگیری مبدل های رزونانسی در سلول های فتوولتائیک، ایده ی استفاده از این نوع مبدل ها در ساختار توربین بادی برای بهبود عملکرد سیستم در نظر گرفته شد. با ارائه ی روش کنترلی نوین و طراحی مبدل رزونانسی جدید، سیستم توربین بادی در محیطsimulink/matlab و در ارتباط با شین بی نهایت شبیه سازی شد و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفت. در روش طراحی شده فرکانس کلیدزنی کاهش زیادی داشته و علاوه بر این با کاهش هارمونیک های جریان ژنراتور و جریان تزریقی به شبکه کیفیت توان افزایش یافته است. پیشنهاداتی نیز برای بکارگیری روش کنترلی و همچنین مبدل رزونانسی در ساختارهای مشابه و حتی غیر مرتبط با آن ارائه شده است.

در سالهای اخیر با توجه به نگرانی های عمومی در باره گرم شدن زمین و تغییر شرایط آب و هوایی بیشتر توجهات روی گسترش تکنولوژی های دوستدار محیط زیست برای تولید برق معطوف گردیده است. بر این اساس نیروگاههای بادی، نیروگاههای سلول های خورشیدی و... شکل گرفتند. در نیروگاه های بادی فرکانس برق تولیدی دارای فرکانس ثابتی نیست، برای اتصال این dg ها به شبکه، از اینورترهای الکترونیک قدرت استفاده می شود. هر دو نوع اینورتر یعنی اینورتر ولتاژ و جریان در توربین های بادی بکاربرده می شوند. اینورترهای جریان تریستوری از قیمت کمتر و قابلیت اطمینان و توان بالاتری نسبت به سایر اینورترها بر خوردارند. از مشکلات اصلی مبدل های جریان تریستوری ایجاد هارمونیک و پایین بودن ضریب توان است. کیفیت توان تزریقی نیروگاه های بادی به شبکه بایستی از استاندارد ieee 1547 پیروی نماید. راه کار سنتی بهبود کیفیت توان فیلتر های پسیو هستند. با بیشتر شدن توجهات بر روی مسئله کیفیت توان، مهندیسین قدرت به فکر یافتن راه حلی دینامیک و قابل تنظیم برای حل مشکل کیفیت توان شدند. بر این اساس وسایلی که امروزه به نام فیلترهای اکتیو می شناسیم، بوجود آمدند. این وسائل توانایی جبرانسازی هارمونیک های ولتاژ و جریان، توان راکتیو، تنظیم ولتاژ، فلیکر ولتاژ و نامتعادلی ولتاژ را دارا هستند. مهمترین مزیت این فیلترها انعطاف پذیری بالای آن ها است. اما قیمت این فیلترها نسبت به فیلترهای پسیو بیشتر است. فیلتر هایبرید ترکیبی از فیلتر اکتیو و فیلتر پسیو هستند و در مقایسه با فیلتر اکتیو، از قیمت پایین تری برخوردارند. روش های زیادی برای کنترل فیلتر هایبرید وجود دارد. تقریباً همه روش های کنترلی فیلتر هایبرید، از فیلتر پایین گذر در توپولوژی خود استفاده می کنند. این فیلترها در ضریب توان های پایین عملکرد ضعیفی دارند به همین منظور در این پایان نامه برای بهبود بخشیدن عمل جبران سازی استفاده از شبکه های عصبی (neural networks)، به جای فیلتر پایین گذر پیشنهاد شده است.

در این پایان نامه تاثیر کنترل کننده های یکپارچه توان (upfc) را روی سیستم قدرت مورد بررسی قرار می دهیم. با استفاده از تجهیزات جبران کننده کنترل پذیر می توان شارش توان را در مسیری که توان عبوری آن از حد حرارتی تجاوز ننموده کنترل نمود و تلفات را به حداقل رساند. همچنین می توان حاشیه پایداری سیستم را افزایش داد و نیازمندی قراردادی را بدون تجاوز از قیود اقتصادی تولید برآورده ساخت. همچنین برای حل مشکلات هارمونیکی و تغییرات در سطح ولتاژ خط، upfc باید عملکردی مشابه upqc داشته باشد. این تجهیز توانایی فیلتر کردن هارمونیک های جریان و ولتاژ، جبران توان راکتیو، تنظیم ولتاژ بار و بهبود ضریب توان را دارا می باشد. در این نوشتار هم میزان شارش توان عبوری از خط و هم مسئله بهبود کیفیت توان عبوری از خط توسط upfc مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور از این ساختار به طور همزمان به عنوان upfc و upqc استفاده قرار می شود بگونه ای که علاوه بر کنترل شارش توان عبوری از خط در هنگام مواجهه با اغتشاشات شبکه، خط و بارهای غیر خطی و نا متعادل، توانایی جبران سازی و بهبود توان را از نظر دامنه و هارمونیکی داشته باشد. با استفاده از این روش، نیازی به بکارگیری فیلتر های بالا و پایین گذر که عموماً موجب ایجاد شیفت فاز و کاهش دامنه هارمونیک های عبوری از فیلتر ها می شوند نیست و بطور همزمان آلودگی های موجود در بار (از جمله عدم تعادل) و منبع بهسازی (جبران) می گردد.

در سال های اخیر تعداد منابع انرژی تجدیدپذیر که به شبکه قدرت متصل شده اند افزایش یافته است. منابع تجدیدپذیری چون سلول های خورشیدی و پیل سوختی نمی توانند بطور مستقیم به شبکه قدرت متصل شوند چون این منابع ماهیت جریان ثابت (-dc) داشته و یا فرکانس آنها برابر با فرکانس شبکه نمی باشد. به همین دلیل به یک واسط الکترونیک قدرتی (pei) نیاز است که معمولاً از یک مبدل (اینورتر) تشکیل شده است. با گسترش فن آوری ذخیره ساز های مغناطیسی ابررسانا (smes)، به عنوان یک عنصر ذخیره ساز انرژی با کارایی بالا، استفاده از مبدل های جریانی روز به روز در حال افزایش است. مبدل جریانی دارای ویژگی-هایی چون قابلیت تقویت ولتاژ، قابلیت حفاظت در برابر خطا و کنترل مستقیم جریان خروجی است. به علاوه عنصر ذخیره ساز یک مبدل جریانی، در مقایسه با مبدل ولتاژی، دارای طول عمر بیشتری است. مبدل های چند سطحی در سال های اخیر توجهات بسیاری را به خود جلب کرده اند. زیرا افزایش تعداد سطوح در یک ساختار معین، موج خروجی را به موج کامل سینوسی مشابه تر کرده و اعوجاج هارمونیکی کل (thd) و فرکانس کلیدزنی و در نتیجه تلفات را کاهش داده و موجب افزایش قابلیت انتقال توان می شود. در میان منابع انرژی تجدید پذیر، انرژی خورشیدی ثابت کرده که می توان گزینه مناسبی باشد، زیرا یک منبع انرژی تجدیدپذیر با مقدار زیاد را ایجاد می کند که گاز های سمی متصاعد نمی کند، ضایعات رادیو اکتیو ندارد و در عین حال قابلیت اطمینان بالایی دارد. این پایان نامه به بررسی یک سیستم انرژی خورشیدی می پردازد که به جای استفاده از مبدل های ولتاژ مرسوم با مدولاسیون پهنای پالس (pwm)، از یک مبدل جریانی چند سطحی جدید بهره می گیرد. این مدار جریان خروجی پنج سطحی به شبکه تزریق می کند و دارای مزایایی چون موج خروجی بهبود یافته، فیلتر خروجی با اندازه کوچکتر، واسط الکترومغناطیسی کمتر، اعوجاج هارمونیکی کل کمتر و ... می باشد. روش کنترل جریان هیسترزیس به کار رفته در این پایان نامه بر اساس تصحیح خطا های جریان خروجی از مقدار مرجع آن ها است که در هر مرحله دو خطا از سه خطا تصحیح می شوند. این روش دارای مزایایی چون پیاده سازی آسان و پایداری دینامیکی زیاد می باشد. در آخر، برای تایید عملکرد مبدل چند سطحی معرفی شده در این پایان نامه، نتایج شبیه سازی که در نرم افزار matlab/simulink انجام شده، آورده شده است.