یکی از روشهایی که برای تحلیل ماشینهای الکتریکی استفاده می شود روش تابع سیم پیچ می باشد.در این روش توزیع نیروی محرکه مغناطیسی و فاصله هوایی یکنواخت در تحلیل ماشین وارد می شود.آنچه در این رساله مورد تحقیق قرار گرفته است بهینه سازی توزیع mmf فضایی یک ماشین القایی سه فاز با استفاده از مدلسازی در فضای تابع سیم پیچ می باشد.با استفاده از این روش نیروی محرکه مغناطیسی و اندوکتانسهای خودی و متقابل هر کدام از سیم پیچها بدست می آیند. سپس شبیه سازی موتور القایی با استفاده از تابع سیم پیچ به طور کامل انجام گرفته است. کاهش هارمونیک های نیروی محرکه مغناطیسی و تاثیر توزیع آن (پله ای،یکنواخت،سینوسی) بر روی هارمونیکها بحث گردیده است. با توجه به اینکه روش تابع سیم پیچ از تعداد دور موجود در هر شیار بدست می اید لذا برای بهینه سازی توزیع mmf فضایی اثر تغییرات تعداد دور در هر شیار مورد بررسی قرار گرفت تا thd، mmf فضایی کمترین مقدار شود یعنی تعداد دور هر شیار برای حالت بهینه mmf فضایی انتخاب گردید، ونسبت به حالت عادی سیم پیچی (تعداد دور مساوی) مقایسه شده است. نتایج حاصل از این بهینه سازی روی نرم افزار fem مدلسازی شد، تا صحت آن مورد تایید قرار گیرد. نتیجه حاصل این است که با روش تابع سیم پیچ بهینه سازی سریع سیم پیچی موتور القایی قابل حصول میباشد و با کاهش هارمونیک های فضایی ، کاهش ریپل گشتاور ، افزایش بازده ماشین و بهبود عملکرد آن حاصل خواهد شد.

آنچه که در سیستم های پخت مرسوم خانگی به چشم می خورد، اتلاف انرژی زیاد و آلایندگی محیط زیست است، لذا در سیستم های پخت القایی یکی از روش های با بازده زیاد و آلایندگی محیطی کمتر و پاک است. هدف از انجام این پروژه، طراحی یک سیستم گرمایش القایی جهت استفاده در پخت خانگی است. در این پروژه ابتدا به طراحی یک سیستم الکترومغناطیس با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود پرداخته و با توجه به جریان های گردابی بوجود آمده در فرکانس های اعمال شده توزیع حرارت با نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفته و فرکانس مطلوب به همراه جنس ظرف تعیین شده است. تحلیل های انجام گرفته بر روی این سیستم در حالت مانا صورت گرفته و شرایط مطلوب جریان سیم پیچ و توزیع حرارت بدست آمده است. برای تغذیه سیستم طراحی شده، یک مبدل شبه رزونانسی تک کلید طراحی شده است. این مبدل به همراه سیستم طراحی شده مورد آزمایش هایی قرار گرفت، تحلیل عملکرد آن و نتایج نشان می دهند که استفاده از این سیستم پخت القایی به مراتب از نظر راندمان و تمیزی نسبت به سیستم های پخت مرسوم به صرفه تر و مطلوبتر و سریعتر است.

باتوجه به بحران انرژی و افزایش روز افزون قیمت سوخت های فسیلی و همچنین مشکلات ناشی از الودگی هوا نیاز به استفاده از خودروهای الکتریکی به جای خودروهای احتراقی هر روزه بیشتر آشکار می شود. زیرا این خودروها آلودگی بسیار کمتری نسبت به خودروهای احتراقی دارند و استفاده از آن ها می تواند به کاهش آلودگی هوا در شهرهای بزرگ کمک کند. یکی از قسمت های مهم در طراحی خودروهای الکتریکی، طراحی سیستم محرکه الکتریکی مورد استفاده در این خودروها است. سیستم محرکه الکتریکی مورد استفاده در خودروهای الکتریکی باید ویژگی های خاصی را داشته باشد تا مشخصه های مورد نیاز برای خودرو مانند حد اکثر شتاب در آغاز حرکت و حد اکثر بازده در حین حرکت بدست آید. یکی از انواع موتورهایی که خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد، موتور جریان مستقیم بدون جاروبک است که بسیاری از مشخصه های لازم برای کاربرد در خودرو را دارا می باشد. در این پایان نامه ابتدا ویژگی هایی که موتور جریان مستقیم بدون جاروبک معرفی گردیده و روابط آن مورد بررسی قرار گرفته و بر این اساس مدل مورد نیاز برای شبیه سازی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مشخص شده است. همچنین روش مرسوم کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک که از حسگرهای اثر هال برای تعیین موقعیت استفاده می کند معرفی گردیده است. سپس روش های کنترل بدون حسگر موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مورد بررسی قرار گرفته ویژگی های هر یک از این روش ها به طور مختصر مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه یک مشاهده گر فازی که بر اساس یک تابع تقریب فازی بنا شده است و دقت بالا و ساختار بسیار ساده دارد ارایه شده است همچنین برای افزایش سهولت پیاده سازی این روش یک تابع تقریب بر اساس شبکه های عصبی ارایه شده است که از سرعت بسیار بالا و امکان پیاده سازی بسیار آسان برخوردار است. عملکرد هر دو روش پیشنهادی برای رنج وسیع سرعت مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج شبیه سازی ارایه شده است. سپس روش مرسوم کنترل مستقیم گشتاور که برای کنترل مستقیم گشتاور موتور القایی مورد استفاده قرار می گیرد مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که از این روش برای کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک نیز می توان استفاده نمود. از این رو تغییرات لازم بر روی این روش صورت گرفته تا این روش بر روی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک قابل پیاده سازی باشد ولی نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که کنترل همزمان شار و گشتاور در این موتور بسیار مشکل است و نیاز به مقادیر بزرگ جریان در راستای محور مستقیم دارد. حل این مشکل روشی ارایه گردیده است که تنها بر اساس کنترل گشتاور عمل می کند و انتخاب بردارهای ولتاژ نیز بر اساس موقعیت بردار فضایی ولتاژ برگشتی القایی است. نتایج حاصل از این روش با استفاده از اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته شده است و نشان داده شد که با استفاده از این روش راندمان محرکه بهبود چشمگیری پیدا می کند در ادامه روشی برای کنترل سرعت موتور در بالای سرعت نامی پیشنهاد گردیده تا این محرکه توانایی کار در رنج وسیع سرعت را داشته باشد. از این رو روش کنترل مستقیم گشتاور پیشنهادی نسبت به محرکه ای که قبلا پیشنهاد شده بود راندمان بالاتری داشته و در رنج وسیع سرعت به صورت بدون حسگر قابل استفاده است.

در این رساله پس از یک مقدمه پیرامون موضوع تحت مطالعه و نیز بررسی برخی از مطالعات پیشین مرتبط با بحث، در نهایت اینورتر چند سطحی متوالی به دلیل مجزا بودن ولتاژ سطوح مختلف و قابلیت کنترل هر چه بهتر ولتاژ dc سطوح اینورتر، وقتی مدار تحت بار قرار می گیرد، به عنوان مناسب ترین ساختار برای موضوع این رساله انتخاب شده و ادامه محتوای رساله بطور کامل بر اساس این انتخاب پیش رفته است. همچنین با مروری به ساختارها و عملکرد اینورترها می توان دریافت، اینورترهای بدون ترانس که تنها بواسطه یک امپدانس به شبکه متصل می شوند، وقتی هدف جبرانسازی بار غیرخطی باشد، گزینه بهتری هستند. زیرا ترانس جلوی عبور برخی هارمونیک ها را می گیرد یا بر دامنه آنها تاثیر می گذارد. روند طراحی بخش های مختلف مدار اینورتر چند سطحی متوالی، به نحوی که برای انجام وظایف تعریف شده در این رساله مناسب باشد در ادامه شرح داده شده است. سپس یک نمونه از چنین محاسباتی برای طراحی یک نمونه ولتاژ پایین و کم توان از این مدار شرح داده شده و مقادیر مناسب برای اجزای اصلی مدار مورد نظر محاسبه شده اند. در ادامه یک طرح اصلاح شده برای اینورتر چند سطحی بدون ترانس پیشنهاد شده که برخی امپدانس های به کار رفته در آن بطور دائم در مسیر جریان اینورتر نیستند. به این ترتیب از امپدانس کوچکی در مسیر اتصال به شبکه بهره برده می شود که به جبرانسازی بارهای غیر خطی کمک می کند، در عین حال امپدانس های اضافی در مقاطعی به مسیر جریان آمده و تغییرات جریان مدار را محدود می کنند. نحوه طراحی اجزای این مدار و حالات مختلف عملکردی آن نیز شرح داده شده است. نتایج شبیه سازی ها و آزمایشات عملی روی این مدار نشان می دهد نسبت به اینورتر چند سطحی بدون ترانس رایج، برای کاربرد در موضوع این رساله عملکرد بهتری دارد. در فصل چهارم همچنین الگوریتم کلیدزنی مناسب برای اینورتر تحت مطالعه مورد بحث قرار گرفته است. در جایی که هدف تزریق توان اکتیو و جبرانسازی بار غیرخطی بطور همزمان باشد، همانند آنچه بعنوان موضوع این رساله تعریف شده است، به نظر می رسد الگوریتم کلیدزنی اینورتر نیز باید ترکیبی از روش های منبع ولتاژی و منبع جریانی باشد. یک روش مناسب برای چنین هدفی، تحت عنوان روش جدول جستجو، در این رساله پیشنهاد شده و کلیات آن شرح داده شده است. اساس این روش ساخت مرجع ولتاژ اینورتر بر اساس مرجع جریان آن است، که می تواند ترکیبی از جریان مولفه اصلی و نیز هارمونیک های جریان بار باشد. در نهایت کلیدزنی اینورتر بر اساس ولتاژ مرجع صورت می گیرد که نسبت به روش های منبع جریانی، تعداد کلیدزنی در مدار را بسیار پایین می آورد.

در سالهای اخیر استفاده از مبدلهای ماتریسی به دلیل مزایای ویژه آن، افزایش یافته است. از مهمترین مزایای مبدلهای ماتریسی میتوان به ضریب توان قابل تنظیم، بازده بالا، جریان های ورودی و خروجی سینوسی و عدم نیاز به خازن dc مورد استفاده در اینورترهای ولتاژ اشاره کرد که مورد اخیر، امکان کاهش قابل توجه حجم و وزن مبدل را فراهم میکند. از سوی دیگر، با توجه به نیاز روز افزون به محرکه های الکتریکی با پاسخ سریع و مناسب، روشهای پیشرفته کنترل محرکه های الکتریکی مانند روش کنترل برداری و روش کنترل مستقیم گشتاور مورد توجه قرار گرفته اند به خصوص روش کنترل مستقیم گشتاور به دلیل پاسخ سریعش، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. ترکیب مبدل ماتریسی و روشهای پیشرفته کنترلی مانند روش کنترل مستقیم گشتاور این امکان را به ما خواهد داد که از مزایای هر دو روش سود ببریم، به هر حال، باید برای مشکلات روش کنترل مستقیم گشتاور مانند فرکانس متغیر کلیدزنی و ریپل گشتاور، چاره ای اندیشیده شود. در این پایان نامه ساختار مبدل ماتریسی و بردارهای فضایی ولتاژ تولید شده توسط آن، مورد بررسی قرار گرفته و سپس نحوه استفاده از مبدل ماتریسی در کنترل مستقیم گشتاور ماشین القایی، شرح داده شده است. در ادامه مدولاسیون بردار فضایی در کنترل مستقیم گشتاور توضیح داده شده، و سپس روشهایی برای بهبود طرح های کنترل مستقیم گشتاور مرسوم (با استفاده از کنترل نسبت وظیفه) و مدولاسیون بردار فضایی (با استفاده از الگوریتم ژنتیک) مطرح شده است نشان داده شده است که با استفاده از روشهای ارائه شده، مشکلات روش کنترل مستقیم گشتاور به خوبی قابل کاهش است و مبدل ماتریسی میتواند به نحو مناسبی برای کنترل شار و گشتاور ماشین القایی و ضریب توان ورودی به کار گرفته شود. کنترل بدون حسگر نیز مورد بررسی قرار گرفته و روشی برای تخمین همزمان سرعت روتور و مقاومت استاتور استفاده شده است.