تحقیق دانلود رایگان پایان‌نامه رشته مهندسی برق -قدرت – فرمت ورد

سایت هما تز

فهرست  مطالب

عنوان                                                                                                                                        صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2- پیشینه و سوابق…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3

1-3- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون…………………………………………………………….. 4

1-4- اهداف این پایان نامه…………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

1-5- جنبه‌های نوآوری این پایان نامه……………………………………………………………………………………………………………… 10

 

فصل دوم: مقدمه‌ای بر مبدل باک

2-1- مبدل باک step-down(buck) converter………………………………………………………………………………………… 12

2-2- حالت هدایت پیوسته مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………… 15

2-3- ریپل ولتاژ خروجی مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………….. 17

2-4- مزایا مبدل باک…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 19

2-5- معایب مبدل باک………………………………………………………………………………………………………………………………….. 19

2-6- مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ……………………………………………………………………………………………………………….. 19

2-7- معایب منابع تغذیه سوئیچینگ……………………………………………………………………………………………………………….. 20

2-8- کنترل مبدل DC-DC  باک………………………………………………………………………………………………………………….. 20

2-9- بهبود پاسخ حالت همیشگی با طراحی کنترل کننده مد لغزشی……………………………………………………………………….. 21

2-10- توصیف مبدل……………………………………………………………………………………………………………………………………. 21

2-11- مدل سازی مبدل باک…………………………………………………………………………………………………………………………. 22

2-12- مدل فضای حالت مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………….. 22

2-13- کنترل مد لغزشی مبدل باک(sliding mode control)……………………………………………………………………….. 25

2-14- تئوری کنترل لغزشی…………………………………………………………………………………………………………………………… 25

2-15- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC)……………………………………………………………………………………………………….. 26

2-16- تعیین سطح لغزش……………………………………………………………………………………………………………………………… 27

2-17- اعمال شرط لغزش……………………………………………………………………………………………………………………………… 28

2-18- کنترل لغزشی مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………………… 28

2-19- تعیین قانون کنترل……………………………………………………………………………………………………………………………… 30

2-20- مزایای کنترل مد لغزشی……………………………………………………………………………………………………………………… 31

2-21- معایب کنترل مد لغزشی……………………………………………………………………………………………………………………… 32

2-22- نکات……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

 

فصل سوم: مقدمه‌ای بر ژنراتورها  

3-1- ژنراتور قدرت……………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

3-2- دسته‌بندی ژنراتورها با در نظر داشتن نوع توربین گردنده روتور………………………………………………………………………… 35

3-2-1- ژنراتورهای dc……………………………………………………………………………………………………………………….. 35

3-2-2- ژنراتور القایی………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

3-2-3- ژنراتور سنکرون……………………………………………………………………………………………………………………… 36

3-3- ساختمان ژنراتور سنکرون  و انواع آن………………………………………………………………………………………………………. 38

3-4- ساختار ژنراتور سنکرون و مدار سیم‌پیچی………………………………………………………………………………………………… 39

3-4-1- معادلات پایه متناسب با dq0…………………………………………………………………………………………………… 41

3-4-2- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………….. 43

3-5- نظریه سیستم تحریک……………………………………………………………………………………………………………………………. 44

3-5-1- سیستم تحریک چیست؟………………………………………………………………………………………………………….. 44

3-5-2- اجزای تشکیل دهنده سیستم تحریک…………………………………………………………………………………………. 45

3-5-2-1. تولید جریان روتور……………………………………………………………………………………………………………….. 45

3-5-2-2. منبع تغذیه…………………………………………………………………………………………………………………………… 45

3-5-2-3. سیستم تنظیم کننده خودکار ولتاژ (میکروکنترلر)……………………………………………………………………… 45

3-5-2-4. مدار دنبال کننده خودکار………………………………………………………………………………………………………. 46

3-5-2-5. کنترل تحریک……………………………………………………………………………………………………………………… 46

3-5-2-6. محدود کننده جریان روتور……………………………………………………………………………………………………. 46

3-5-2-7. محدود کننده مگاوار…………………………………………………………………………………………………………….. 47

3-5-2-8. محدود کننده شار اضافی………………………………………………………………………………………………………. 47

3-5-2-9. تثبیت‌کننده سیستم قدرت……………………………………………………………………………………………………… 47

وظایف سیستم تحریک……………………………………………………………………………………………………………………………………. 47

3-6-  مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه……………………………………………………………………………………………. 48

3-6-1- تریستورو مشخصه استاتیکی آن………………………………………………………………………………………………… 48

3-6-2- یکسو ساز شش تریستوری………………………………………………………………………………………………………. 52

 

فصل‌چهارم: نتایج حاصل از شبیه‌سازی

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 56

4-2- شبیه سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری………………………………………………………………………………………….. 56

4-3- شبیه سازی مبدل باک و خواص آن………………………………………………………………………………………………………… 58

4-3-1- نحوه طراحی مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………. 58

4-4- مطالعه THD و FFT در ولتاژ ورودی به تحریک ژنراتور……………………………………………………………………… 64

4-5- شبیه‌سازی ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………………………………………… 67

4-5-1- معادلات دینامیکی ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………………… 68

4-5-2- بلاک s-function…………………………………………………………………………………………………………………. 77

4-5-2-1- مراحل شبیه‌سازی بلاک s-function…………………………………………………………………………………… 77

4-5-2-2- Flagها در s-function……………………………………………………………………………………………………. 79

4-6- متغیرهای مورد بهره گیری در سیمولینک……………………………………………………………………………………………………… 80

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهاد برای آینده

5-1- نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 88

5-2- پیشنهادات برای آینده……………………………………………………………………………………………………………………………. 89

منابع و مأخذ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 90

پیوست‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 92

 

 

    

 

 

      

 

 

 

 

فهرست  جداول

عنوان                                                                                                                                        صفحه

جدول (1-1) فهرست علایم و اختصارات شکل (1-1)…………………………………………………………………………………… 6

جدول(4-1) مقادیر پارامترهای مربوط به مبدل باک…………………………………………………………………………………………. 61

جدول(4-2): flagهای محیط متنی………………………………………………………………………………………………………………… 79

 

 

 

 

 

 

فهرست  شکل‌ها

عنوان                                                                                                                                        صفحه

شکل(1-1) اجزای کنترل خودکار………………………………………………………………………………………………………………….. 5

شکل(1-2) بلوک دیاگرام سیستم کنترل دیجیتال………………………………………………………………………………………………. 7

شکل (1-3) دیاگرام شماتیک سیستم تحریک استاتیک………………………………………………………………………………………. 8

شکل (1-4) سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون به همراه مبدل باک –بوست……………………………………………… 8

 

شکل (2-1-a) نمایی از یک مبدل………………………………………………………………………………………………………………….. 12

شکل (2-1-b) ولتاژ خروجی متوسط……………………………………………………………………………………………………………… 12

شکل (2-2-a)  شمایی از تقویت کننده خطی………………………………………………………………………………………………….. 14

شکل (2-2-b) شکل موج ورودی Voi به فیلتر پایین گذر……………………………………………………………………………….. 14

شکل(2-2-c) مشخصات فیلتر پایین گذر یا میرایی ایجاد شده توسط مقاومت بار R…………………………………………… 14

شکل (2-3-a) شکل موج های حالت کار هدایت پیوسته………………………………………………………………………………….. 15

شکل (2- 4) ولتاژهای خروجی برای حالت هدایت پیوسته……………………………………………………………………………….. 18

شکل (2-5) نمای شماتیک مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………… 21

شکل (2-6) مدلسازی مبدل در فضای حالت……………………………………………………………………………………………………. 22

شکل(2-7) مسیرهای سیستم و خط لغزش یک مبدل باک در فضای صفحه فاز……………………………………………………. 23

شکل 2-8) کنترل مبدل توسط مد لغزشی………………………………………………………………………………………………………… 24

شکل (2-9) نواحی موجود برای کنترل لغزشی در حالتی که ……………………………………………………… 30

شکل (2-10) نواحی محدود برای کنترل لغزشی در حالتی که …………………………………………………… 30

شکل (2-11) رسم همزمان مسیرهای فازمعادلات حالت باک…………………………………………………………………………….. 31

شکل (2-12) مسیرفازدرمحدوده خط لغزش…………………………………………………………………………………………………… 31

شکل (2-13) نمایش گرافیکی کنترل مد لغزشی نشان می‌دهد که سطح لغزش S=0 که داریم  =خطای ولتاژ متغیر

و  =ولتاژ خطای دینامیکی نسبی…………………………………………………………………………………………………………………. 32

 

شکل(3-1) شمایی از ژنراتور dc……………………………………………………………………………………………………………………. 36

شکل(3-2) شمایی از ژنراتور القایی………………………………………………………………………………………………………………… 37

شکل(3-3) شمایی از ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………………………………….. 37

شکل(3-4) شمایی از ژنراتور سنکرون a)ساختار ژنراتور سنکرون b) دیاگرام سیم‌پیچی مدار……………………………… 43

شکل(3-5) نمایی از نظریه سیستم تحریک ژنراتور سنکرون………………………………………………………………………………. 44

شکل(3-6) شمایی از سیستم تحریک………………………………………………………………………………………………………………. 44

شکل(3-7) جایگاه سیستم تحریک در تولید انرژی الکتریکی…………………………………………………………………………….. 49

شکل‏(3-8) سیستم تحریک در نیروگاه…………………………………………………………………………………………………………….. 49

شکل(3-9) ساختمان تریستور………………………………………………………………………………………………………………………… 49

شکل(3-10) علامت اختصاری تریستور………………………………………………………………………………………………………….. 50

شکل(3-11) مشخصه تریستور در غیاب جریان گیت……………………………………………………………………………………….. 51

شکل (3-12) توزیع بار a) بدون اعمال ولتاژ  b) با اعمال ولتاژ………………………………………………………………………… 53

شکل (3-13) توزیع بار با اعمال ولتاژ مثبت…………………………………………………………………………………………………….. 54

 

شکل(4-1): یکسو ساز شش پالسه تریستوری………………………………………………………………………………………………….. 56

شکل(4-2) ولتاژ خروجی یکسو ساز شش پالسه تریستوری………………………………………………………………………………. 57

شکل(4-3) ولتاژ خروجی مبدل باک……………………………………………………………………………………………………………….. 57

شکل(4-4) ساختار مبدل باک…………………………………………………………………………………………………………………………. 58

شکل(4-5) رگولاتور مبدل باک………………………………………………………………………………………………………………………. 59

شکل(4-6) مدار مبدل باک…………………………………………………………………………………………………………………………….. 59

شکل (4-7) مدار شبیه‌سازی شده مبدل باک…………………………………………………………………………………………………….. 60

شکل(4-8) شبیه‌سازی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی…………………………………………………………………………………… 62

شکل(4-9) ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی…………………………………………………………………………………… 63

شکل(4-10) حالت زوم شده ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی………………………………………………………….. 63

شکل(4-11) ولتاژ خروجی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی……………………………………………………………………………. 64

شکل(4-12) ولتاژ خروجی مبدل باک بعد از اعمال مد لغزشی………………………………………………………………………….. 65

شکل(4-13)  مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود نداشته باشد……………………. 65

شکل(4-14) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود داشته باشد………………………. 66

شکل(4-15) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتوربا اعمال مبدل باک……………………………………………………………………… 66

شکل(4-16) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتور بدون اعمال مبدل باک………………………………………………………………. 67

شکل(4-17) شبیه سازی مربوط به ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………………. 69

شکل(4-18) ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………………. 70

شکل(4-19) حالت زوم شده ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون………………………………………………………………….. 70

شکل(4-20) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون  در فاز a……………………………………………………………………….. 71

شکل(4-21) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازa…………………………………………………… 71

شکل(4-22) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b………………………………………………………………………… 71

شکل(4-23) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازb………………………………………………….. 72

شکل(4-24) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c…………………………………………………………………………. 72

شکل(4-25) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c…………………………………………………. 73

شکل(4-26) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای d از محور dq……………………………………………….. 73

شکل(4-27) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای q از محور dq……………………………………………….. 74

شکل(4-28) گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون……………………………………………………………………………… 74

شکل(4-29) حالت زوم شده گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون………………………………………………………. 75

شکل(4-30) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a…………………………………………………………………………… 75

شکل(4-31) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b…………………………………………………………………………… 76

شکل(4-32) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c…………………………………………………………………………… 76

شکل (4-33) نمایی از بلاک s-function در سیمولینک…………………………………………………………………………………. 77

شکل (4-34) نمایی کلی  از کار در بلاک سیمولینک………………………………………………………………………………………… 77

شکل (4-35) نمایی کلی از چرخه شبیه‌سازی s-function……………………………………………………………………………… 78

شکل(4-36) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط a (ولتاژ منبع)…………………………………………………………………………….. 80

شکل(4-37) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط b (ولتاژ منبع)……………………………………………………………………………. 80

شکل(4-38) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط c (ولتاژ منبع)…………………………………………………………………………….. 81

شکل(4-39) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به تولیدکننده 6 پالسه…………………………………………………………………….. 81

شکل(4-40) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مبدل تریستوری………………………………………………………………………… 82

شکل(4-41) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به ماسفت موجود در مبدل باک………………………………………………………. 82

شکل(4-42) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به دیود موجود در مبدل باک………………………………………………………….. 83

شکل(4-43) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RL در مبدل باک…………………………………………………………………………. 83

شکل(4-44) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RC در مبدل باک…………………………………………………………………………. 84

شکل(4-45) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مقاومت R در مبدل باک……………………………………………………………. 84

شکل(4-46) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک……………………………………………… 85

شکل(4-47) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم کنترل‌کننده مد لغزشی در مبدل باک…………………………….. 85

شکل(4-48) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به سوئیچینگ در زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک………………………… 86

شکل(4-49) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به بلاک s-function…………………………………………………………………… 86

 

 

 

 

چکیده

روش کنترل مد لغزشی یکی از مهمترین روشهای کنترل غیرخطی می‌باشد که از مشخصه‌های بارز آن عدم حساسیت به  تغییر پارامترها و دفع کامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعیت می باشد. این کنترل‌کننده آغاز سیستم را از حالت اولیه با بهره گیری از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار می باشد، رسانده و سپس با بهره گیری از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند. تاکنون در تحقیقات انجام شده به روش تغذیه استاتیک سیستم تحریک بهره گیری از مبدل‌های DC/DC کاهنده توجه ویژه‌ای نشده می باشد.

در این پایان‌نامه، بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با بهره گیری از یک مبدل باک                (Buck converter) کنترل‌شده با مد لغزشی برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک کاربرد دارد، بهره گیری کنیم.

ما در این پایان‌نامه با روش کنترل لغزشی کوشش در کاهش اثرات اغتشاشات (شامل تغییر ولتاژ وردی و تغییر بار) و تنظیم ولتاژ خروجی با دینامیک بسیار سریع و حداکثر کاهش هارمونیک‌ها خواهیم بود. همچنین با بهره گیری از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.

 

 

 

 

 

 

فصل اول:

مقدمه

 

 

 

 

 

 

1-1- مقدمه:

ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکۀ قدرت بوده و تأثیر کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر اعمال می‌کنند. و برای ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سراسر جهان به کار می‌رود .

در یک ژنراتور سنکرون یک جریان dc به سیم‌پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید گردد سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخانده می گردد، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید. این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ‌های استاتور ژنراتور القاء می‌نماید. در رتور بایستی جریان ثابتی اعمال گردد. زیرا رتور می‌چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ‌های میدانش دارد. برای انجام این کار 2 روش موجود می باشد:

1- از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ‌های لغزان و جاروبک .

2- فراهم کردن توان  DCاز یک منبع توان DC، که مستقیماً روی شفت ژنراتورسنکرون نصب می گردد.

یک سیستم تحریک استاتیک به لحظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده خودکار ولتاژ میدان رفتار می کند بطوریکه اگر ولتاژ  ژنراتور کاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عکس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را کاهش می‌دهد. در واقع سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند در حالیکه تنظیم کننده ولتاژ، توان میدان تحریک کننده را برآورده می‌سازد. در سیستم تحریک استاتیک 3 مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند.

جریان DC تزریق شده به سیم‌پیچ تحریک بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد اگر این طور نباشد اثرات هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک در شفت ژنراتور سنکرون نیز قابل نظاره می باشد. این اقدام علاوه بر کاهش کیفیت توان تزریقی به شبکه باعث افزایش تلفات در سیستم و در نتیجه افزایش هزینه‌های بهره‌برداری می گردد.

دیگر پایان نامه های رشته مهندسی برق که در سایت فوق می توانید دانلود کنید :

“پایان نامه” برق قدرت: مطالعه شاخص های پایداری ولتاژ در سیستم های قدرت

دانلود سمینار ارشد برق قدرت: مطالعه روش های جدید و مدرن کنترل موتورهای القایی

پایان نامه برق دانشگاه علم وصنعت – فیلتر تطبیقی و کاربرد آن حذف نویز در سیگنال های ECG

سمینار برق قدرت: ارزیابی امنیت دینامیکی سیستم قدرت توسط شبکه عصبی

“پایان نامه” برق: اندازه گیری قند خون به صورت غیرتهاجمی با امواج التراسوند

سمینار برق قدرت: مطالعه اثر برقگیرهای اکسید فلز در محدود سازی رفتار فررورزونانسی

سمینار برق الکترونیک: مطالعه روش های فشرده سازی صوت

سمینار برق کنترل: مطالعه کاربرد شبکه های عصبی در سیستم کنترل پرواز

“پایان نامه” برق قدرت: مطالعه و نظارت همه جانبه کیفیت توان در شبکه های قدرت

سمینار برق الکترونیک: پنهان شکنی تصاویر با بهره گیری از شبکه های عصبی

“پایان نامه” برق الکترونیک: تعیین محدوده واکه ها در سیگنال گفتار پیوسته

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق قدرت: جایابی بهینه پست های فوق توزیع

“پایان نامه” برق قدرت: شناسایی فرورزونانس در شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

سمینار برق مخابرات: طراحی و شبیه سازی و ساخت دستگاه اندازه گیری فرکانس لحظه ای