پیشینه تحقیق مقدمه‌ای بر مبدل باک و ژنراتورهای الکتریکی و ساختمان ژنراتور سنکرون و انواع آن و نظریه سیستم تحریک دارای ۵۵ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

۱-۱- مقدمه:    ۵
۱-۲- پیشینه و سوابق:    ۶
۱-۳- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون:    ۷
۱-۳-۱- کنترل اتوماتیک سیستم تحریک:]۳[    ۷
۱-۳-۱-۱- مجموعه تشکیل دهنده کنترل ولتاژ:    ۷
۱-۳-۱-۲- تنظیم کننده(رگولاتور) ماشین های سنکرون:    ۸
۱-۳-۱-۳- عناصر و اجزای کنترل اتوماتیک سیستم:    ۸
۱-۳-۲- استفاده از سلف دوگانه یا دو تغذیه (dual self)  در سیستم تحریک استاتیک: ]۱[    ۹
۱-۳-۳- کنترل PID سیستم تحریک استاتیک:]۴[    ۹
۱-۳-۴- استفاده از فیلتر RL در سیستم تحریک استاتیک:]۷[    ۱۰
۱-۳-۵- استفاده از مبدل باک-بوست جهت کنترل سیستم تحریک استاتیک:]۱۱[    ۱۰
فصل دوم:مقدمهای بر مبدل باک    ۱۲
۲-۱- مبدل باک step-down(buck) converter:    ۱۳
۲-۲- حالت هدایت پیوسته مبدل باک]۱۲[:    ۱۶
۲-۳- ریپل ولتاژ خروجی مبدل باک    ۱۸
۲-۴- مزایا مبدل باک:    ۲۰
۲-۵- معایب مبدل باک:    ۲۰
۲-۶- مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ:    ۲۰
۲-۷- معایب منابع تغذیه سوئیچینگ:    ۲۰
۲-۸- کنترل مبدل DC-DC  باک:    ۲۱
۲-۹- بهبود پاسخ حالت دائمی با طراحی کنترل کننده مد لغزشی:    ۲۲
۲-۱۰- توصیف مبدل:    ۲۲
۲-۱۱- مدلسازی مبدل باک:    ۲۲
۲-۱۲- مدل فضای حالت مبدل باک:    ۲۵
۲-۱۳- کنترل مد لغزشی مبدل باک (sliding mode control):    ۲۶
۲-۱۴- تئوری کنترل لغزشی:    ۲۶
۲-۱۵- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC):    ۲۷
۲-۱۶- تعیین سطح لغزش:    ۲۸
۲-۱۷- اعمال شرط لغزش:    ۲۹
۲-۱۸- کنترل لغزشی مبدل باک:    ۲۹
۲-۱۹- تعیین قانون کنترل:    ۳۱
۲-۲۰- مزایای کنترل مد لغزشی:    ۳۲
۲-۲۱- معایب کنترل مد لغزشی:    ۳۲
۲-۲۲- نکات:    ۳۲
فصل سوم:مقدمهای بر ژنراتورهای الکتریکی    ۳۴
۳-۱- ژنراتور قدرت:    ۳۴
۳-۲- دستهبندی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گردنده روتور:    ۳۵
۳-۲-۱- ژنراتورهای dc:    ۳۶
۳-۲-۲- ژنراتور القایی:    ۳۶
۳-۲-۳- ژنراتور سنکرون:    ۳۷
۳-۳- ساختمان ژنراتور سنکرون و انواع آن:    ۳۷
۳-۴- ساختار ژنراتور سنکرون و مدار سیمپیچی:    ۳۹
۳-۴-۱- معادلات پایه متناسب با dq0:    ۴۰
۳-۴-۲- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون:    ۴۲
۳-۵- نظریه سیستم تحریک:    ۴۳
۳-۵-۱- سیستم تحریک چیست ؟    ۴۴
۳-۵-۲- اجزای تشکیل دهنده سیستم تحریک:    ۴۵
۳-۵-۲-۱- تولید جریان روتور:    ۴۵
۳-۵-۲-۲- منبع تغذیه:    ۴۵
۳-۵-۲-۳- سیستم تنظیم کننده خودکار ولتاژ (میکروکنترلر):    ۴۵
۳-۵-۲-۴- مدار دنبال کننده خودکار:    ۴۵
۳-۵-۲-۵- کنترل تحریک:    ۴۶
۳-۵-۲-۶- محدود کننده جریان روتور:    ۴۶
۳-۵-۲-۷- محدود کننده مگاوار :    ۴۶
۳-۵-۲-۸- محدود کننده شار اضافی:    ۴۷
۳-۵-۲-۹- تثبیتکننده سیستم قدرت:    ۴۷
وظایف سیستم تحریک:    ۴۷
۳-۶- مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه]۷[    ۴۷
۳-۶-۱- تریستورو مشخصه استاتیکی آن:    ۴۷
۳-۶-۲- یکسو ساز شش تریستوری:    ۵۲
منابع و مأخذ:    ۵۴

منابع :

[۱] G. Spiazzi and P. Mattavelli, “Sliding-mode control of switchedmode power supplies in The Power Electronics  Handbook . Boca Raton, FL: CRC Press LLC, 2002, ch. 8. “May 2010.

[۲] V. M. Nguyen and C. Q. Lee, “Indirect implementations Of sliding mode control law in buck-type converters,” in Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf. Expo (APEC), vol. 1,  Mar. 1996 pp. 111–۱۱۵٫

[۳] Yu Chen and Yong Kang, “The Variable-Bandwidth Hysteresis Modulation Sliding-Mode Control for the -PWM–PFM Converters IEEE Trans. Power Electron., vol.26, no.10 “, pp.2727-2734,Oct 2011.

[۴] Yu Chen and Yong Kang, “The Variable-Bandwidth Hysteresis Modulation Sliding-Mode Control for the-PWM–PFM Converters IEEE Trans. Power Electron. 2011”, vol.26, no.10, pp.2727-2734,Oct.

[۵] Paul C.Krause, Oleg Wasynczuk, “Analysis of Electric machinery and Drive Systems”.

[۶] Sahbani, A., Ben Saad, K. & Benrejeb, M. (2008), “Design procedure of a distance based Fuzzy Sliding Mode Control for Buck converter,” International Conference on Signals,   Circuits & Systems, SCS 08, Hammemet, 2008.

[۷] H. Akagi, “Control strategy and site selection of a shunt active filter for damping of Harmonic propagation in power distribution systems,” IEEE Trans. Power Delivery, vol.12, pp. 354 – ۳۶۳, Jan.1997.

[۸] Peter Butros,”Simulations of Rotating Brushless AC ExcitationSystem with Controlled Thyristor Bridge Rectifier for Hydropower Generators” Examensarbete 30 hp December 2011.

[۹]M .H . Rashid “power electronics handbook” 2nded Academic press  ۱۹۹۸٫

[۱۰]N.Mohan, T. M. Undeland, and W. PRobbins, Power Electronics: ConvertersApplications andDesign:Wiley,1989 pp170 to pp172.

[۱۱] Mattavelli P., Rossetto L., Spiazzi G. and Tenti P General-purpose sliding-mode  controller for DC/DC converter applications,”  in Power Electronics Specialists Conference, PESC’93 Record., 24th Annual IEEE, 609 615(1993).

[۱۲] He Y. and Luo F.L., Sliding-mode control for dc-dc converters with constant switching frequency, Control Theory and Applications, IEE Proceedings, 153, 37-45(2006).

[۱۳] S.C.Tan, Y.M.Lai, M.K.H, Cheung, and C.K.Tse, “On the practical design of a sliding mode voltage controlled buck converter “IEEE Trans.Power Electron, vol.20, no.2, pp.425-437Mar 2005.

[۱۴] P. Mattavelli, L. Rossetto, G. Spiazzi, and P. Tenti, “Generalpurpose sliding-mode controller for dc/dc converter applications in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conf. (PESC), Jun 1993, pp. 609–۶۱۵

۱-۱- مقدمه:

ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکۀ قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفا 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 می‌گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخانده می‌شود، 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 باید جریان ثابتی اعمال شود. چون رتور می‌چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ‌های میدانش دارد. برای انجام این کار ۲ روش موجود است:

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

۲- فراهم نمودن توان  DCاز یک منبع توان DC، که مستقیماً روی شفت ژنراتورسنکرون نصب می‌شود.

یک سیستم تحریک استاتیک به لحظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده اتوماتیک ولتاژ میدان رفتار می‌کند 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 ۳ 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 باید کیفیت بسیار بالایی داشته باشد در غیر این صورت اثرات هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک در شفت ژنراتور سنکرون نیز قابل مشاهده است. این عمل علاوه بر کاهش کیفیت توان تزریقی به شبکه باعث افزایش تلفات در سیستم و در نتیجه افزایش هزینه‌های بهره‌برداری می‌شود.

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 است. این کنترل‌کننده ابتدا سیستم را از حالت اولیه با استفاده از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با استفاده از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند.

مطالعات نشان می‌دهد ریپل ولتاژ DC ورودی به سیم‌پیچ تحریک می‌تواند اثرات نامطلوبی بر خروجی و شفت ژنراتور سنکرون برجای گذارد. از طرفی روش‌های کنترل غیرخطی مثل روش کنترل لغزشی توانایی بالایی در تثبت و تنظیم ولتاژهای خروجی مبدل‌های DC/DC دارند ولی با این وجود باز هم ولتاژ خروجی دارای اعوجاجاتی است. فرضیه تحقیق این است با استفاده از مد لغزشی در مبدل باک، هارمونیک‌های ولتاژ خروجی مبدل را به حداقل برسانیم. در انتها با استفاده از نرم‌افزار قدرتمند MATLAB/ SIMULINK کار شبیه‌سازی کل و قسمت مربوط به فیلترینگ صورت خواهد گرفت.

 ۱-۲- پیشینه و سوابق:

وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون است به علاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد.]۱[ برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده است به فکر تغییر سیستم و اصلاح  وارتقاء آن‌ها بیفتیم]۲[  سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم‌پیچ تحریک واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل می‌کند تغییر بار نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خرجی تنظیم می‌شود بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل می‌شود. مرجع]۳[ درمورد انواع روش‌های تحریک من جمله روش تحریک استاتیک که در این مقاله مورد بررسی قرار خواهد گرفت صحبت شده است. در طراحی صورت گرفته در این پایان نامه می‌خواهیم از یک مبدل DC/DC باک برای تغذیه سیم‌پیچ تحریک استفاده کنیم. مبدلDC/D ‏ مبدلی است که جریان DC hc یک منبع را به سطح ولتاژی دیگر تبدیل می‌کند و ولتاژ خروجی می‌تواند از ولتاژ ورودی بیشتر یا کمتر باشد. مبدل باک (Buck converter) نوعی مبدل DC-DC کاهنده است. روش کنترلی مورد استفاده در این پایان‌نامه برای مبدل باک روش کنترل لغزشی می‌باشد.

در مرجع ]۴[  از روش کنترل PID استفاده شده که سیستم در این حالت دارای سرعت پاسخ بالا هستند و می‌توانند اضافه جهش را نیز کاهش دهند. اما بعد از معرفی کنترل لغزشی در سال ۱۹۷۷ توسط یوتکین، استفاده از این نوع کنترلرها به خاطر خصوصیات زیادی که داشتن در الکترونیک قدرت روز به روز بیشتر می‌شد به طوری که در سال ۱۹۹۱ برای اولین‌بار از  این نوع کنترلرها در مبدل‌های باک  (Buck converter) توسط اسلوتین استفاده شد. ]۵[

استفاده از فیلترهای حذف هارمونیک در مبدل باک کنترل شده با مد لغزشی است تا بتوانیم حداکثر کاهش هارمونیک را داشته باشیم. در مرجع ]۶[ از یک فیلتر RL بدون مبدل DC/DC برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک استفاده شده است.

در مراجع]۷[ و ]۸[  یک طراحی ساده برای استفاده از الکترونیک قدرت برای سیستم‌های تحریک مورد بررسی قرار گرفت که این طرح به خاطر هارمونی بودن ولتاژ ورودی به سیم‌پیچ تحریک منطقی به نظر نمی‌رسد. در مرجع ]۹[  برای مبدل از یک کنترلر PI استفاده شده است ولی باز هم هارمونیک‌هایی در سیستم وجود دارند. در مراجع ]۱۰[  و ]۱۱[  از مبدل‌های Buck-Boost در سیستم تحریک استفاده شده است که همه این طرح‌ها بدون استفاده از فیلتر بوده و به طبع ولتاژ خروجی THD بالای دارد. ما در این پایان‌نامه علاوه بر استفاده از مبدل باک کنترل شده با مد لغزشی، با استفاده از فیلتری‌های حذف هارمونیک ولتاژ با هارمونیک بسیار کم را به سیم پیچ تحریک تزریق می‌کنیم.

۱-۳- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون:

جهت تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد این روش‌‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده است.برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده به فکر تغیر و اصلاح آنها بیفتیم]۲[تا بتوانیم بازده را بالاتر برده و هارمونیک‌ها را کمتر کرده و THD ولتاژ خروجی را کمتر کنیم.

۱-۳-۱- کنترل اتوماتیک سیستم تحریک:]۳[

در این سیستم در تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون از کنترل اتوماتیک استفاده شده است بدین صورت که ولتاژ ترمینال بدون تحریک اپراتوری در محدوده عملیاتی کنترل ماشین سنکرون قرار دارد.

تنظیم ولتاژ تحت کنترل خودکار ممکن است با تحریک جریان بار اکتیو ویا راکتیو و یا توسط عناصر مختلف کنترل اصلاح شده باشد ویا ممکن است با محدودیت‌های مختلف تحریک در سیستم تحریک وجود داشته باشد.

۱-۳-۱-۱- مجموعه تشکیل دهنده کنترل ولتاژ:

به مجموعه‌ای اتلاق می‌گردد که در میزان ولتاژ اسمی کنترل شده در سیستم تحریک ماشین سنکرون دخالت دارد به این صورت که میزان ولتاژ ثابت است یا به تدریج با تغیر بار تغیرات انجام می‌گیرد.

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.