موسسه آموزش عالی مازیار

 

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته برق قدرت

       موضوع:

تحلیل تداخلات الکترومغناطیسی در سیستم کامل محرک و موتور سنکرون آهنربای دائم بهمراه ارائه یک مدل جدید فرکانس بالای موتور سه فاز وسیستم محرک با کلیدزنی فضای برداری

 

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر عبدالرضا اسماعیلی

 

استاد مشاور:

جناب آقای دکتر اسدا… کاظمی

 

تابستان 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده  :
امروزه دسترسی به منابع انرژی الکتریکی از مسائل مهم در جوامع می باشد اما این منابع می بایستی به شکل قابل قبولی برای مصارف مختلف درآید از این رو راه کارهای تبدیل منابع انرژی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد و این مبدلهای الکتریکی  نیز با در نظر داشتن ساختارهای متفاوت خود کاربردهای مختلفی پیدا می کنند آن چیز که که در این مبدلها مد نظر می باشد اندازه تلفات و همچنین صرفه اقتصادی آنها و نوع بکارگیری آن می باشد.یکی از رویکردها بهره گیری از الکترونیک قدرت در طراحی این مبدلها می باشد .مانند مبدلهای پر کاربرد اینورترها هستند که تبدیل dcبه acرا برای کاربردهای فراوان امروزه عهده دار می باشند.
در میان اینورترها طراحی های مختلفی جهت رسیدن به اهداف کاری و رسیدن به خروجی بهتر هست مانند آنها بهره گیری از اینورترهای چند سطحی میباشد که در این بین نیز پیکربندیهای متفاوتی مطرح می باشد که با در نظر داشتن نوع کاربرد می تواند مورد بهره گیری قرار گیرد و با در نظر داشتن ساختار الکترونیک قدرت طراحی و
می تواند راهگشای ما برای بهره گیری از انرژی های نو و پیلهای سوختی و سلول های خورشیدی و..باشد.
ولتاژ مطلوب خروجی در این مبدل ها از ترکیب چندین سطح ولتاژ dc به وجود می آید. با افزایش تعداد سطوح در اینورتر، شکل موج تولید شده به شکل موج سینوسی با اعوجاج هارمونیکی کم نزدیک می گردد. شکل موج ولتاژ خروجی در مبدل های چند سطحی می تواند به صورت پلکانی و یا مدولاسیون پهنای پالس سینوسی باشد . این ولتاژ در فرکانس کلیدزنی و تلفات کمتر و با سازگاری الکترومغناطیسی بیشتری نسبت به اینورترهای مرسوم به وجود می آید. با افزایش تعداد منابع dc ، اندازه ی ولتاژ روی هر یک از کلیدها کاهش یافته و پس مقدار dv/dt نیز بر روی کلیدها کم می گردد. ساختارهای زیادی برای اینورترهای چندسطحی مطرح شده که ساختار اتصال سری پل به دلیل ساختار ماجولی و سادگی کنترل مورد توجه خاص می باشد.
واژه های کلیدی:      اینورترهای چند سطحی، مولتی کسکید،هارمونیک های خروجی
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                                                               صفحه
 
 
                                                                                                                                      
فصل- اول                       سیستمهای محرک موتور های AC
1.1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………   15
1.2اینورتر و چگونگی عملکرد آن  …………………………………………………………………………………………. 18
21 …………..………………………………………………….……..      “inverter” dc به  ac  1.2.1   مبدلهای
1.2.2 هارمونیک ها در سیستم های الکتریکی ………………………………………………………………………………………………………………………………………       23
1.2.3  اینورتر منبع ولتاژ دو سطحی و سه سطحی…………………………………………………………………………………………………………………………………..    24
1.3  مشخصات شکل موج خروجی مناسب و روش های رسیدن به آن  …………………………………………………………………………………………………   28
29  ………………………………………………………………………………………………………….. ac به dc1.4 روشهای کنترل دامنه در مبدل الکترونیک قدرت
1.4.1  کنترل فاز ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..29
31  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….   pwm1.4.2  مدوله سازی پهنای باند
37                                         1.5  موتور آهنربای دائم ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
1.5.1 معادلات موتور آهنربای دائم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
1.5.2 روش کنترل میدان گردان از طریق کنترل جریان در موتور آهنربای دائم……………………………………………………………………………………………..42
1.6 تداخلات الکترومغناطیس در مبدل های قدرت …………………………………………………………………………………………………………………………………………47
1.6.1روشهای کاهش تداخل امواج الکترومغناطیس در منبع ایجاد این امواج…………………………………………………………………………………………………49
1.6.2 اندازه گیری و استانداردهای معتبر در ارتباط با تداخلات الکترومغناطیس …………………………………………………………………………………………52
فصل دوم              اینورتر های چند سطحی  …………………………………………………………………………………………………………    36
2.1  اینوتر های چند سطحی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………  55
2.2 رویکرد پیکربندی های اینورترهای چند سطحی……………………………………………………………………………………………………………………………….  58
2.3 پیکربندی های مختلف اینورترهای چند سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………  60
…………………………………………………………………………………………………………………………………60   diode clamped multi level inverter 2.3.1
………………………………………………………………………………………………………………. 66 Flying  capacitor multi level inverter(fcm)2.3.2
……………………………………………………………………………………………………………..70 cascaded  inverter multi separated sources 2.3.3
 
فصل سوم              اینورترهای چند سطحی کسکید با ساختار ترکیبی     ……………………………………………………………. 77
 
3.1 اینورترهای ولتاژ پل  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  78
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 81blanking time3.2 زمان پوچ
3.3  ساختار تکفاز اینورتر کسکید………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 82
3.4  ساختار کسکید افزایشی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  91
3.5 کاهش المانهای مداری در ساختار کسکید افزایشی…………………………………………………………………………………………………………………….  96
3.6 ساختار کسکید افزایشی کاهشی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………  102
……………………………………………………………  107OHSW  فصل چهارم         روش هارمونیک بهینه برای تفکیک موج پله 
4.1  مقدمه      …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………   108
4.2 شکل موج پله ای هارمونیک بهینه شده………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111
4.2.1  اینورتر چند سطحی با تقارن ربع موج……………………………………………………………………………………………………………………………………. 111
4.2.2 سری فوریه شکل موج مورد نظر…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 113
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..123
 
فهرست شکل ها
                                                                                                                                                                                             عنوان                                                                                                                                                                       صفحه
فصل اول                    سیستمهای محرک موتور های AC
 
شکل 1.1 انواع تبدیل توان الکتریکی و مبدلهای الکترونیک قدرت مربوط ……………………………………………………………………………………..  16
شکل 1.2 نمای کلی یک مولد قدرت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 17
شکل 1.3 مبدل توان پایه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 18
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………20   DC شکل 1.4 شکل موج ولتاژ ورودی
شکل 5.1 شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی در اینورتر پایه …………………………………………………………………………………………………..   21
شکل 1.6 ساختار پل نیمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
شکل 1.7 شکل موج خروجی پل نیمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
شکل 1.8 ساختار پل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
شکل 1.9 شکل موج خروجی پل………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 28
شکل 1.10 روش کنترل دامنه توسط کنترل فاز………………………………………………………………………………………………………………………………… 31
34………………………………………………………………………………………………………………..PWM شکل 1.11 موج خروجی برای مبدل با بهره گیری از
شکل 1.12 طیف فرکانسی در حالات مختلف  …………………………………………………………………………………………………………………………………. 36
شکل 1.13 سیستم محرک .وموتور آهنربای دائم……………………………………………………………………………………………………………………………….. 38
شکل 1.14 طرح شماتیک کنترل موتور آهنربای دائم…………………………………………………………………………………………………………………………….. 42
فصل دوم               اینورترهای چند سطحی
شکل 2.1  شمای تک قطبی اینورتر چند سطحی با بهره گیری از سوئیچ………………………………………………………………………………………………..  56
شکل 2.2 شکل موج خروجی بصورت پله ای……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 57
شکل 2.3 شماتیک کلی اینورترهای چند سطحی سه فاز…………………………………………………………………………………………………………………….. 58
سه سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60    DCMLI شکل 2.4
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..61      DCMLI شکل 2.5 اینورتر تک فاز از
شش سطحی سه فاز ………………………………………………………………………………………………………………………………..  63 DCMLI شکل 2.6 اینورتر
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………64DCMLI شکل 2.7 ساختار های دیگر
…………………………………………………………………………………………………………………………. 66 CAPACITOR CLAMPED شکل 2.8 اینورترهای
سه سطحی……………………………………………………………………………………………………………. 67CAPACITOR CLAMPED شکل 2.9 اینورتر
……………………………………………………………………………………………………………… 70CASCCADE شکل 2.10 یک سلول اینورتر چند سطحی
شکل 2.11 اتصال سلول ها به صورت آبشاری…………………………………………………………………………………………………………………………………… 71
……………………………………………………………………………………………………….. 72CASCCADEشکل 2.12 ساختار کلی اینورتر چند سطحی
شکل 2.13 ساختار تکفاز اینورتر چند سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………… 73
فصل سوم                  اینورترچند سطحی کسکید با ساختار ترکیبی
شکل 3.1 ساختار کلی اینورتر ساده پل ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 79
شکل 3.2 الگوی سوئیچینگ برای وصل بودن یکسان تمام سوئیچ ها…………………………………………………………………………………………..80
شکل 3.3 حالت دوم الگوی سوئیچینگ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 81
شکل 3.4 زمان پوچ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 82
سطحی تکفاز………………………………………………………………………………………………………………………………..83 M اینورتر آبشار ی شکل 3.5
شکل 3.6 شکل موج ولتاژ خروجی یک اینورتر نه سطحی……………………………………………………………………………………………………………..84
…………………………………………………………………………………………………………85MATLAB شکل 3.7 شمای مدلینگ اینورتر نه سطحی در
……………………………………………………………………………………………………..86MATLAB شکل 3.8 نتایج شبیه سازی اینورتر نه سطحی در
……………………………………………………………………………………………87MATLAB شکل 3.9 مدار و نتایج شبیه سازی اینورتر 7 سطحی در
…………………………………………………………………………………………..88MATLAB شکل 3.10مدار و نتایج شبیه سازی اینورتر 9 سطحی در
ممکن …………………………………………………………………………………………………………………………………………….90DC شکل 3.11 دو اتصال منبع
شکل 3.12 اتصال کوتاه های ممکن در هر حالت……………………………………………………………………………………………………………………………. 91
………………………………………………………………………………………………………………………….93     شکل 3.13 دیاگرام مداری کسکید افزایشی
شکل 3.14 ساختار کسکید افزایشی با دو سلول………………………………………………………………………………………………………………………………. 93
شکل 3.15 شماتیک شبیه سازی و تحلیل فرکانسی کسکید افزایشی…………………………………………………………………………………………. 95
شکل 3.16 نمونه ای از مدار سلول کسکید افزایشی پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………. 98
شکل 3.17 دیاگرام مداری سلول پیشنهادی  کسکید افزایشی……………………………………………………………………………………………………. 99
شکل 3.18 شماتیک مدل پیشنهادی کسکید افزایشی در MATLAB ……………………………………………………………………………………… 100
شکل 3.19 دیاگرام مداری ماژولی سلول پیشنهادی کسکید افزایشی………………………………………………………………………………………… 100
شکل 3.20 خروجی مدار و تحلیل فرکانسی سلول کسکید افزایشی پیشنهادی…………………………………………………………………………. 101
شکل 3.21 دیاگرام مداری ساختار کسکید افزایشی کاهشی……………………………………………………………………………………………………….. 104
شکل 3.22 شماتیک شبیه سازی مدل کسکید افزایشی و نتایج شبیه سازی……………………………………………………………………………… 105
فصل چهارم                                       روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله OHSW
شکل 4.1 S اینورتر چند سطحی H-BRIDG که به صورت سری به هم متصل شده اند…………………………………………………………. 109
شکل 4.2 ولتاژ خروجی S اینورتر H-BRIDG که به صورت سری به هم متصل شده اند…………………………………………………………. 110
شکل 4.3 تقارن ربع موج S  اینورتر H-BRIDG …………………………………………………………………………………………………………………………..113
شکل 4.4 یک چهارم اول شکل موج مورد نظر ………………………………………………………………………………………………………………………………114
 
 
فهرست جدول ها
عنوان                                                                                                                                                   صفحه
فصل اول     سیستمهای محرک موتور های AC
جدول 1. 1 سوئیچینگ ساختار پل  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………  27
فصل دوم  اینورترهای چند سطحی
جدول 2.1    حالات مختلف کلید ها برای خروجی های متفاوت……………………………………………………………………………………………………….  62
جدول  2.2 حالتهای مختلف کلیدها برای capacitor  clamped   سه سطحی…………………………………………………………………………… 67
جدول 2.3 حالتهای کلید زنی برای capacitor clamped  شش سطحی …………………………………………………………………………………… 68
جدول 2.4 مقایسه پیکربندی های مطرح شده…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75
جدول 2.5 مقایسه اینورترهای ولتاژ در تعداد سوئیچ…………………………………………………………………………………………………………………………… 76
فصل چهارم                                       روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله OHSW
جدول 4.1 زوایای بدست آمده به ازای شاخص های مدولاسیون………………………………………………………………………………………………………… 122
 
لیست علایم و اختصارات

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق الکترونیک گرایش قدرت:جبران سازی کمبود و بیشبود ولتاژ در شبکه‌های توزیع نیروی برق با استفاده از بازیاب دینامیکی ولتاژ مبتنی بر مبدل‌های چند سطحی با ساختار مدولار شده و اتصال آبشاری

یکسو کننده های سیلسیومی قابل کنترل SCR
منابع تغذیه بدون وقفه UPS
اعوجاج هارمونیکی کل ( (total harmonic distortion THD
ضریب جابجایی (            (   displacement factor DF
مدولاسیون پهنای باند PWM
اینورتر منبع ولتاژ (Voltage Source Inverter) VSI
اینورتر منبع جریان (Current Source Inverter) CSI
Diode –Clamped Multilevel Inverter DCMI
Flying –Capacitor  Multilevel Inverter
روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله ای
FCMI
 
OHSW
 
 
 
 
 
 
 

 

فصل اول      

 

1.

2.

         سیستمهای محرک موتور های AC

 

1-1)الکترونیک قدرت چیست؟

الکترونیک قدرت امروزی پس از ساخت یکسو کننده های سیلسیومی قابل کنترل (SCR)یا تریستور ,توسط شرکت جنرال الکتریک در سال 1958 آغاز گردید . SCRیک کلید قدرت نیمرسانای یکسویه می باشد که می تواند با اعمال پالس الکتریکی با توان پایین به گیت آن وصل گردد . مقادیر مجاز ولتاژ و جریان SCRها از تمامی انواع دیگر کلیدهای قدرت نیمرسانا بیشتر می باشد .
در کشورهای توسعه یافته مبدلهای الکترونیک قدرت در کلیه مناطقی که انرژی الکتریکی در آنها توزیع شده می باشد کاربرد وسیعی یافته می باشد این مبدلهای توان الکتریکی را برای کاربردهای مختلف مانند راه اندازی موتورهای الکتریکی , منابع تغذیه بدون وقفه( UPS ) ,گرمایش و روشنایی ,فرایندهای الکتروشیمیایی ,خطوط انتقال dc ,جبران کننده های توان راکتیو ومنابع تغذیه تنظیم شونده و… مناسب می سازد. همچنین ورود مبدلهای الکترونیک قدرت به تمامی مراحل تولید ,انتقال و توزیع توان باعث افزایش فوق العاده ای در توانایی سیستم بدون سرمایه گذاری در نیروگاه ها و خطوط انتقال جدید می گردد پس با در نظر داشتن موردها فوق منطقی می باشد که پیش بینی کنیم که هر مهندس برق در طول مدت کارش با بعضی از مبدلهای الکترونیک قدرت برخورد خواهد نمود انواع تبدیل توان الکتریکی و مبدلهای مربوطه که در الکترونیک قدرت امروزی بکار می طریقه در شکل 1 نشان داده شده می باشد .برای نمونه تبدیل dcبهac توسط اینورتر ها محقق میشود که این مبدل موضوع اصلی بحث ما نیز می باشد.
تعداد صفحه : 141
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: مهندسی برق