در این پایان نامه، پس از مدل سازی قسمتهای مختلف یک خودروی محرک جلو، به طراحی زیر سیستمهای مختلف کنترلی و نحوه ارتباط این زیر سیستمها، جهت کنترل همزمان پایداری خودرو و همچنین مدیریت انرژی شامل کاهش مصرف سوخت و بازیافت انرژی ترمزی می شود.

رله های اضافه جریان یکی از مهمترین تجهیزات حفاظتی به شمار می آیند . رله های اضافه جریان به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم توزیع و حداقل سازی قطع بار در شبکه در مواقع غیر عادی و وقوع خطا، با یکدیگر هماهنگ می شوند. این هماهنگی با هدف رسیدن کمترین آسیب و استرس، به تجهیزات دچار خطا شده،باید تا حد امکان بهینه باشد. از این رو هماهنگی بهینه بین رله های اضافه جریان، یک نیاز ضروری در بهره برداری و طراحی سیستم توزیع به شمار می رود. در این پایان نامه، برای بهینه سازی این مسئله از الگوریتمهای هوشمند جستجوی هارمونی و الگوریتم ژنتیک استفاده شده است . ورود تولیدات پراکنده به سیستم قدرت مخصوصا در سطح توزیع، بطور قابل توجهی باعث تغییر مشخصات جریان های خطا در مقایسه با سیستم های قبلی شده است. این امر باعث دگرگونی طرح های حفاظتی و الگوهای هماهنگی رله های اضافه جریان شده است. هدف این پایان نامه ،آنالیز تغییرات حفاظت سیستم توزیع بعد از وصل تولیدات پراکنده به سیستم قدرت و سپس تحقیق برای الگو های هماهنگی حفاظتی جدید و گزینه های مورد نیاز برای سیستم های توزیع می باشد. ابتدا در مورد تأثیرات ورود تولیدات پراکنده در حفاظت سیستم های توزیع بحث صورت می گیرد.سپس راهکارهایی برای هماهنگی رله های جریان زیاد در حضور این منابع توان ارائه می گردد. این راهکار ها مبتنی بر استفاد از محدود کننده های جریان خطا و حفاظت تطبیقی بر پایه سیستم های چند عامله می باشد. در انتها نیز با ذکر نتایج، پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده در راستای حفاظت مناسب شبکه های توزیع ارائه می گردد.

در این پایان نامه چارچوبی نظام مند جهت تصمیم گیری در موضوع برنامه ریزی تولید برق ارائه و بررسی می شود. بر اساس این چارچوب با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی گروهی که مبتنی بر نظرات متخصصین می باشد، به تصمیم گیری برای انتخاب مناسب ترین گزینه تولید برق در کشور اقدام شده است. برای این منظور گزینه های تصمیم در این پروژه توسط سناریو سازی به کمک نرم افزار leap برای 20 سال آینده، طراحی گردیده اند. از آنجا که منابع انرژی قابل استفاده برای تولید برق در ایران به سه دسته کلی منابع فسیلی، هسته ای و تجدیدپذیر قابل تقسیم هستند، سه سناریو برای آینده صنعت برق که هرکدام مبتنی بر یکی از منابع یاد شده می باشد، طراحی شده است. برای ارزیابی و مقایسه سناریوهای طراحی شده، معیارهای متنوعی از مراجع مختلف گردآوری شده و با توجه به اهمیت در نظر گرفتن شرایط بومی در تصمیم گیری ها، با بررسی چشم اندازها، سیاست ها و قوانین کشور، به تدوین معیارهای بومی برای تصمیم گیری پرداخته شد. در نهایت با جمع آوری نظرات گروهی از افراد متخصص در حوزه های گوناگون انرژی الکتریکی، به کمک نرم افزار expert choice به رتبه بندی سناریوها اقدام شد. نتایج به دست آمده گویای این مطلب است که سیاست توسعه بهره برداری از منابع فسیلی از نظر متخصصین این پروژه، مناسب ترین سناریو تا 20 سال آینده کشور بوده و سناریو تجدیدپذیر در اولویت دوم قرار دارد. طبق این بررسی در ایران مسائل زیست محیطی همچنان کم اهمیت ترین مساله در تصمیم گیری ها و برنامه ریزی ها است. در طرف مقابل مسائل فنی و بعد از آن مسائل اقتصادی و کاهش هزینه موثرترین عوامل تصمیم گیری هستند

استفاده از منابع انرژی های تجدید پذیر در نقاط مختلف دنیا در حال افزایش است. وجه تمایز این منابع در مقایسه با تولید برق از منابع سنتی، میزان آلودگی کمتر، کارکرد در ولتاژها و توان های پایین تر، نزدیکی به مصرف کننده و قابلیت اطمینان بالاتر است. اکثر این تولیدکنندگان انرژی الکتریکی برای اتصال به شبکه ولتاژ پایین نیاز به یک واسط دارند. وظیفه اصلی این مدولهای واسط سازگار ساختن پارامترهای خروجی این منابع باالزامات شبکه بالادستی است. اینورترها که وظیفه تبدیل ولتاژ جریان مستقیم به جریان متناوب را دارند از معروف ترین این مدولهای واسط هستند. پیش بینی می شود که اینورترها در شبکه های آینده،میکروشبکه ها، کاربرد گسترده ای پیدا کرده و لذا بررسی فلسفه کنترلی آنها اولین قدم در راه تحلیل رفتار کلی میکروشبکه ها خواهد بود. اینورتر ها به سه صورت کلی مدل می شوند: مدل ایده ال، مدل میانگین و مدل دقیق که از هر مدل برای مطالعه ویاکاربرد خاصی استفاده می شود.اینورترها به صورت کلی در دو مد بهره برداری می شوند: مد ولتاژ- توان ثابت و مد توان اکتیو- توان راکتیو ثابت که در این پایانامه فقط مد توان اکتیو- توان راکتیو ثابت،با فرض اعمال ست پوینت توان اکتیو از حلقه کنترل ولتاژ، مورد بررسی قرار میگیرد. تمامی مدلهای ارائه شده توسط دو نرم افزار matlab و pscad تست و نتایج آن ارائه و با هم مقایسه شده است. این پایانامه سعی دارد مدل مناسبی برای اینورتر پیشنهاد کندتا بتواند جایگزینمدل دقیق اینورتر در مطالعات سیستم قدرت شود. معادلات فضای حالت مدل میانگین اینورتر در این پایانامه به طور کامل شرح داده شده و سپس با استفاده از این معادلات در m-fileنرم افزار matlab برنامه کاملی برای مدل میانگین اینورتر متصل به شبکه نوشته شد و نتایج به طور کامل ارائه شده است. معادلات فضای حالت مدل میانگین اینورتر غیر خطی بوده و قابلیت ساده سازی دارد و نهایتاً تبدیل به معادلات خطی شده که پاسخ ها در این حالت با مدل غیر خطی قابل مقایسه بوده و از دقت مناسب برخوردار است. درانتهای این پایانامه نیز مقایسه ای بین مدلهای مختلف اینورتر انجام شده است و نشان داده می شود که مدل میانگین اینورتر می تواند بهترین جایگزین برای مدل واقعی آن باشد.

میکروشبکه مورد بررسی در این مطالعه، شامل انواع متفاوت بارها نظیر بارهای قابل قطع و بارهای حساس و منابع پراکنده انرژی مانند میکروتوربین ها، آرایه های فتوولتائیک، توربین بادی و ذخیره کننده باتری می باشد. جهت تعیین سایز و مکان بهینه منابع پراکنده انرژی در ساختار یک میکروشبکه در این مطالعه، مدلی ارائه و با استفاده از روش بهینه سازی pso توسعه یافته است. میکروشبکه مورد بررسی قابلیت اتصال به شبکه بالادست را داراست و در مواقع مورد نیاز، با شبکه بالادست تبادل توان می کند. مدل توسعه یافته قادر است با توجه به محدودیت قابلیت اطمینان، محدودیت ولتاژ باس ها، عدم قطعیت در تولید توان واحدهای خورشیدی و بادی، سایز و مکان بهینه منابع پراکنده انرژی را مشخص کند. هدف اصلی در این تحقیق، تعیین سایز و مکان بهینه جهت نصب واحدهای پراکنده انرژی با کمینه کردن هزینه میکروشبکه می باشد. تابع هزینه در نظر گرفته شده، هزینه فعلی خالص می باشد که شامل هزینه های فعلی خالص واحدهای پراکنده انرژی، هزینه فعلی خالص ناشی از قطع بارهای قابل قطع و غیر قابل قطع، هزینه فعلی ناشی از تبادل توان با شبکه بالادست و هزینه فعلی خالص ناشی از تلفات اکتیو می باشد. در این پایان نامه، یک مکان برای واحدهای بادی و خورشیدی به همراه ذخیره کننده باتری و همچنین مکان دیگر برای میکروتوربین در نظر گرفته شده است.

جهت ذخیره سازی انرژی در زمانهای تولید بیشینه انرژی الکتریکی در سیستم های قدرت و سپس آزادسازی انرژی ذخیره شده، به سیستم های ذخیره سازی نیاز است. سیستم های ذخیره سازی، انرژی را به فرم dc ذخیره می کنند، بنابراین جهت تبدیل انرژی از فرم ac شبکه به فرم dc و برعکس، نیاز به مبدل های الکترونیک قدرت وجود دارد. موضوع این پایان نامه طراحی و ساخت مبدل dc-dc سیستم می باشد. تاکید اصلی این پایان نامه توسعه یک مبدل چوک دوطرفه می باشد. تبدیل مبدل چوک یک طرفه به دو طرفه با افزودن حداقل ادوات صورت می گیرد و از این لحاظ بین تمامی مبدل های dc-dc ممتاز می باشد. یکی از مشخصه های جالب مبدل چوک قابلیترسیدن به ریپل صفر جریان در هر دو پورت ورودی و خروجی مبدل می باشد که در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت طراحی مبدل چوک، اشتقاق تحلیلی مقادیر ادوات مدار بر پایه رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده انجام شده است. مقادیر تمامی المانهای مدار به صورت محسباتی به دست آمده و همچنین حساسیت تغییر در مقادیر المانها و نیز رنج تغییر بررسی شده است. سیستم کنترل مورد نیاز و نیز پیاده سازی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. یک نمونه کوچک شده یک طرفه غیر ایزوله ساخته شده و آزمایشهای مورد نیاز بر روی آن انجام گشته و با پیش بینی های تئوری مطرح شده در پایان نامه مورد مقایسه قرار گرفته است. تمامی کارهای انجام شده در این پایان نامه بر اساس قابلیت انطباق با طراحی اتوماتیک انجام شده است، بنابراین جهت طراحی مبدل چوک، دیگر نیازی به نرافزارها و ابزار پایه ای تحلیل مدار و نیز مطالعات پایه ای تئوری نیست و تمامی ملاحظات و مراحل طراحی و هچنین اشتقاق توابع تبدیل دینامیکی سیستم به صورت اتوماتیک و بر اساس نرم افزار کد-پایه قابل انجام است.

سیستم های اندازه گیری دیجیتال به سرعت در حال توسعه و پیشرفت هستند. استفاده از سیستم های اندازه گیری دیجیتال در آزمایشگاه های فشار قوی مرسوم است و این موضوع بررسی و ارزیابی داده های اندازه گیری را در نرم افزار های کامپیوتری ساده نموده است. استانداردهای iec سری 61083 موارد مورد نباز برای ثبت کننده های دیجیتال و نرم افزار مربوط به ولتاژ و جریان ضربه را فراهم آورده است. اخیرا، بخش چهارم سری استاندارد iec 61083 در حال آماده سازی است که موارد مورد نیاز برای اندازه گیری ولتاژ و جریان ac و dc را شامل می شود. در این ارتباط تولیدکننده داده های اندازی گیری (tdg) توسعه یافته است که یک ثبت کننده دیجیتال را شبیه سازی می نماید. با ورود پارامترهای ورودی مشخص، تولیدکننده داده های اندازی گیری (tdg) می تواند داده های مرجع از اندازه گیری های ولتاژ و جریان فشار قوی را تولید نماید. داده های مرجع تولید شده توسط tdg می توانند برای بررسی صحت عملکرد نرم افزار جهت ارزیابی پارامترهای نتایج فشار قوی بکار برده شوند همچنین پارامترهای قابل تغییر از شکل موج های شبیه سازی شده می توانند جهت اهداف کالیبراسیون نرم افزار های مربوطه بکار برده شوند که استفاده از این اطلاعات و مشخصات کالیبراسیون الگوریتم های نرم افزاری را ممکن می سازد. در این پروژه یک نرم افزار ارزیابی (analysis software) بصورت پایلوت توسعه داده شده است (طراحی و برنامه نویسی) که برای بررسی و ارزیابی نتایج اندازه گیری های ولتاژ و جریان ac و dc می باشد. صحت عملکرد این نرم افزار مطابق با پروسه ارزیابی طراحی شده بوسیله tdg بررسی شده است.

در تجهیزات فشار قوی مانند ترانسفورماتورها تخلیه های جزیی می توانند منجر به مشکلات متعددی گردند. به عنوان مثال خرابی عایق ها و ذرات ریز شناور درون ترانسفورماتورها منجر به وقوع پدیده تخلیه جزیی می گردند. عیب های منجر به تخلیه جزیی در قسمت های مختلف یک ترانسفورماتورمی توانند به وجود آیند. به عنوان مثال استرس های الکتریکی, مکانیکی و شیمیایی می توانند منجر به بروز عیب در عایق ترانسفورماتورگردند. بنابراین تشخیص و برطرف سازی این عیوب از اهمیت زیادی در بهره برداری از ادوات فشار قوی در طول زمان دارند. روش های متعددی برای تشخیص تخلیه جزیی وجود دارند اما روش آکوستیک و اکتریکی از محبوبیت بیشتری در میان مهندسان فشار قوی برخوردارند. در این پروژه از روش آکوستیک برای تشخیص و مکان یابی تخلیه جزیی استفاده شده است. در این روش از سنسورهای آکوستیک برای آشکار سازی تخلیه جزیی در درون ترانسفورماتورهای قدرت استفاده گردیده و نتایج حاصل از شبیه سازی به منظور بررسی نحوه انتشار امواج آکوستیک در یک ترانس مورد بررسی قرار گرفته است.

چکیده ترانسفورماتورهای قدرت ادوات گران قیمتی هستنند که نقش بسیار مهمی را در سیستم های قدرت ایفا می کنند. در سالهای اخیر روشهای مختلفی جهت تشخیص خطا و مونیتورینگ ترانسفورماتورها ارائه شده است. در این پایان نامه برخی از این روشها جهت تعیین پارامتر های ترانسفورماتور در شرایط سالم و خطاهای مختلف در محدوده ی وسیعی از فرکانس بررسی شده است. همچنین با استفاده از روش اجزای محدود و محاسبات بر پایه فرمول های تجربی، پارامترهای ترانسفورماتور محاسبه شده و در نهایت این نتایج با نتایج به دست آمده از اندازه گیری های آزمایشگاهی مقایسه شده است. محاسبات با استفاده از فرمول های تجربی در شرایط سالم ترانسفورماتور موثر می باشد. در حالیکه از روش اجزای محدود می توان در تحلیل ترانسفورماتور در شرایط سالم و خطا استفاده کرد. خطاهایی نظیر اتصال کوتاه یک دیسک، اتصال کوتاه سیم پیچ به زمین و مدار باز، برخی از انواع خطا هستند که با روش های اجزای محدود قابل تحلیل می باشند.

در شبکه های قدرت مدرن، زیر ساخت فناوری مخابرات و اطلاعات برای ایجاد شبکه هوشمند از لحاظ پایش، حفاظت و کنترل، بصورت یکپارچه بکار گرفته شده است. شبکه هوشمند، ارتباطات و کنترل را به صورت real-time میان مصرف و تولید بکار می گیرد و به شرکت های بهره بردار اجازه بهینه سازی انرژی تولیدی و مصرفی را بر مبنای اولویت های هزینه و بحث های فنی در شبکه، فراهم می کند. هدف طراحی شبکه هوشمند، پایش سراسری سیستم قدرت و ایجاد رویکرد های حفاظتی و کنترلی برای حفظ عملکرد، پایداری و امنیت سیستم می باشد. هدف از این پایان نامه مدلسازی و شبیه سازی شبکه هوشمند برای پایش، حفاظت و کنترل گسترده است. با توجه به حضور گسترده ادوات الکترونیک قدرت در شبکه های هوشمند و استفاده از آنها بعنوان مبدل ارتباطی بین شبکه قدرت و ریز شبکه های هوشمند، و مطرح شدن بهبود کیفیت توان و همچنین بدلیل محدودیت های استفاده از روش های مرسوم کنترل مبدل های الکترونیک قدرت برای جبرانسازی هارمونیک ها و بهبود کیفیت توان، روش جدیدی مبتنی بر تطبیق پالس بمنظور بهبود کیفیت توان با تاکید بر روی اصلاح هارمونیک ها ارائه شده است. امروزه استفاده از دستگاه های اکتساب داده (daq) بمنظور پایش همه نقاط سیستم قدرت ارتقا داده شده اند که موجب در دسترس بودن تغییرات پارامتر های سیستم در شرایط عادی و غیر عادی و همچنین اطلاعات حفاظتی سیستم می باشد. فناوری اندازه گیری فازوری(pmu) یک ابزار قوی برای بهبود بهره برداری سیستم و عملکرد آن و همچنین با قابلیت اضافه کردن ابزار های کاربردی در پایش، حفاظت و کنترل سطح گسترده (wampac) را فراهم می کند و با توجه به اطلاعات دریافتی از دستگاه های اندازه گیری فازوری، نیاز به طراحی سیستم حفاظتی برای آنالیز اطلاعات و ارسال دستور های حفاظتی ضروری است که شبیه سازی رله های حفاظتی سنتی تحت نرم افزار labview صورت گرفته و در بخش آخر با درنظر گرفتن شبکه 39 باسه جدید انگلستان و شبیه سازی کنترل گسترده سیستم قدرت برای غلبه بر نوسانات بین ناحیه ای انجام شده و کنترل بهینه بر مبنای الگوی جدید و مقایسه عملکرد آن با حالت کنترل محلی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.

در نیروگاه های تلمبه ذخیره ای دور متغیر بر خلاف نیروگاه های دور ثابت که از ماشین سنکرون استفاده می شود، از یک موتور-ژنراتور القایی از دو سو تغذیه شده به همراه یک مبدل پشت به پشت استفاده می شود. در این رساله به دلیل استراتژی کنترلی متفاوت این نوع نیروگاه نسبت به توربین های بادی، یک کنترل کننده جامع برای بخش های مختلف مثل مبدل سمت ماشین، مبدل سمت شبکه و پمپ-توربین در مدهای کاری ژنراتوری، موتوری و کندانسوری طراحی شده است. در این رساله با شبیه سازی و مقایسه دو نوع نیروگاه در پارامترهای مختلف نتایج مهمی در عملکرد فنی این دو نوع نیروگاه حاصل می شود. از این جمله می-توان به توانایی بالای یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر در تبادل توان راکتیو و تأثیر آن در میرایی نوسانات خروجی ژنراتور نسبت به نیروگاه دور ثابت دانست. در عوض مشکل اصلی پیش رو برای یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر را می-توان قابلیت گذر از خطا به دلیل وجود مبدل های الکترونیک قدرت دانست. از این رو برای افزایش قابلیت گذر از خطای هر دو نوع نیروگاه و بهبود عملکرد آن ها، دو کنترل کننده غیرخطی مبتنی بر مد لغزشی و لیاپانوف به ترتیب برای یک واحد تلمبه ذخیره ای دور ثابت و دور متغیر طراحی و پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی کنترل کننده چند متغیره برای نیروگاه دور ثابت نشان می دهد، استفاده از این کنترل کننده پایداری زاویه ای حالت گذرای واحد و تنظیم ولتاژ بعد از رفع خطا را بهبود می دهد. هم چنین برای یک واحد مشابه دور متغیر یک سیگنال وروردی کمکی مبتنی بر تئوری لیاپانوف برای کنترل کننده مبدل سمت ماشین طراحی می شود که می تواند قابلیت گذر از خطای ماشین را با حفظ اتصال به شبکه و بدون استفاده از تجهیزات سخت افزاری رایج مثل کروبار فراهم آورد.