بخاطر محدود بودن تحمل ولتاژ تریستورها، یک والو تریستور مناسب برای سیستم hvdc از المانهای نسبتا زیادی با اتصال سری تشکیل یافته است . از آنجائیکه تریستورهای این مجموعه سری شده بطور همزمان روشن و خاموش نمی شوند، اضافه ولتاژهای خطرناکی طی این حالت های گذرا (فرآیند روشن و خاموش شدن تریستوها) در دو سر تریستورها و والو ظاهر می گردد. بعلاوه اضافه ولتاژهای گذاری موج کلیدزنی و صاعقه سیستم، استرسهای وارده بر تریستوررهای والو را افزایش می دهد. در این پایان نامه روشهای محاسبه اضافه ولتاژهای روشن شدن و خاموش شدن تریستورها، نحوه توزیع ولتاژهای ضربه بین تریستورها و طراحی سیستم فرمان کابلی در یک والو تریستوری ولتاژ بالای hvdc و مدلهای کامپیوتری برای اجرای این محاسبات ارائه می گردد. اثر توزیع بارهای ذخیره و زمانهای تاخیر تریستورها و اثر پارامترهای والو و سیستم بر روی اضافه ولتاژها بکمک نتایج حاصله از محاسبات نشان داده می شود. روشهای ارائه شده در این پایان نامه برای طراحی والو برای بهینه کردن پارامتر والو و سیستم مفید خواهد بود.

رساله حاضر مشتمل بر پنج فصل می باشد. فصل اول مروری بر انواع، کاربردها و تاریخچه موتورهای ftlim دارد. فصل دوم مبانی تئوری و اصول پایه ماشینهای ftlim را شامل می گردد. در فصل سوم اصول طراحی نرم افزار جهت مدلسازی گذرای موتورهای ftlim آمده است . در فصل چهارم به بررسی و تحلیل عملکرد رفتار موتور ftlim با تغذیه خازنی و ژنراتوری در حالت چند طبقه بر مبنای نرم افزار مدلسازی گذرا پرداخته شده و در نهایت رفتار موتور در حالت غیرهم محور و دینامیک حرکت روتور در این وضعیت مورد بررسی قرار گرفته است . در فصل پنجم طراحی بهینه موتور ftlim خازنی مطرح شده است .

امروزه پرتاب کننده های الکترومغناطیسی مختلف بدلیل زیادی از جمله قابلیت انعطاف بالا و نیز توانایی های فوق العاده، نظر بسیاری از محققان را بخود جلب نموده اند که ساده ترین آنها نوع ریلی است . کاربرد عمده آن در شکافت هسته ای و پرتاب موشکها و نیز در تجهیزات نظامی می باشد. مهمترین قسمت این پرتاب کننده ها منبع تغذیه پالسی آنها می باشد. از بین چندین نوع منبع تغذیه پالسی، منابع پالسی خازنی به دلیل قدمت و نیز تکنولوژی توسعه یافته شان بیشتر بکار میروند. در این پروژه ابتدا انواع منابع تغذیه پالسی معرفی می شوند، سپس دلایل محدودیت سرعت و نیز پائین بودن راندمان شتاب دهنده های ریلی تغذیه در انتها مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه منابع تغذیه توزیع شده که مشکلات فوق را ندارد مطالعه می گردند. همچنین مشکلات کلیدزنی جریانهای بالای منابع پالسی، بررسی شده، استفاده از ترانسفورماتور پالس برای پائین آوردن جریان کلیدزنی پیشنهاد می گردد. ابتدا منابع تغذیه پالسی توزیع شده خازنی، سپس منابع تغذیه پالسی خازنی به همراه ترانسفورماتور پالس شبیه سازی میگردند. در نهایت نتایج شبیه سازیهای انجام شده با نتایج شبیه سازی و یا آزمایشگاهی مقالات ieee مقایسه می شود.

"بر عنصر حامل جریان در میدان مغناطیسی نیرو وارد می شود." اصل فوق حاصل تجربیات آمپروبیو - ساوار می باشد که پایه و اساس ساخت بسیاری از سیستم های مغناطیسی از قبیل انواع ماشین های دوار شتاب دهنده ها، موتورهای لوله ای، قلب مصنوعی و دیگر سیستم های مشابه گردید از طرفی وجود نیروهای فوق گاهی باعث تخریب عناصر الکتریکی گردیده است با این توضیحات مطالعه نیروهای فوق هدف این پروژه می باشد. جهت مطالعه نیروها از مدل فیلمان های دایره ای با فرض غیر هم محور بودن استفاده شده است . انتخاب فوق بدلیل کاربرد وسیع آنها در مدل سازی سیستم های ذکر شده می باشد در ادامه کار پروژه یک سیستم شتاب دهنده مغناطیسی شامل تعدادی سیم پیچ به عنوان سیم پیچ های تحریک و آرمیچر جهت مطالعه رفتار دینامیکی مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفت و معادلات دینامیکی آن بر پایه مدارهای کوپل شده ارائه گردید و نتایج بدست آمده از آن جهت مطالعه پارامترهای موثر منبع و آرمیچر مورد تحلیل قرار گرفت و تاثیر آنها روی نیروهای محوری و شعاعی وارد به آرمیچر تحقیق شده است .

امروزه موتورهای dc، به دلایل مختلف کاربرد فراوانی را در صنعت پیدا کرده اند. از جمله این دلایل می توان به راندمان بالای این موتورها (که حتی به بیش از 95 درصد نیز می رسد) و گشتاور راه اندازی بالا و سادگی کنترل آنها اشاره کرد. این موتورها غالبا در مصارف ویژه چ.ن راه اندازی قطارهای برقی، ماشینهای برقی و بطور کلی در راه اندازی بارهای سنگین مورد استفاده فراوانی دارد. در این پروژه نحوه کنترل دور موتورهای dc، تشریح معادلات حاکم بر این موتورها، چگونگی تغییر سرعت توسط تغییر ولتاژ آرمیچر، نحوه ایجاد ولتاژهای dc متغیر توسط یکسوسازهای مختلف (یکسوسازهای تریستوری و یکسوسازهای با کلید اشباع پذیر)، نحوه استفاده از کنترل کننده های مختلف برای کنترل دور موتور dc و نحوه بهینه سازی کنترل مورد بررسی قرار می گیرد. کلیه مراحل گفته شده در بالا شبیه سازی کامپیوتری و در نهایت با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود.

وجود مصرف کننده های غیرخطی و متغیر با زمان در شبکه های الکتریکی موجب ایجاد اثرات نامطلوبی در شکل موجهای ولتاژ و جریان می شوند. مهمترین این اثرات نامطلوب عبارتند از: - توان غیراکتیو و راکتیو - هارمونی ها - نوسانات فرکانسی پایین قدرت و نامتعادلی در سه فاز برای جبران این نابسامانی ها استفاده از فیلتر فعال می تواند کارایی زیادی داشته باشد. طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی یک فیلتر فعال موازی موضوع این پایان نامه می باشد. یک فیلتر فعال موازی موضوع این پایان نامه می باشد. یک فیلتر فعال موازی دارای عملکردی بصورت حلقه کنترل جریان و دارای سه قسمت اصلی شامل مدار مبدل، سیستم کنترل مبدل و قسمت تولید شکل موج مبنا است . در این پایان نامه هر قسمت مورد توجه قرار گرفته و با ارائه طرحهای جدید در هر قسمت سعی شده است کارایی فیلتر فعال در اصلاح نابسامانی های فوق الاشاره در شین مربوطه افزایش یابد. استفاده از مبدل چند سطحی می تواند کارایی فیلتر فعال را افزایش دهد. برای حل مشکل تعداد زیاد عناصر مورد نیاز در مدارهای مبدل چند سطحی قبلی یک طرح جدید برای مدار مبدل چندسطحی ارائه شده که تعداد عناصر مورد استفاده را تقریبا به نصف کاهش می دهد. یک روش جدید برای تولید شکل موج مبنا توسعه داده شده که دارای قابلیتهای متعددی است ، و اثبات شده که روش پیشنهادی تعمیمی از روش توان لحظه ای است . برای کنترل مبدل فیلتر فعال چند طرح جدید، به کمک روش فازی، فازی برداری و فازی لغزشی ارائه شده است ، که روش فازی برداری برای اولین بار در این پایان نامه ارائه می شود. در پیشنهاد استفاده از روش فازی لغزشی برای کنترل فعال اثبات شده که از دو ورودی خطای جریان و ولتاژ لحظه ای سمت ac کارایی سیستم کنترل را افزایش می دهد. با استفاده از نتایج مشابه سازی و آزمایشگاهی صحت عملکرد و کارایی روشهای پیشنهادی اثبات شده است . البته برای ایجاد امکان ساخت یک نمونه آزمایشگاهی از فیلتر فعال طراحی شده بطوری که بتوان فقط با استفاده از یک کامپیوتر 486dxx2 تمام عملیات نمونه برداری، پردازش داده و تصمیم گیری فازی لغزشی را بصورت زمان واقعی انجام داد، روشهایی برای کاهش حجم محاسبات و کاهش حجم عملیات مورد نیاز در تصمیم گیری فازی برای اولین بار ارائه شده است ، که جزئیات هر روش در موارد مربوطه تشریح شده است .

در صنعت بخش مهمی از انرژی توسط ماشین های الکتریکی مصرف می شود که استفاده از سیستم های رانش با سرعت متغیر می تواند سبب صرفه جوئی قابل توجهی در مصرف انرژی گردد. موتورهای القایی امروزه در واقع به عنوان مهم ترین و پرکارترین وسیله رانش مطرح هستند که در عین قیمت بسیار مناسب ، از کارآیی خوب و عمر طولانی برخوردار هستند. پیشرفت های اخیر در زمینه ساخت ادوات نیمه هادی قدرت و میکروپروسسورها امکان ساخت سیستم های رانش با سرعت متغیر را بخوبی فراهم آورده است . در این پروژه برای کنترل دور موتور القایی از اینورتر منبع جریان استفاده شده است که امکان عملکرد در هر چهار ناحیه گشتاور - سرعت را امکان پذیر می سازد. بدلیل ناپایداری ذاتی در موتورهای القایی که با جریان تغذیه می گردند از روش کنترل حلقه بسته استفاده گردیده است . سخت افزار کنترل با استفاده از میکروکنترلر طراحی و ساخته شده است . همچنین برنامه شبیه سازی دیجیتال با استفاده از روش تنسور برای مدارات الکترونیک قدرت به همراه موتور القایی ارائه شده است که بسیار کارآمد بوده و نتایج آن بخوبی با نتایج عملی مطابقت دارد.

سیستمهای برق صنعتی، از جمله شبکه های ‏‎hvdc‎‏ در سالهای اخیر، رشد قابل توجهی در استفاده از مبدلها داشته اند. بیشتر این مبدلها، تریستورها و دیودها را به شکل پل شش پالسه و یا دوازده پالسه مورد استفاده قرار می دهند. هر چند شکل موجهای این مبدلها پریودیک هستند، ولی دارای اعوجاج قابل تفکیک به مجموع یک موج سینوسی پایه و یکسری از مکملهای هارمونیکی که فرکانس آنها مضارب صحیحی از فرکانس سینوسی پایه هستند، می باشد که میتواند آثار زیانباری برای شبکه قدرت و همچنین شبکه های مخابراتی مجاور داشته باشند. در این پااین نامه در ابتدا به شرح اجمالی هارمونیکهای تولیدی توسط مبدلها، چه در طرف جریان مستقیم و چه در سمت جریان متناوب، اعم از هارمونیکهای مشخص و نامشخص در شرایط تعادل و عدم تعادل پرداخته می شود و سپس بطور مبسوط روش حذف هارمونیکهای موجود در سمت ‏‎ac‎‏ و ‏‎dc‎‏ با استفاده از فیلترهای پسیو، شرح داده می شود. همچنین در پایان نیز نتایج شبیه سازی کامپیوتری و نتیجه گیری از بحثهای انجام شده ارائه خواهد شد.

سیستمهای حفاظتی، یکی از بخشهای مهم در طراحی یک سیستم ‏‎hvdc‎‏ می باشد که بایستی جهت تامین امنیت سیستم مورد توجه قرار گیرد. مبدلها و برجهای تریستوری بعنوان عناصر با اهمیت این مجموعه ، در مقابل پدیده های اضافه ولتاژ از حساسیت زیادی برخوردارند. در این راستا ، برقگیرهای اکسید روی ، بعنوان تجهیزات حفاظتی دفع کننده اضافه ولتاژها، جایگاه ویژه ای دارند.در این پایان نامه ، ابتدا برقگیرهای مناسب شبکه های ‏‎hvdc‎‏ مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به هماهنگی عایقی در سیستم، نحوه انتخاب برقگیرها در نواحی مختلف شبکه ارائه شده است. در ادامه شیوه کاهش اضافه ولتاژ در لحظه کموتاسیون توسط اسنابرها بیان گردیده است و سپس نحوه بهینه سازی مدارات اسنابر دو سر برج تریستوری و تریستورهای آن، با توجه به کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان سیستم ارائه گشته است. در انتها بررسی آزمایشگاهی مدار اسنابر دو سر والوها براساس تلفیقی از نتایج تئوری و عملی صورت گرفته است.