پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی

word 4 MB 32282 120
1393 کارشناسی ارشد مهندسی برق
قیمت: ۱۵,۶۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.Sc"در رشته مهندسی برق قدرت

    گرایش سیستم های قدرت

    چکیده

    امروزه پیشرفتهای قابل توجه در تکنولوژی نیمه هادیها و ظهور سوئیچهای توان بالا که قابلیت خاموش شدن از طریق یک سیگنال کنترل را دارند از یک طرف و کارآیی بهتر مبدلهای چند  سطحی نسبت به مبدلهای دو سطحی از طرف دیگر ، منجر به افزایش پتانسیل کاربرد مبدلهای چند سطحی در زمینه های مختلف صنعتی شده است .در مبدلهای چند سطحی ، به منظور کنترل سوئیچ ها از تکنیکهای مختلف مدولاسیون عرض پالس (PWM)  استفاده می شود. . مدولاسیون بردار فضایی (SVM) ،که برای اولین بار در سا ل ۱۹۸۶ پیشنهاد شد ، یکی از جدیدترین انواع تکنیکهای مدولاسیون فرکانس بالا می باشد که به عنوان یک تکنیک برتر نسبت به دیگر روشهای مدولاسیون به ویژه در مبدلهای چند سطحی ، شناخته شده است.مهم ترین مساله در  مدولاسیون بردار فضایی (SVM) ، موقعیت یابی بردار مرجع در دیاگرام(SVM) در کوتاهترین زمان ممکن به منظور دستیابی به حداکثر فرکانس سوئیچینگ ،برای افزایش کیفیت ولتاژ خروجی می باشد.

    در این پایان نامه ، روش مدلاسیون بردار فضایی (SVM) برای کنترل اینورتر سه سطحی دیود کلمپ انتخاب شده است و علاوه بر شبیه سازی و نمایش ولتاژ های خروجی اینورتر سه سطحی ، یک مقایسه بین اینورتر سه سطحی و نه سطحی انجام شده و خروجی هر کدام از نظر طیف هارمونیکی و ضریب THD آنها مورد بررسی قرار گرفته ، و نتیجه میگیریم که با افزایش تعدداد سطوح اینورترها این ضریب کاهش یافته و خروجی از نظر طیف هارمونیکی بهبود می یابد. 

    1-1-مقدمه                                                                     

    اینورتر یک دستگاه الکتریکی است که می تواند جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل کند. با استفاده از ترانسفورماتورها ، سوئیچ ها و مدارات کنترل ، AC تبدیل شده می تواند هر مقدار ولتاژی و فرکانسی داشته باشد. اینورترهای استاتیک قطعات متحرک ندارند و در رنج وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. از منابع تغذیه سوئیچینگ در کامپیوترها تا کاربردهای جریان مستقیم ولتاژ بالای تاسیسات الکتریکی برای انتقال عمده توان. اینورترها معمولا برای تغذیه توان AC از منبع DC استفاده می شود مثل پنل خورشیدی یا باتری ها. اینورترهای الکتریکی اسیلاتورهای الکتریکی توان بالا هستند. علت نامگذاری این است که قبلا برای تبدیل کردن DC به AC از مبدل های AC به DC به صورت معکوس استفاده می شد. اینورتر عمل مخالف تابع یکسوساز را انجام می دهد.

    1-2-شرح و توصیف :

    یک ترانسفورمر منبع AC را به هر ولتاژ مطلوب تشبدیل می کند ، اما در همان فرکانس . اینورترها ، به علاوه یکسوسازهای DC ، می تواند برای تبدیل از هر ولتاژ ، AC یا DC ، به هر ولتاژ دیگر ، ACیا DC ، در هر فرکانس مطلوب طراحی شود. توان خروجی هرگز از توان ورودی تجاوز نمی کند ، اما راندمان می تواند زیاد باشد ، با یک نسبت از توان اتلافی به عنوان گرمای تلف شده .

    در یک مدار اینورتر ساده ، منبع DC از طریق سر وسط سیم پیچ ورودی به یک ترانسفورمر متصل می شود. یک کلید به سرعت بین سیم پیچ های بالا و پایین سوئیچ می شود تا جریان منبع DC  به صورت متناوب از طریق یک سر سیم پیچ اولیه و سپس از دیگری جاری شود. تناوب جریان در سیم پیچ اولیه ترانسفورمر در سیم پیچ ثانویه جریان متناوب (AC) تولید می کند.

    نوع الکترومکانیکی تجهیزات سوئیچینگ شامل دو اتصال ثابت و یک اتصال متحرک با نگهدارنده فنری است. فنر اتصال متحرک را خلاف جهت یکی از اتصالات ثابت نگه می دارد و یک آهنربای مغناطیسی اتصال متحرک را به سمت اتصال ثابت مخالف می کشد. جریان آهنربای مغناطیسی با عمل سوئیچ قطع می شود. به طوری که کلید دائما و به سرعت بین سیم پیچ های بالا و پایین سوئیچ می شود. این نوع کلید اینورتر الکترومغناطیسی ، ویبراتور یا بیزر نامیده می شود .

    تنظیم کننده های AC-AC ، برشگرهای ولتاژ وجریان ، اینورترها ، منابع تغذیه و .... اشاره کرد. از این بین اینورترها به عنوان یکی ازمهمترین و پرکاربردترین این ادوات مورد نظر میباشند. کاربردهای گوناگون اینورترها از جمله سیستمهای تبدیل DC به AC در مواردی همچون انرژیهای نوین، درایو ماشینهای الکتریکی،ادوات FACTS و .... مورد بحث روز میباشد]3[.

    در سال­های اخیر تقاضا برای اینورترهای ولتاز بالا برای سیستم­هایی همچون انرژی های تجدیدپذیر، لینک­های HVDC، جبران­سازهای وار استاتیک، محرکه­های سرعت متغیر ولتاژ متوسط و فیلترهای اکتیو رشد یافته است. برای غلبه بر محدودیت­های ادوات نیمه­هادی قدرت موجود ساختارهای جدیدی مانند ساختار diode-clamped، ساختار flying capacitor و ساختار H-bridge سری معرفی شدند. در این مبدل­ها با افزایش سطوح ولتاژ، THD شکل موج ولتاژ خروجی کمتر می­شود. اما تعداد سطوح ولتاژ خروجی توسط مسائلی همچون نامتعادلی ولتاژ، نیاز به کلمپ ولتاژ و محدودیت­های بسته­بندی محدود می­شود. بنابراین نکته مهم در طراحی یک اینورتر چند سطحی کارآمد و پربازده اطمینان از THD شکل موج ولتاژ خروجی به اندازه کافی پائین می­باشد. با وجود نیاز به ترانزیستورهای قدرت بیشتر آنها در سطح ولتاژ کمتر و همچنین فرکانس کلیدزنی پائین تر کار می­کنند و دیگر مزیت آن داشتن سازگاری الکترومغناطیسی بهتر به خاطرپائین ترانزیستورها می­باشد.

    1-3-مروری بر اینورترها

    همانطور که می دانیم وظیفه اینوتر تبدیل dc به ac می باشد که این کار هم در فرکانس ثابت و هم در فرکانس متغیر صورت می گیرد . ولتاژ خروجی می تواند در یک فرکانس متغیر یا ثابت دارای دامنه متغیر یا ثابت باشد که ولتاژ خروجی متغیر می تواند با تغییر ولتاژ ورودی dc و ثابت نگهداشتن ضریب تقویت اینوتر بدست آید . از سوی دیگر اگر ولتاژ ورودی dc ثابت و غیرقابل کنترل باشد  می توان برای داشتن یک ولتاژ خروجی متغیر از تغییر ضریب تقویت اینوتر که معمولاً با کنترل مدولاسیون عرض پالس ( PWM ) در اینورتر انجام می شود استفاده کرد. ضریب تقویت اینوتر عبارت است از نسبت دامنه ولتاژ ac خروجی به dc ورودی .

    بسته به نوع کاربرد ، نوع کلید ، نوع شبکه که اینورتر به آن وصل می شود و... اینورترهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. در این قسمت به بررسی کوتاهی راجع به این انواع میپردازیم.

    اینوترها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند :

    1) اینوتر های تک فاز

    2) اینورترهای سه فاز

  • فهرست:

    فصل اول:کلیات تحقیق. 2

    1-1-مقدمه. 2

    1-2شرح و توصیف : 2

    1-3-مروری بر اینورترها. 3

    1-3-1-اینورتر تکفاز. 5

    1-3-2-اینوترپل تکفاز. 7

    1-3-3-اینوتر تکفاز PWM.. 9

    1-3-4-اینورتر سه فاز. 10

    1-3-5-اینورتر با تشدید سری. 15

    1-3-6-اینورترهای منبع جریان. 15

    1-3-7-اینوتر منبع جریان سه فاز. 16

    1-3-7-مقایسه محرکه های اینورتر منبع جریان و ولتاژ. 21

    1-3-8-اینورترهای چند سطحی. 22

    1-4-انواع اینورترها چند سطحی از نظر ساختار. 23

    1-4-1-ویژگی اینورترهای چند سطحی. 23

    1-4-2-مزایا و معایب اینورترهای چند سطحی. 23

    1-4-2-1-مزایا. 23

    1-4-2-2معایب. 24

    فصل دوم: مروری بر مطالعات پیشین. 25

    2-1-چرامدولاسیون پهنای پالس؟. 25

    2-2-مدلاسیون پهنای پالس و  انواع روش های  آن برای کنترل اینورتر  25

    2-2-1-انواع روشهای مدولاسیون عرض پالس. 26

    2-2-2-مدولاسیون تکی عرض پالس. 27

    2-2-3-مدولاسیون یکنواخت عرض پالسupwm.. 28

    2-2-4-مدولاسیون سینوسی عرض پالس spwm.. 28

    2-2-5-مدولاسیون سینوسی  تصحیح  شده عرض پالس  MSPWM.. 29

    2-2-5-1-مزایای این روش:. 30

    2-3-کنترل جابجایی فاز وحذف هامونیک. 33

    2-3-1-فواید روشهای حذف هارمونیک.. 33

    2-3-2-معایب. 33

    2-3-3-تحلیل مدولاسیون سینوسی ولتاژ دو طرفه. 34

    2-4-مدلاسیون بردارفضایی(SVM) 38

    2-4-1-اجرای محاسبات SVM با استفاده از تکنیک کلاسه بندی بردارها  38

    2-5-ساختار های رایج برای اینورترهای چند سطحی:. 40

    2-5-1-اینورترچندسطحی خازن شناور. 40

    2-5-2-اینورترچندسطحی طبقه ای با منابع DC مجزا. 40

    2-5-3-اینورترچندسطحی دیود مهار شده. 40

    2-5-4-مبدل های کاسکاد. 41

    2-5-5-مبدل های کلمپ دیودی. 44

    2-5-6-اینورترپلH:. 46

    2-5-6-1-ساختار پل  H  سه سطحه. 47

    2-6-مقایسه مبدل های چند سطحی. 48

    2-6-1-مبدل کاسکاد. 48

    2-6-1-1-معایب. 48

    2-6-2-مبدل خازن شناور. 48

    2-6-2-1-معایب. 48

    2-6-3-مبدل کلمپ دیودی. 49

    2-6-3-1-معایب. 49

    فصل سوم: مدلسازی. 50

    3-1-ساختار کلی اینورترهای سه سطحی و حالت های سؤیچینگ مربوط به آن:  50

    3-1-1-بردارهای ولتاژ و طول مدت اعمال آنها. 51

    3-1-2-نحوه ی تشخیص نواحی مربوط به مثلث های چهارگانه. 53

    3-2-تلفات در اینورترها. 55

    3-3-اثر زمان روشن شدن وخاموش شدن کلیدها. 59

    3-4-کاربرد اینورترها در کنترل ماشینهای القایی. 61

    3-5-مبدل های چند سطحی دیود کلمپ تغذیه کننده درایو موتور القایی  67

    فصل چهارم: نتایج. 71

    4-1-قایسه اینورترهای سه سطحی ونه سطحی تغذیه کننده درایوهای موتورالقایی. 71

    4-2-درایو موتورالقایی تغذیه شونده بااینورترنه سطحی: 78

    4-3-شبیه سازی اینورتر سه سطحی و نمایش ولتاژ خروجی توسط نرم افزار Matlab/simulink. 80

    فصل پنجم: نتیجه گیری. 86

    پیوست. 90

     

     

    منبع:

    ندارد


تحقیق در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, مقاله در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, پروپوزال در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, تز دکترا در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, پروژه درباره پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی, رساله دکترا در مورد پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی کنترلر اینورتر سه سطحی

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی برق ­- قدرت چکیده امروزه تکنیکهای مدولاسیون پهنای پالس به طور وسیعی برای کنترل ولتاژ و جریان خروجی مبدلهای AC\DC به کار می روند. از میان این روشها, مدولاسیون بردار فضایی (SVM) به خاطر سادگی و خواص مطلوب آن در کنترل اینورترهای سه فاز به صورت دیجیتالی مورد توجه فراوان قرار گرفته است. محدودیت این روش, پیچیده و زمان بر بودن محاسبات مورد نیاز برای ...

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی برق - گرایش قدرت چکیده امروزه با وجود کاربرد وسیع بارهای حساس نظیر، ادوات الکترونیک قدرت، کامپیوترها و بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، مسئله کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. اکثر این بارها به تغییرات ولتاژ، نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ، حساس بوده و جهت عملکرد مناسب به منبع ولتاژ سینوسی نیاز دارند. بنابراین استفاده از بهسازهای ...

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.Sc"در رشته مهندسی برق قدرت گرایش فشار قوی چکیده اینورترها می توانند از یک ولتاژ dc ثابت یا متغیر،ولتاژهای ac تکفاز وسه فاز تولید نمایند.روش های گوناگونی برای کنترل ولتاژ خروجی اینورتروجود دارد که در این پایانامه از یک سیستم اینورتر با ورودی پنل خورشیدی معرفی شده است .در این سیستم ابتدا ولتاژ حاصل از پنل خورشیدی توسط یک مبدل بوست،به ...

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته: مهندسی برق - گرایش قدرت چکیده امروزه با وجود کاربرد وسیع بارهای حساس نظیر، ادوات الکترونیک قدرت، کامپیوترها و بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، مسئله کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. اکثر این بارها به تغییرات ولتاژ، نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ، حساس بوده و جهت عملکرد مناسب به منبع ولتاژ سینوسی نیاز دارند. بنابراین استفاده از بهسازهای ...

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc)) گرایش برق - قدرت چکیده ولتاژ و جریان های حالت مشترک به دلیل ایجاد ظرفیت خازنی پارازیتی بین سلول های خورشیدی و قاب آن ها که معمولاً زمین شده است، ایجاد می شوند. این ظرفیت ها معمولاً به صورت خازن هایی بین سرمنفی سلول خورشیدی با زمین مدل سازی می شوند. در سلول های خورشیدی که به واسطه ترانس به شبکه متصل می شوند، ایزولاسیون الکتریکی سیم ...

چکیده ولتاژ و جریان های حالت مشترک به دلیل ایجاد ظرفیت خازنی پارازیتی بین سلول های خورشیدی و قاب آن ها که معمولاً زمین شده است، ایجاد می شوند. این ظرفیت ها معمولاً به صورت خازن هایی بین سرمنفی سلول خورشیدی با زمین مدل سازی می شوند. در سلول های خورشیدی که به واسطه ترانس به شبکه متصل می شوند، ایزولاسیون الکتریکی سیم پیچ های ترانس و فرکانس بالای ولتاژ و جریان حالت مشترک عملاً جایی ...

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.Sc"در رشته مهندسی برق قدرت چکیده اینورتر ها می توانند از یک ولتاژ dc ثابت یا متغیر،ولتاژهای ac تکفاز وسه فاز تولید نمایند.روش های گوناگونی برای کنترل ولتاژ خروجی اینورتروجود دارد که در این پایانامه از یک سیستم اینورتر با ورودی پنل خورشیدی معرفی شده است .در این سیستم ابتدا ولتاژ حاصل از پنل خورشیدی توسط یک مبدل بوست،به ولتاژ تنظیم شده ...

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته برق گرایش قدرت چکیده سیستم‌های انتقال قدرت انعطاف پذیر که به جبران سازهای FACTS[1] معروف می‌باشند به عنوان ابزاری مدرن می باشند که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه‌های قدرت بر پایه مبدلهای الکترونیک قدرت در طول دهه گذشته در سیستم های قدرت بکار رفته اند. در واقع سیستم‌های FACTS قادر هستند که پارامترها و مشخصه‌های خطوط ...

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق گرایش قدرت چکیده: استفاده از انرژی های تجدید پذیر جهت تولید انرژی الکتریکی، به طور فزاینده ای افزایش یافته است با گسترش استفاده از سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS)، جهت جبران کیفیت های توان و ولتاژ، محدوده استفاده از این انرژی ها را افزایش داده است استفاده از انواع توربین های بادی جهت تولید انرژی برق، ...

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری چکیده یکی از پدیده هایی که شهرهای امروز و به ویژه شهرهای بزرگ با ان مواجه اند ، پدیده بلندمرتبه سازی می باشد.رشد شتابان و بی رویه جمعیت در شهرها و به تبع ان نیاز به مسکن در سطح وسیعی، از یک سو ونیز جلوگیری از گسترش افقی شهرها از سوی دیگر ، احداث ساختمان های بلند را به عنوان راه حلی در مقابل مسأله زمین ...

ثبت سفارش