فهرست مطالبعنوان صفحهفصل اول: مقدمه1-1- مقدمه.............................................. 21-2- پیشینه و سوابق..................................... 31-3- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون 41-4- اهداف این پایان نامه............................... 91-5- جنبه‌های نوآوری این پایان نامه...................... 10 فصل دوم: مقدمه‌ای بر مبدل باک2-1- مبدل باک step-down(buck) converter......................... 122-2- حالت هدایت پیوسته مبدل باک......................... 152-3- ریپل ولتاژ خروجی مبدل باک.......................... 172-4- مزایا مبدل باک..................................... 192-5- معایب مبدل باک..................................... 192-6- مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ........................ 192-7- معایب منابع تغذیه سوئیچینگ......................... 202-8- کنترل مبدل DC-DC باک.............................. 202-9- بهبود پاسخ حالت دائمی با طراحی کنترل کننده مد لغزشی212-10- توصیف مبدل........................................ 212-11- مدل سازی مبدل باک................................. 222-12- مدل فضاي حالت مبدل باك............................ 222-13- کنترل مد لغزشی مبدل باک(sliding mode control)............. 252-14- تئوری کنترل لغزشی................................. 252-15- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC)......................... 262-16- تعیین سطح لغزش.................................... 272-17- اعمال شرط لغزش.................................... 282-18- کنترل لغزشی مبدل باک.............................. 282-19- تعیین قانون کنترل................................. 302-20- مزایای کنترل مد لغزشی............................. 312-21- معایب کنترل مد لغزشی.............................. 322-22- نکات.............................................. 32 فصل سوم: مقدمه‌ای بر ژنراتورها3-1- ژنراتور قدرت....................................... 353-2- دسته‌بندی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گردنده روتور 353-2-1- ژنراتورهای dc.................................. 353-2-2- ژنراتور القایی................................ 353-2-3- ژنراتور سنکرون................................ 363-3- ساختمان ژنراتور سنکرون و انواع آن.................. 383-4- ساختار ژنراتور سنکرون و مدار سیم‌پیچی................ 393-4-1- معادلات پایه متناسب با dq0...................... 413-4-2- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون.............. 433-5- نظریه سیستم تحریک.................................. 443-5-1- سیستم تحریک چیست؟............................. 443-5-2- اجزای تشکیل دهنده سیستم تحریک................. 453-5-2-1. تولید جریان روتور............................ 453-5-2-2. منبع تغذیه................................... 453-5-2-3. سیستم تنظیم کننده خودکار ولتاژ (میکروکنترلر). 453-5-2-4. مدار دنبال کننده خودکار...................... 463-5-2-5. کنترل تحریک.................................. 463-5-2-6. محدود کننده جریان روتور...................... 463-5-2-7. محدود کننده مگاوار........................... 473-5-2-8. محدود کننده شار اضافی........................ 473-5-2-9. تثبیت‌کننده سیستم قدرت........................ 47وظایف سیستم تحریک....................................... 473-6- مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه................ 483-6-1- تریستورو مشخصه استاتیکی آن.................... 483-6-2- یکسو ساز شش تریستوری.......................... 52 فصل‌چهارم: نتایج حاصل از شبیه‌سازی4-1- مقدمه.............................................. 564-2- شبیه سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری............... 564-3- شبیه سازی مبدل باک و خواص آن....................... 584-3-1- نحوه طراحی مبدل باک........................... 584-4- بررسی THDو FFTدر ولتاژ ورودی به تحریک ژنراتور..... 644-5- شبیه‌سازی ژنراتور سنکرون............................ 674-5-1- معادلات دینامیکی ژنراتور سنکرون................ 684-5-2- بلاک s-function.................................... 774-5-2-1- مراحل شبیه‌سازی بلاک s-function................... 774-5-2-2- Flagها در s-function............................. 794-6- متغیرهای مورد استفاده در سیمولینک.................. 80 فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهاد برای آینده5-1- نتیجه‌گیری.......................................... 885-2- پیشنهادات برای آینده............................... 89منابع و مأخذ............................................ 90پیوست‌ها................................................. 92 فهرست جداولعنوان صفحهجدول (1-1) فهرست علایم و اختصارات شکل (1-1).............. 6جدول(4-1) مقادیر پارامترهای مربوط به مبدل باک........... 61جدول(4-2): flagهای محیط متنی............................. 79 فهرست شکلهاعنوان صفحهشکل(1-1) اجزای کنترل اتوماتیک........................... 5شکل(1-2) بلوک دیاگرام سیستم کنترل دیجیتال............... 7شکل (1-3) دیاگرام شماتیک سیستم تحریک استاتیک............ 8شکل (1-4) سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون به همراه مبدل باک –بوست........................................................ 8 شکل (2-1-a) نمایی از یک مبدل............................ 12شکل (2-1-b) ولتاژ خروجی متوسط........................... 12شکل (2-2-a) شمایی از تقویت کننده خطی................... 14شکل (2-2-b) شکل موج ورودی Voi به فیلتر پایین گذر......... 14شکل(2-2-c) مشخصات فیلتر پایین گذر یا میرایی ایجاد شده توسط مقاومت بار R........................................................ 14شکل (2-3-a) شکل موج های حالت کار هدایت پیوسته........... 15شکل (2- 4) ولتاژهای خروجی برای حالت هدایت پیوسته........ 18شکل (2-5) نمای شماتیک مبدل باک.......................... 21شکل (2-6) مدلسازی مبدل در فضای حالت..................... 22شکل(2-7) مسیرهای سیستم و خط لغزش یک مبدل باک در فضای صفحه فاز 23شکل 2-8) کنترل مبدل توسط مد لغزشی....................... 24شکل (2-9) نواحی موجود برای کنترل لغزشی در حالتی که 30شکل (2-10) نواحی محدود برای کنترل لغزشی در حالتی که 30شکل (2-11) رسم همزمان مسیرهاي فازمعادلات حالت باك........ 31شکل (2-12) مسیرفازدرمحدوده خط لغزش..................... 31شکل (2-13) نمایش گرافیکی کنترل مد لغزشی نشان می‌دهد که سطح لغزش S=0 که داریم =خطای ولتاژ متغیرو =ولتاژ خطای دینامیکی نسبی.......................... 32 شکل(3-1) شمایی از ژنراتور dc............................. 36شکل(3-2) شمایی از ژنراتور القایی........................ 37شکل(3-3) شمایی از ژنراتور سنکرون........................ 37شکل(3-4) شمایی از ژنراتور سنکرون a)ساختار ژنراتور سنکرون b) دیاگرام سیم‌پیچی مدار............................................ 43شکل(3-5) نمایی از نظریه سیستم تحریک ژنراتور سنکرون...... 44شکل(3-6) شمایی از سیستم تحریک........................... 44شکل(3-7) جایگاه سیستم تحریک در تولید انرژی الکتریکی..... 49شکل(3-8) سیستم تحریک در نیروگاه......................... 49شکل(3-9) ساختمان تریستور................................ 49شکل(3-10) علامت اختصاری تریستور.......................... 50شکل(3-11) مشخصه تریستور در غیاب جریان گیت............... 51شکل (3-12) توزیع بار a) بدون اعمال ولتاژ b) با اعمال ولتاژ 53شکل (3-13) توزیع بار با اعمال ولتاژ مثبت................ 54 شکل(4-1): یکسو ساز شش پالسه تریستوری.................... 56شکل(4-2) ولتاژ خروجی یکسو ساز شش پالسه تریستوری......... 57شکل(4-3) ولتاژ خروجی مبدل باک........................... 57شکل(4-4) ساختار مبدل باک................................ 58شکل(4-5) رگولاتور مبدل باک............................... 59شکل(4-6) مدار مبدل باک.................................. 59شکل (4-7) مدار شبیه‌سازی شده مبدل باک.................... 60شکل(4-8) شبیه‌سازی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی.......... 62شکل(4-9) ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی......... 63شکل(4-10) حالت زوم شده ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی 63شکل(4-11) ولتاژ خروجی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی...... 64شکل(4-12) ولتاژ خروجی مبدل باک بعد از اعمال مد لغزشی.... 65شکل(4-13) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود نداشته باشد........................................ 65شکل(4-14) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود داشته باشد.............................................. 66شکل(4-15) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتوربا اعمال مبدل باک. 66شکل(4-16) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتور بدون اعمال مبدل باک 67شکل(4-17) شبیه سازی مربوط به ژنراتور سنکرون............. 69شکل(4-18) ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون.......... 70شکل(4-19) حالت زوم شده ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون 70شکل(4-20) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a... 71شکل(4-21) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازa 71شکل(4-22) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b.... 71شکل(4-23) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازb 72شکل(4-24) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c.... 72شکل(4-25) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c 73شکل(4-26) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای d از محور dq73شکل(4-27) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای q از محور dq74شکل(4-28) گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون....... 74شکل(4-29) حالت زوم شده گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون75شکل(4-30) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a.... 75شکل(4-31) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b.... 76شکل(4-32) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c.... 76شکل (4-33) نمایی از بلاک s-function در سیمولینک.............. 77شکل (4-34) نمایی کلی از کار در بلاک سیمولینک............ 77شکل (4-35) نمایی کلی از چرخه شبیه‌سازی s-function............ 78شکل(4-36) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط a (ولتاژ منبع)... 80شکل(4-37) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط b (ولتاژ منبع)... 80شکل(4-38) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط c (ولتاژ منبع)... 81شکل(4-39) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به تولیدکننده 6 پالسه. 81شکل(4-40) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مبدل تریستوری..... 82شکل(4-41) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به ماسفت موجود در مبدل باک 82شکل(4-42) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به دیود موجود در مبدل باک 83شکل(4-43) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RL در مبدل باک....... 83شکل(4-44) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RC در مبدل باک....... 84شکل(4-45) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مقاومت R در مبدل باک84شکل(4-46) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک85شکل(4-47) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم کنترل‌کننده مد لغزشی در مبدل باک................................................ 85شکل(4-48) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به سوئیچینگ در زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک................................................ 86شکل(4-49) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به بلاک s-function........ 86 چکیدهروش كنترل مد لغزشي يكي از مهمترين روشهاي كنترل غيرخطي مي‌باشد كه از مشخصه‌هاي بارز آن عدم حساسيت به تغيير پارامترها و دفع كامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعيت است. اين كنترل‌كننده ابتدا سيستم را از حالت اوليه با استفاده از قانون رسيدن به سطح تعريف شده لغزش كه از پايداري مجانبي لياپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با استفاده از قانون لغزشي آن را به حالت تعادل مي‌رساند. تاکنون در تحقیقات انجام شده به روش تغذیه استاتیک سیستم تحریک استفاده از مبدل‌های DC/DC کاهنده توجه ویژه‌ای نشده است.