مدلسازی توزیع شده سیستم تحریک استاتیک به منظور میرا کردن اعوجاجات ولتاژ سیم پیچی تحریک ژنراتور سنکرون

توضیحات

چکیده:

ژنراتورهای سنکرون ماشینی است که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکیac به کار  می‌رود. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می‌شود تا میدان مغناطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم‌پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می‌کند .یکی از مهمترین قسمت‌های سیستم تولید انرژی در نیروگاه‌ها، سیستم تحریک است. از طرفی روش تغذیه استاتیک این سیستم‌ها جزو معمولترین روش‌ها می‌باشد. یک سیستم تحریک استاتیک به لحاظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده اتوماتیک ولتاژ میدان رفتار می‌کند بطوریکه اگر ولتاژ ژنراتور کاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عکس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را کاهش می‌دهد. درواقع سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند در حالیکه تنظیم‌کننده ولتاژ، توان میدان تحریک‌کننده را برآورده می‌سازد. در این پایان‌نامه اثر شفت در فرکانس های بالا رابصورت RL موازی و یاطاقان‌ها رابه صورت یک اثر خازنی C_b و اثر پوستی سیم پیچ ها را بایک مدل RL سری برای یک ژنراتور۲۰۰ مگاولت امپریANSALDO نوع ۱۰۵۴در نظر خواهیم گرفت و حتی می‌توانیم برای افزایش دقت، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در نظر بگیریم.

واژه‌های کلیدی: ژنراتور سنکرون– سیستم‌های تحریک و انواع آن- مبدل باک -شش پالسه تریستوری-ولتاژ شفت وجریان بیرینگ

فهرست مطالب

عنوان                                                                                               
چکیده    1

فصل اول: کلیات تحقیق
۱-۱- مقدمه    2
1-2- بیان مسئله    2
1-3- جنبۀ نوآوری و جدید بودن تحقیق    3
1-4- فرضیه‌ها    4

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق وپیشینه تحقیق
۲-۱- اهداف تحقیق (شامل اهداف علمی، کاربردی وروش‌های خاص انجام تحقیق)    5
2-1-1- اهداف علمی تحقیق    5
2-2- نوع روش کار        5
2-3-پرسش اصلی تحقیق(مسأله تحقیق)    6
2-4-پیشینه تحقیق    7
2-5- مقایسه بین دو مقاله    9

فصل سوم: مفاهیم کاربردی
مقدمه    11
3-1- دسته‌بندی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گردنده روتور    11
3-1-1- توربو ژنراتورها    12
3-1-2- هیدرو ژنراتورها    12
3-1-3- دیزل ژنراتورها    12
3-2- انواع ژنراتور    12
3-2-1- ژنراتورهای DC    13
3-2-2- ژنراتور القایی    13
3-2-3- ژنراتور سنکرون    13
3-3- ساختمان ژنراتور سنکرون  و انواع آن    13
فرکانس    15
سرعت مکانیکی    15
تعداد قطب‌‌ها    15
3-3-1 روتور با قطب برجسته (آشکار)    17
3-3-2 روتور با قطب استوانه‌ای    17
3-4- مدل ریاضی ژنراتور سنکرون    18
مقدمه    18
3-5- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون    19
3-5-1- معادلات ریاضی سه فاز    19
3-5-2- معادلات پایه متناسب با dq0    20
3-6- بررسی ولتاژ شفت و جریان بیرینگ ژنراتور    21
3-6-1- اقدام متقابل در مقابل ولتاژ شفت و جریان بیرینگ    22
3-7-مدل توزیع شده سیم پیچی تحریک    26
3-8- نظریه سیستم تحریک    29
مقدمه    29
3-9- وظایف سیستم تحریک    31
3-10- جایگاه سیستم تحریک در تولید انرژی الکتریکی    31
• سیستم تحریک در نیروگاه    32
3-10-1- خروجی‌ها از سیستم تحریک    33
3-11- حالتهای عملکرد ژنراتور    33
3-11-1- حالت بی باری    33
3-11-2- ماشین باردار شده و عملکرد آن در هنگام وصل به شبکه بی‌نهایت    33
3-11-3-عملکرد بخش ویژه    34
ویژگیهای ژنراتور بی‌بار    34
3-12- گشتاور سنکرونیزاسیون        35
3-12-1- مشخصات گشتاور ژنراتور    36
3-13- انواع سیستمهای تحریک        37
3-13-1- سیستم تحریک استاتیک    37
3-13-2- سیستم تحریک دینامیک    37
3-14- مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه    38  
3-14-1- تریستورو مشخصه استاتیکی آن    38
3-14-2- فرایند روشن شدن تریستور    42
3-14-3- عملکرد تریستور در بارهای مختلف    43
3-15-یکسو ساز شش تریستوری    44   
3-16- مدلسازی مبدل باک    46
3-16-1- مبدل باک step-down (buck converter):    46
مفاهیم    50
3-16-2- حالت هدایت پیوسته مبدل باک    50
3-16-3- مدلسازی  مبدل باک    53
3-16-4- مدل  فضای حالت مبدل باک    54
3-16-5- مزایا ومعایب مبدل باک    54
معایب مبدل باک    54
3-17-کنترل مد لغزشی مبدل باک(sliding mode control)    55
3-17-1- تئوری کنترل لغزشی    56
3-17-2- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC)    56
3-18-مزایا و معایب کنترل مد لغزشی    57
3-18-1- مزایای کنترل مد لغزشی    57
3-18-2- معایب کنترل مد لغزشی    57
3-19- مدلسازی مبدل باک    59
3-20- معادلات حلقه سلف    60
3-21- معادلات حلقه خازن    60
3-22- معادلات گره پورت ورودی    61
3-22- مدارمعادل مبدل باک    61

فصل چهارم: نتایج حاصل از شبیه سازی
مقدمه    62
4-1-شبیه سازی حالت مرجع ۶۲
۴-۲- شبیه‌سازی یکسو ساز شش پالسه تریستور    64
4-3- شبیه‌سازی مبدل باک و خواص آن    67
4-3-1- نحوه طراحی مبدل باک    70
4-4-شبیه سازی مبدل باک با اعمال کنترل مد لغزشی ۷۲
۴-۵- شبیه سازی ژنراتور سنکرون (۲۰۰ مگاولت امپری ANSALDO نوع ۱۰۵۴)    76
4-6- شبیه‌سازی مدل توزیع شده ژنراتور سنکرون    77
4-7- بررسی ولتاژ و توان مصرفی یاتاقانها    79
4-8- متغیرهای مورد استفاده در سیمولینک    83

فصل پنجم: نتیجه‌گیری
۵-۱- نتیجه‌گیری        93
5-2- پیشنهادات برای آینده    94
منابع و مأخذ    95