تشخیصخطا و تحمل خطا در مبدل الکترونیک قدرت ششفاز با ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم و پیادهسازی آن
وضعیت نشر و پخش و غیره
محل نشرو پخش و غیره
تهران
یادداشتهای مربوط به عنوان و پدیدآور
متن يادداشت
کریم عباس زاده
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
کارشناسی ارشد
کسي که مدرک را اعطا کرده
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
زمان اعطا مدرک
۱۴۰۱
نظم درجات
قدرت
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
در سالهای اخیر با توجه به کاهش منابع انرژی فسیلی و افزایش آلایندههای محیطی و گازهای گلخانه ای، سطح نفوذ انرژیهای تجدیدپذیر، بهخصوص انرژی بادی در شبکه قدرت افزایشیافته است. در این سالها روند پیشرفت و توسعه نیروگاه های بادی بهگونهای بوده است که منجر به افزایش بهرهوری و کاهش قابلتوجه هزینه ها نسبت به گذشته شده است و درنتیجه سبب مشارکت بیشازپیش کشورها در این زمینه گردیده است. از میان ساختارهای مختلف، نیروگاههای بادی با ژنراتور سنکرون آهنربای دائم، به دلیل حذف جاروبکها، حلقههای لغزان و سیمپیچی روتور، دارای راندمان و قابلیت اطمینان بالاتری و هزینه تعمیر و نگهداری پایینتری نسبت به ساختارهای روتور سیمپیچی است. همچنین در این نیروگاه بادی با افزایش تعداد قطب ژنراتور، جعبهدنده مکانیکی از این ساختار حذف گردیده است. علاوه بر ژنراتور سهفاز، ژنراتور چندفاز هم در ساختار توربین بادی استفادهشده است. در ژنراتور سنکرون چندفاز، توان و جریان بین تعداد فاز بیشتری تقسیم میشود و درنتیجه نسبت توان هر فاز ژنراتور و مبدل الکترونیک قدرت کاهش مییابد. از طرف دیگر، با افزایش تعداد فاز در ساختار ماشین چندفاز، تداوم فعالیت توربین بادی در شرایط خطاهای ماشین و مبدل فراهم میگردد و سبب افزایش قابلیت اطمینان، زمان کارکرد و بازده سالانه انرژی و همچنین کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری نیروگاه بادی میشود. در این ماشین به دلیل افزایش درجه آزادی ذاتی سیستم، کنترل بهتری برای توان توربین بادی و کاهش ریپل گشتاور فراهم میگردد. آسیبپذیرترین قسمت سیستم توربین بادی، تجهیزات الکترونیک قدرت و بخش کنترلی است، که منشٲ 14 درصد از خطاها تشخیص دادهشده است. همچنین مبدلهای الکترونیک قدرت مسئول بیش از 22 درصد از کل زمان ازکارافتادگی مزارع بادی هست، که طولانیترین زمان خرابی در بین همه عوامل است. بیشتر خطاهای مبدل الکترونیک قدرت ناشی از سوئیچهای قدرت است، که به دو نوع خطای اتصال کوتاه و خطای سوئیچباز تقسیمبندی میشود. سیستمهای حفاظتی در برابر خطای اتصال کوتاه سوئیچ از مبدلهای الکترونیک قدرت محافظت میکنند و بلافاصله پس از وقوع خطا، سیستم را از شبکه قطع مینمایند. اما برخلاف خطای اتصال کوتاه، خطای سوئیچباز باعث خاموش شدن فوری سیستم نمیشود و میتواند برای مدتی بدون تشخیص باقی بماند. لازم به ذکر است، خطای سوئیچباز میتواند عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم را مختل کند، تا منجر به خطاهای ثانویه در مبدل و درنهایت سبب ازکارافتادگی کامل توربین بادی شود. بهمنظور بهبود قابلیت اطمینان، در دسترس بودن و افزایش بهرهوری سیستم توربین بادی و همچنین کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری و اجتناب از موقعیتهای خطرناک، هر دو موضوع تشخیصخطا و تحمل خطا تا انجام اقدامات اصلاحی مناسب لازم و ضروری است. در این رساله، خطاهای سوئیچباز تکی و چندگانه در مبدل الکترونیک قدرت ششفاز بدون استفاده از تجهیزات اضافی و محاسبات پیچیده با درنظر گرفتن دو شاخص جریان باقیمانده نرمالیزهشده و مقدار میانگین جریان هر فاز، پس از مقایسه با مقدار آستانه تطبیقی، تشخیص داده میشود. پس از شناسایی فاز خطادار و سپس سوئیچ خطادار، روش تحمل خطا اجرا خواهد شد. روش پیشنهادی تحمل خطاهای سوئیچباز تکی و چندگانه، بدون افزودن تجهیزات اضافی از قبیل سوئیچ و یا CAIRT به مدار مبدل و فقط با تغییر سیگنال سوئیچینگ مربوط به کنترل هیسترزیس و استفاده از حالت افزونگی بردارهای فضایی در کنترل ولتاژ گردان با سوئیچینگ مدلاسیون پهنای پالس بردار فضایی، مقدار اضافه جریان و DHT را در فازهای خطادار و سالم کنترل خواهد نمود. درنهایت، روشهای پیشنهادی تشخیصخطا و تحمل خطا با شبیهسازی در محیط سیمولینک نرمافزار BALTAM ارزیابیشده و اثربخشی روشها با ساخت نمونه آزمایشگاهی تایید گردیده است.
متن يادداشت
In recent years, due to the reduction of fossil energy sources and the increase of environmental pollutants and greenhouse gases, wind energy, as one of renewable energy sources, has grown rapidly in many countries. A wind turbine with a permanent magnet synchronous generator has the advantages of high density and efficiency and increased reliability due to the absence of gearboxes. In addition to the three-phase generator, the multi-phase generator is also used in the wind turbine. Generally, using multiphase generators in wind turbine systems provides more advantages such as reducing the amplitude of pulsating torque and increasing its frequency, decreasing the stator copper loss, and lowering the current per-phase for the same rated voltage. Moreover, multiphase generators improve reliability and increase the degree of freedom. The most vulnerable components of a wind turbine system are the power electronics and controllers, which result in 41% of failures. Also, power electronic converters are responsible for more than 22% of the overall downtimes in wind farms, which is the longest one of all. Most of the power electronic converter faults are originated from power switches, which are categorized into two types of short-circuit and open-switch faults. Unlike the short-circuit fault, the open-switch fault does not cause the system to immediately shut down and can remain undetected for a while. However, it can disrupt the performance and reliability of the system, lead to secondary faults in the converter, eventually resulting in complete shutdown of the system. In order to improve the reliability and availability levels and increase the efficiency of the wind turbine system, as well as to reduce maintenance costs and avoid dangerous situations, both fault detection and fault-tolerant methods with acceptable performance are needed until the situation is revised. Single and multiple open-switch faults in the six-phase power electronic converter are detected without any additional equipment and complicated calculations by considering the normalized residual current indicator and the average current value of each phase, after comparing with the adaptive threshold value. The proposed fault-tolerant technique reduces the value of overcurrent and THD on the healthy and faulty phases, by changing the switching signal related to hysteresis control and considering the redundancy mode of space vectors in SVPWM in fault regions. This technique is performed without adding any legs, switches or TRIAC to the circuit. Finally, the proposed fault diagnosis and fault-tolerant techniques are evaluated by MATLAB simulation and the experimental results verify their effectiveness.
موضوع (اسم عام یاعبارت اسمی عام)
تقسیم فرعی موضوعی
تشخیصخطا
تقسیم فرعی موضوعی
تحمل خطا
تقسیم فرعی موضوعی
خطاهای سوئیچباز تکی و چندگانه
تقسیم فرعی موضوعی
مدلاسیون پهنای پالس بردار فضایی
تقسیم فرعی موضوعی
مبدل ششفاز
تقسیم فرعی موضوعی
توربین بادی
تقسیم فرعی موضوعی
مهندسی برق
عنصر شناسه ای
برق
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )