عنوان پایان‌نامه
تحلیل ،طراحی وبهینه سازی یک ژنراتور آهنربای دائم بادی برای بار یکسو کننده
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1575;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41325
- تاریخ دفاع
- ۱۴ آذر ۱۳۸۷
- دانشجو
- نریمان زارع کلیشمی
- استاد راهنما
- جواد فیض
- چکیده
- انرژی باد یکی از انواع اصلی انرژی های تجدید پذیر می باشد که از دیرباز ذهن بشر را به خود معطوف کرده، به طوری که وی همواره در اندیشه بکارگیری این انرژی در صنعت بوده است. در شرایط کنونی با توجه به توجیه پذیری اقتصادی و زیست محیطی انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی، ضرورت پرداختن به انرژی باد امری حیاتی و ضروری به نظر می رسد. ژنراتور آهنربای دائم با توجه به خاصیت خود تحریکی ناشی از وجود آهنربا در روتور، بعنوان یکی از گزینه های مناسب جهت اتصال به توربین های باد مطرح شده است. استفاده از آهنربا مشکلاتی مانند تلفات سیم پیچ روتور و فراهم کردن جریان تحریک را مرتفع می کند. استفاده از توربین های کوچک در مناطق دور افتاده که گسترش شبکه سراسری به آن مناطق توجیه اقتصادی ندارد، می تواند بعنوان یکی از جدی ترین گزینه ها برای ژنراتورهای آهنربای دائم مطرح شود. معمولا خروجی چنین ژنراتوری توسط یک یکسو کننده به برق مستقیم تبدیل شده و توسط یک مبدل تنظیم شونده مستقیم به مستقیم برای شارژ باتری بکار گرفته می شود و یا با استفاده از یک اینورتر بصورت متناوب مورد بهره برداری قرار می گیرد.عملکرد مناسب ژنراتور تحت چنین شرایطی نیازمند بهینه سازی دقیق طراحی است. بهینه سازی طراحی نیازمند انتخاب پیکربندی مناسب، مدلسازی مطلوب و الگوریتم طراحی جامع است. در این پژوهش ضمن بررسی پیکربندی های متنوع ژنراتورهای آهنربای دائم، ژنراتور آهنربای دائم شار شعاعی بعنوان یک گزینه مناسب انتخاب و مدل شده است. در ادامه یک الگوریتم جامع طراحی الکترومغناطیسی- حرارتی برای این ماشین ارائه شده است. سپس یک مدل ترکیبی جامع متشکل از برنامه طراحی ژنراتور و شبیه سازی همزمان نمونه طراحی شده در حضور بار یکسو کننده ارائه شده و تاثیرات بار یکسو کننده روی میزان اعوجاج شکل موجهای جریان و ولتاژ ماشین بررسی شده است. جهت کاهش و بهینه سازی میزان اعوجاج شکل موجهای مذکور دو تابع هدف مجزا و یک تابع هدف ترکیبی استفاده شده است. ضمن مقایسه و بررسی نتایج، جهت منظور کردن قیمت و بازده ژنراتور یک تابع هدف ترکیبی ارائه شده است. نتایج حاصل حاکی از بهبود قیمت و شکل موجهای جریان و ولتاژ ماشین است. صحت نتایج با استفاده از تحلیل اجزاء محدود تـأیید شده است.
- Abstract
- Wind energy is one of the main renewable energy sources that human kind’s attention was focused on it in a way he was always desired to use this energy in industry. Nowadays, it seems necessary to pay attention to wind energy due to its economical and environmental benefits in comparison with other energy sources. Permanent Magnet (PM) generator is one of the main alternatives to couple with wind turbines. By the use of PM, There is no winding loss in the rotor and also it is not required to provide any external field current. Using small turbine could be considered as one of the best options in remote areas where the use of transmission lines is not economical. Output of these generators is generally rectified to charge battery storage, or converted to an AC voltage which conforms to the utility grid. Use of rectifier will cause distorted voltage waveforms which leads to a poor power quality. Suitable operation of generator in such conditions requires an exact optimized design. This research outlines the design procedure of a rectifier loaded PM wind generator to provide a suitable output waveforms. An electromagnetic-thermal design procedure is proposed based on an analytical model of surface mounted PM generator. A comprehensive model, which includes design routine and simultaneous simulation of rectifier connected-designed generator, is developed to evaluate and optimize output of the machine, accordingly. To improve cost and efficiency of the machine a combined fitness function has been proposed. The correctness of results has been confirmed by using Finite Element analysis.
