14381

14381

مدلسازي و طراحي بهينه ترانسفورمر پالسي ولتاژ با هسته نانو مواد به منظور استفاده در سيستم توان پالسي

دكتري

قدرت

ارديبهشت 1394

ارديبهشت 1394

دكتر ابولفضل واحدي

برق

چكيده در صنايع امروزي كاربردهاي متنوعي وجود دارند كه در آنها نياز است تا انرژي الكتريكي به‌صورت پالسي به بار منتقل شود. در بسياري از اين سيستم‌ها ترانسفورمر پالسي نفش مهمي در انتقال انرژي ايفا مي‌كند. در اين رساله، ابتدا به معرفي ترانسفورمرهاي پالسي و ارائه تاريخچه‌اي از فعاليت‌هايي كه در زمينه طراحي اين ترانسفورمرها صورت گرفته پرداخته مي‌شود. سپس به مدل استاندارد اين ترانسفورمر اشاره شده و براساس آن يك مدل مناسب براي ترانسفورمر پالسي انتخاب مي‌شود. پس از آن روش‌ محاسبه اجزاي پارازيتي در مدار معادل ترانسفورمر پالسي با هسته توروئيدي، بررسي شده و روابط لازم مناسب براي يك الگوريتم بهينه‌سازي استخراج مي‌گردند. هسته‌هاي نواري مدور (Wound cores)، معرفي شده و با استفاده از روش شبكه‌هاي رلوكتانسي مدلي براي اين هسته‌ها ارائه مي‌شود كه قادر باشد تلفات و شار نقاط هسته را به‌درستي تعيين نمايد. مدل فوق علاوه بر سادگي و دقت كافي، همزمان مدار الكتريكي را نيز تحليل نموده و به‌علاوه مشخصه پسماند هسته را نيز درنظر مي‌گيرد. پس از آن يك مدل حرارتي نيز براي ترانسفورمر ارائه مي‌شود. اين مدل نيز براساس مدار معادل حرارتي بوده كه انتقال حرارت بخش‌هاي مختلف ترانسفورمر را با يك مقاومت حرارتي مدل كرده و با دقت خوبي مي‌تواند دماي نقاط مختلف ترانسفورمر را مشخص كند. پس از تكميل مدل ترانسفورمر به بررسي روش بهينه‌سازي چندمنظوره براساس مفهوم بهينگي پارتو پرداخته مي‌شود. روش بهينه‌سازي ازدحام ذرات انتخاب شده و با اعمال تغييراتي به يك روش بهينه‌سازي چندمنظوره تغيير داده مي‌شود. در انتها نيز با استفاده از مدل مغناطيسي و حرارتي به‌دست آمده از ترانسفورمر و با استفاده از روش بهينه‌سازي تشريح شده يك الگوريتم طراحي براي ترانسفورمرهاي پالسي تعيين مي‌شود. در اين الگوريتم توابع هدف، پارامترهاي تاثيرگذار بر آنها و محدوديت‌هاي طراحي وارد شده‌اند و با تعيين مقادير نامي ترانسفورمر مي‌توان با استفاده از آن به يك نمونه بهينه دست يافت. براي اين منظور يك كاربرد پالسي انتخاب شده و بر اساس آن يك ترانسفورمر طراحي شده و ويژگي‌هاي آن با ترانسفورمري كه از پيش طراحي شده مقايسه شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي ترانسفورمر مذكور و همچنين نتايج بررسي‌هاي عملي نمونه پياده‌سازي شده نشان دهنده موفقيت الگوريتم در ارائه يك نمونه بهينه مي‌باشند. واژه‌هاي كليدي: بهينه‌سازي چند منظوره، ترانسفورمر پالسي، توان پالسي، روش شبكه‌هاي رلوكتانسي، مدل مشخصه پسماند، هسته‌هاي نانو بلوري، هسته‌هاي نواري مدور.