(شکل ۴) نمایش گرافیکی کنترل مد لغزشی نشان می‌دهد که سطح لغزش S=0 که داریم  =خطای ولتاژ متغیر و  =خطای ولتاژ دینامیکی نسبی ۲۱
(شکل ۵) مدلسازی مبدل در فضای حالت ۲۳
(شکل ۶) مسیرهای سیستم و خط لغزش یک مبدل باک در فضای صفحه فاز ۲۴
(شکل ۷) کنترل مبدل توسط مد لغزشی ۲۵
(شکل ۸) نواحی موجود برای کنترل لغزشی در حالتی که  ۳۰

(شکل ۹) نواحی محدود برای کنترل لغزشی در حالتی که  ۳۰
(شکل۱۰) رسم همزمان مسیرهای فازمعادلات حالت باک ۳۱
(شکل ۱۱) مسیرفازدرمحدوده خط لغزش ۳۱
(شکل۱۲) پدیده چاترینگ در کنترل لغزشی بر مبنای سیستم غیرخطی ۳۲
(شکل ۱۳) نمایش بزرگتر ازمسیرفازدرحضورپهنای باندهیسترزیس ۳۳
شکل ۱۴ ۳۶
شکل ۱۵: مفهوم بلندی قد در دو مجموعه کلاسیک و فازی. ۳۶
شکل ۱۶: تابع عضویت ورودی ۳۷
شکل ۱۷: تابع عضویت خروجی ۳۸
شکل ۱۸: پنجره ورود قوانین ۳۸
شکل ۱۹: توابع عضویت ورودی اول ۳۹
شکل ۲۰: توابع عضویت ورودی دوم ۴۰
شکل ۲۱: ۴۰
شکل ۲۲: ۴۴
شکل ۲۳: مدار شبیه‌سازی دربرگیرنده بخش کنترلی ۴۴
شکل ۲۴: بلوک کنترلی SMC 45
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل ۲۵: تولیدکننده سیگنال پالس برای مبدل AC/DC. 46
شکل ۲۶: مبدل AC/DC. 46
شکل ۲۷: بلوک مبدل باک. ۴۷
شکل ۲۸: شماتیک مداری مبدل Buck 48
شکل ۲۹: مدار داخلی بلوک مبدل Buck 48
چکیده:
ژنراتورها در نیروگاهها وظیفۀ تولید انرژی الکتریکی دارند. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می‌شود تا میدان مغانطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می‌کند.
سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند، در حالیکه تنظیم کننده ولتاژ، توان میدان تحریک کننده را برآورده می‌سازد. در سیستم تحریک استاتیک۳ مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند. در این پایان نامه می‌خواهیم بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با بهره گرفتن از یک مبدل باک (Buck converter) که با کنترلر لغزشی فرایند کنترل آن صورت می­پذیرد، استفاده کنیم. همچنین به مقایسه دو روش کنترل مبدل باک که یکی منطق فازی و دیگری مد لغزشی است، توسط نرم افزار متلب پرداختیم و نتیجه گرفتیم، روش مد لغزشی با دینامیک سریعتر و دفع کامل اغتشاشات به کنترل خروجی مبدل باک نسبت به منطق فازی پرداخته است.
کلمات کلیدی:(مبدل باک، کنترل مد لغزشی، کنترل منطق فازی)
فصل اول:
مقدمه
مقدمه:
ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکۀ قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفا می‌کنند. و برای ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سراسر جهان به کار می‌رود. امروزه ژنراتورهای سنکرون سه فاز ستون فقرات شبکه‌های برق را در جهان تشکیل می‌دهند و ژنراتورهای عظیم در نیروگاهها وظیفۀ تولید انرژی الکتریکی دارند. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می‌شود تا میدان مغانطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می‌کند. برای رساندن جریان dc به رتور مکانیزم خاصی مورد نظر است:
۱-رساندن توان از یک منبع خارجی به رتور توسط حلقه‌های لغزان و جاروبکها (در این حالت استهلاک زیاد است و بیشتر در ژنراتورهای کوچک کاربرد دارد)
۲-رساندن توان از یک منبع خاص که مستقیما بر روی محور ژنراتور نصب شده است. (در ژنراتورهای بزرگ)
یک سیستم تحریک استاتیک به لحاظ عملکرد شبیه تنظیم کننده 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 تنظیم کننده ولتاژ، توان میدان تحریک کننده را برآورده می‌سازد. درسیستم تحریک استاتیک۳ مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند. در این پایان نامه میخواهیم بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با بهره گرفتن از یک مبدل باک (Buck converter) که با کنترلر لغزشی فرایند کنترل آن صورت می­پذیرد، استفاده کنیم.
مبدل DC/DC‏ مبدلی است که جریان DChc یک منبع را به سطح ولتاژی دیگر تبدیل می‌کند و ولتاژ خروجی می‌تواند از ولتاژ ورودی بیشتر یا کمتر باشد. مبدل باک (Buck converter) نوعی مبدل DC-DC کاهنده است. از این نوع مبدل برای کاهش ولتاژ در سطح دلخواه استفاده می‌شود. برای کنترل این فرایند روش‌هایی مثل: کنترلر PI، کنترلر PID، کنترلر فازی و کنترلر لغزشی استفاده می‌شود. ما در این پایان نامه از کنترلر لغزشی برای مبدل باک میخواهیم استفاده کنیم.
روش کنترل مد لغزشی یکی از مهمترین روش های کنترل غیرخطی می‌باشد، که از مشخصه‌ های بارز آن عدم حساسیت به تغییر پارامترها و دفع کامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعیت است. این کنترل‌کننده ابتدا سیستم را از حالت اولیه با بهره گرفتن از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با بهره گرفتن از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند. دراین روش پایداری بوسیله نگهداشتن حالتهای سیستم روی سطح لغزش بدست می‌آید. در واقع با داشتن مدل عدم قطعیت‌ها و اغتشاشات میتوان از این مدل استفاده کرد، به شرطی که محدوده این عدم قطعیت‌ها و اغتشاشات معلوم باشد.
در این پایان نامه میخواهیم سیستم تحریک ژنراتور سنکرون را با بهره گرفتن از مبدل باک که به وسیله کنترل مد لغزشی کار می‌کند تغذیه کنیم. در واقع برای تامین ولتاژ ورودی مبدل باک از ولتاژ خروجی ژنراتور سنکرون استفاده میکنیم. در واقع این ولتاژ خروجی به وسیله یک ترانس قدرت به یک سطح ولتاژ دیگری انتقال داده می‌شود و سپس ولتاژ خروجی ترانسفورماتور قدرت را به وسیله یکسوساز تریستوری یکسو میکنیم و در نهایت به ورودی مبدل باک میدهیم تا با تنظیم ولتاژ در سطح مورد نیاز سیستم تحریک فرایند مغناطیس کنندگی روتور ژنراتور سنکرون صورت پذیرد. در این بین با توجه به اینکه ولتاژ خروجی ژنراتور تغییر میکند و به طبع ولتاژ خروجی یکسوساز و ورودی مبدل باک و در نهایت ولتاژ خروجی مبدل دچار نوساناتی می‌شود، می‌توانیم از کنترلر لغزشی استفاده کنیم چون این نوع کنترلر با توجه به خصوصیاتی که دارند، من جمله دینامیک سریع آنها در مقابل تغییرات، میتواند بسیار کارآمد باشد.
نیاز صنعت کشور به دائمی بودن سیستم تولید انرژی الکتریکی مهندسین برق را بر آن داشت تا با طراحی مطمئن تولید برق با کمک ژنراتورهای سنکرون این دائمی بودن برق را استمرار بخشند. در این میان اطمینان از تغذیه سیستم‌های تحریک ژنراتور برای استمرار انرژی الکتریکی تولیدی از ژنراتورهای سنکرون می ­تواند بسیار حائز اهمیت باشد.
با توجه به اهمیت این موضوع، با بررسی به عمل آمده در مقالات و متخصصین این حوزه، تاکنون با بهره گرفتن از روش های کنترل غیر خطی همچون کنترل لغزشی در کنترل مبدل‌های باک برای تامین استاتیک جریان مستقیم سیستم تحریک ژنراتورهای سنکرون توجه ویژه ای نشده است. به همین منظور در این پایان نامه به استفاده از این روش کنترلی در مبدل باک برای تغذیه استاتیک سیستم تحریک می‌پردازیم.
پیشینه و سوابق:
وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون است، بعلاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد[۱].
برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده است به فکر تغییر سیستم و اصلاح وارتقاء آن‌ها بیفتیم[۲].