وبلاگ

پیشرفت سریع تکنولوژی ارتباطات و محیط انتقال تار نوری، ارسال انواع مختلف اطلاعات را به راحتی امکان پذیر کرده است. به طوری که امروزه شبکه های ارتباطی باند وسیع قادرند سرویس های مجتمع شامل داده، صوت و تصویر را با کیفیت مناسب ارسال نمایند. بررسی بخش کوچکی از سیستم های مخابراتی تار نوری موضوع بحث این پایان نامه می باشد. در این پروژه تحلیل دقیق توری پراشی سطح برجسته باینری و نحوه استفاده از آن به عنوان مالتی پلکس کننده و دی مالتی پلکس کننده نوری مورد بررسی قرار گرفته است. در این زمینه نخست تئوری های مختلف به اختصار بررسی و سپس تئوری دقیق براساس معادلات موج تزویج شده شرح داده می شود.
در این پایان نامه نرم افزاری نوشته شده است که آنالیز دقیق توری های پراشی سطح برجسته باینری را به روش تئوری موج تزویج شده انجام می دهد. بررسی حساسیت توری های باینری نسبت به پارامترهای مختلف و موج ورودی از موارد مهم آنالیز توری می باشد که مورد بحث قرار گرفته است. از آنالیز حساسیت توری باینری در طراحی مالتی پلکس کننده و دی مالتی پلکس کننده نوری استفاده شده است. در این زمینه دو ساختار مختلف براساس توری پراشی سطح برجسته باینری در حالت بازتابی و انتقالی طراحی، و نحوه قرار گرفتن توری ها در این ساختارها تعیین گردیده است.
فصل اول: کلیات

1-1- پیشگفتار

ارائه روش های متنوع ارسال اطلاعات براساس تکنولوژی تار نوری با پهنای باند وسیع از موضوع مهم در سیستم های ارتباطی به شمار می رود. در این سیستم ها جهت استفاده بهینه از ظرفیت کانال انتقال، عمل مالتی پلکس و دی مالتی پلکس کردن سیگنال ها صورت می گیرد. مالتی پلکس کردن به ترکیب سیگنال های مربوط به کانال های مختلف موجود در فرستنده بر روی یک خط انتقال گفته می شود و عمل دی مالتی پلکس، جدا کردن سیگنال های مربوط به کانال های متفاوت در گیرنده را بر عهده دارد. استفاده از این دو روش در ارسال و دریافت اطلاعات ظرفیت سیستم را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. روش های مختلفی برای این کار موجود است که از جمله آنها می توان به مالتی پلکس های تقسیم زمانی، تقسیم فرکانسی و تقسیم طول موجی اشاره کرد.
شبکه های مبتنی بر مالتی پلکس تقسیم طول موجی موسوم به شبکه های WDM و DWDM بحث اصلی این پایان نامه را تشکیل می دهد که جزئیات آن در فصل های آینده مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از مهمترین قسمت های این شبکه می توان به مالتی پلکس کننده و دی مالتی پلکس کننده اشاره کرد. در این سیستم ها روش های مختلفی جهت انجام عمل مالتی پلکسینگ به کار می رود. از جمله این روش ها می توان به استفاده از کاپلرهای جهت دار، توری های پراشی، تداخل سنج های فابری – پرو و ماخ – زندر، فیلترهای نوری و توری های آرایه موجبری اشاره کرد. در این پایان نامه نحوه استفاده از توری های پراشی و مخصوصا توری پراشی سطح برجسته باینری در طراحی مالتی پلکس کننده ها و دی مالتی پلکس کننده های نوری مورد بررسی قرار گرفته است.
2-1- هدف و روش کار
هدف اصلی این پایان نامه تهیه بسته نرم افزاری برای آنالیز دقیق توری های پراشی سطح برجسته باینری و استفاده از آن در طراحی مالتی پلکس کننده و دی مالتی پلکس کننده نوری می باشد. آنالیز توری به روش تحلیل دقیق موج تزویج شده (RCWA) که توسط گیلرد و محرم در سال 1995 میلادی ارائه شده است، صورت گرفته که در مورد آن و توری مورد نظر در فصل بعد بحث خواهیم کرد. بخش هایی از نرم افزار مذکور به تحلیل حساسیت توری باینری نسبت به پارامترهای مختلف توری و نور ورودی اختصاص دارد که با استفاده از آن می توان مقادیر بهینه پارامترها را برای استفاده توری در طراحی مورد نظر به دست آورد. در نهایت روش به کار بردن توری سطح برجسته باینری در مالتی پلکس کننده ها و دی مالتی پلکس کننده های نوری در هر دو حالت بازتابی و انتقالی ارائه شده است.

مسائل پایداری، پیوستگی عمیقی با موضوعات قابلیت اطمینان، برنامه ریزی، بهینه سازی و حتی کیفیت توان در سیستم قدرت دارند. مسئله پایداری دارای جنبه های مختلفی است که از این میان، ناپایداری ولتاژ به عنوان یک معضل نسبتا جدید، گریبان گیر سیستم های قدرت امروزی است و از آنجا که وجود اغتشاشات، به خاطر خطای انسانی یا عوامل طبیعی، یک واقعیت اجتناب ناپذیر است، بروز ناپایداری ولتاژ ناشی از یک اغتشاش اولیه، باعث خاموشی های متعددی در شبکه های کشورهای مختلف شده است.
وقوع چند خاموشی وسیع در آمریکا و اروپا از جمله این وقایع است. در 14 آگوست 2003 (اواسط مرداد) یک حادثه خروج متوالی تجهیزات انتقال و تولید در سیستم به هم پیوسته شرق آمریکای شمالی منجر به خاموشی بیشتر بخش های ایالت نیویورک و قسمت هایی از پنسیلوانیا، اوهایو، میشیگان و انتاریوی کانادا شد. این خاموشی آمریکایی – کانادایی، تقریبا 50 میلیون نفر را در 8 ایالت آمریکا و 2 استان کانادا تحت تاثیر قرار داد. 63 گیگاوات بار قطع شد که تقریبا 11 درصد کل بار تأمین شده در این سیستم است. حین این اتفاق، 400 خط انتقال و 531 واحد تولیدی در 261 نیروگاه قطع شدند. بررسی های بعدی نشان داد این حادثه از نوع ناپایداری ولتاژ بوده است. ساعاتی قبل از وقوع این حادثه، مشکل تامین توان راکتیو در بعضی مناطق به وجود آمده بود.
نرم افزارهای تخمین حالت و آنالیز بلادرنگ پیشامد، اطلاعات کافی از حوادث در حال وقوع فراهم می کنند و ارزیابی «هشدار زود هنگام» را انجام می دهند. این نرم افزارها قبل از حادثه فوق و در طی آن دچار مشکل بودند.
تولید بادی را می توان به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده دانست. تولید پراکنده به تمام واحدهای تولید با حداکثر ظرفیت 50 تا 100 مگاوات گفته می شود که معمولا به شبکه توزیع متصلند و به طور مرکزی برنامه ریزی یا توزیع نمی شوند.
گزارشات اخیر حاکی از این است که تولید بادی در دنیا در سال های اخیر سریع ترین رشد را در بین منابع تولید برق تجربه می کند. سیستم انتقال دانمارک غربی یک مورد واقعی از یک سیستم قدرت بادی بزرگ است.
در ایران نیز با گسترش بازار برق و وجود مناطق بادخیز مناسب و سند چشم انداز 20 ساله توسعه کشور، الحاق مزارع باد بیشتر دور از انتظار نیست و هم اکنون بخش خصوصی برای احداث چند نیروگاه بادی اقدام کرده است. در سال 2008، 17 مگاوات به ظرفیت نصب شده

 کشورمان اضافه شده و مجموعا به 85 مگاوات در انتهای سال رسیده است.

هدف این پروژه بررسی تاثیر نیروگاه های بادی بر حد بارپذیری و پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم قدرت و راهکارهای مختلف موجود برای بهبود مشکلات ناشی از آنها و تاثیر عوامل مختلف مثل پارامترهای کنترل و نوع و محل نصب تجهیزات پشتیبانی توان راکتیو است. هرچند تمرکز اصلی بر روی مسائل مربوط به توربین های سرعت ثابت است، اما از مزایای توربین های نسل جدید که مجهز به ادوات الکترونیک قدرت هستند، نیز استفاده شده است.
ریشه مشکلات ناشی از نیروگاه های بادی را می توان در چند دسته قرار داد. اول متغیر و غیرقابل پیش بینی بودن سرعت باد، دوم ناتوانی نیروگاه های باد در تأمین توان راکتیو و سوم قرار گرفتن مزارع باد در قسمت های ضعیف شبکه و دور از مراکز بار.
در فصل اول، مسئله پایداری ولتاژ به همراه علل و راه حل های آن مطالعه شده و زمینه هایی که اخیرا در مراجع مورد توجه قرار گرفته معرفی شده است.
در فصل دوم، انواع توربین های باد و مشکلات مربوط به آنها از منظر شبکه و از منظر توربین مورد توجه قرار گرفته است و راه حل های موجود معرفی شده در مراجع، ارائه شده است.
فصل سوم، به توصیف ادوات FACTS به عنوان جبران سازهای دینامیک پرداخته و سیستم های ذخیره انرژی را به عنوان زیر شاخه ای از این تجهیزات معرفی کرده است.
در فصل چهارم، با هدف کشف تأثیر کیفیت اتصال به شبکه بر کار یک ژنراتور القایی و برای درک عمیق عملکرد یک ماشین القایی، منحنی های تغییرات کمیات مختلف الکتریکی نسبت به لغزش در شرایط متفاوت رسم شده است.
در فصل پنجم با ارائه نتایج مطالعه استاتیک و شبیه سازی حوزه زمان، انواع روش های موجود برای ارتقای پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم ضعیف، با یک مزرعه باد سرعت ثابت موجود، مورد بحث قرار گرفته و یک تکنیک جدید و مقرون به صرفه با تکیه بر استانداردهای بروز شده سیستم های دارای تولید بادی، ارائه شده است.
نهایتا در فصل ششم به کمک نتایج شبیه سازی به نتیجه گیری پرداخته شده است.

:

به طور خلاصه منابع تولید پراکنده (Dispersed-Generation) را می توان به عنوان منابع تولید توان الکتریکی که به شبکه های فوق توزیع و یا توزیع و یا به مصرف کننده های محلی متصل می شود تعریف کرد. این نیروگاهها عموماً ظرفیت تولید کمی به نسبت به ژنراتورهای بزرگ متصل به شبکه دارند. ولی به دلیل مزایا و کاربردهای خاص خود مورد توجه واقع شده است. در سالهای اخیر که تحولی در ساختار صنعت برق صورت گرفته و باعث شده است که کم کم سیستم های قدرت از ساختار سنتی به ساختار جدید با مالکیت خصوصی روی آورند اهمیت این گونه تولید به دلایل مختلفی از جمله زمان نصب و بهره برداری کوتاه هزینه نصب کم و راندمان بالا و… بیشتر شده است.

تحقیقات انجام گرفته به وسیله مؤسسه EPRI نشان می دهد که تا سال 2010 ، نزدیک به 25 درصد از تولیدات برق، توسط نیروگاههای تولید پراکنده انجام خواهند گرفت که این رقم طبق تحقیقات Natural Gas Faundation تا 30 درصد نیز پیش بینی شده است.
وزارت انرژی آمریکا (Department of Energy)، تولید پراکنده را استراتژی قرن 21 می داند و این براهمیت این مسأله می افزاید منابع تولید پراکنده عمدتاً به شبکه های توزیع و یا فوق توزیع متصل می شوند و از آنجایی که این شبکه ها بصورت شعاعی هستند و کل شبکه بعد از پست فوق توزیع به عنوان یک مدار غیرفعال در نظر گرفته شده است. و در طراحی، امکان اتصال یک ژنراتور یا مولد در نظر گرفته نشده است. و همزمان با نصب واحدهای تولیدی کوچک (تولید پراکنده)، این شبکه ها به شبکه های فعال تبدیل می شوند، لذا نصب تولیدات پراکنده در سمت بار یا در طول فیدر فشار متوسط، تأثیر قابل توجهی بر توان عبوری، ولتاژ نقاط مختلف و… خواهد داشت. این تأثیرات می تواند در جهت بهبود وضعیت شبکه و یا عکس آن باشد و بنابراین باید قبل از نصب تآثیر آن را بر روی پروفیل ولتاژ- جریان خطوط- جریان اتصال کوتاه – قابلیت اطمینان پایداری گذرای سیستم، حفاظت سیستم، پایداری دینامیکی و… بررسی نمود.
همانطور که می دانید، هر سیستمی در کنار مزایای خود معایبی هم دارد و شبکه تولید پراکنده هم از این قاعده مستثنی نیست و از آنجایی که کشورهای جهان و نیز کشور ما، بسوی این گونه تولیدات پیش می روند، بررسی معایب و مزایای این سیستم می تواند مفید واقع شود.

:
كنترل امروزه یكی از پركاربردترین علوم در زمینه های صنعتی، پژوهشی نظامی و… می باشد. براین اساس انواع كنترل كننده های مختلف با كاربردهای مختلف و كارایی های متفاوت طراحی و تولید شده اند،كه هر كدام از این كنترل كننده ها در یك زمینه خاص مورد استفاده وسیع دارند. مهمترین و عملی ترین كنترل كننده های مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی بدون شك كنترل كننده های PID هستند. این كنترل كننده ها عملكرد بسیار مهمی دارند بعضی آنها كنترل فیدبك ایجاد می كنند و سعی می كنند با پیروی از مقادیر مرجع، یك سیگنال كنترلی كه متناسب با اختلاف بین مرجع و خروجی سیستم است تولید كنند. این كنترل كننده دارای سه قسمت تناسبی، انتگرالگیر، مشتق گیر می باشند كه هر قسمت عملیات مربوط به خود را انجام می دهد.
فصل اول
موتورهای DC و كنترل آنها
در این فصل به دلیل آنكه بحث اصلی سمینار در مورد موتورهای DC می باشد در موتور اعمال كنترل كه بر روی موتورهای DC انجام می شود بحث می كنیم.
1-1- روابط موتور DC
مدار معادل آرمیچر در شكل زیر نشان داده شده است.
در این مدار معادل داریم:

Va: ولتاژ اعمال شده به طرف پایانه های آرمیچر

Ia: جریان آرمیچر
Ra: مقاومت آرمیچر
Ea: ولتاژ القا شده در سیم پیچ آرمیچر (نیروی ضد محركه)
با توجه به شكل بالا داریم:
Va=Ea + Ra.Ia
اگر شار حاصله توسط هر قطب استاتور φf باشد در این صورت نیروی ضد محركه Ea از رابطه زیر محاسبه می شود.
Ea =kI .φf.w
كه در این رابطه w سرعت محور موتور است.
در لحظه راه اندازی كه موتور در حال سكون است Ea صفر است لذا طبق رابطه (1) جریان آرمیچر در لحظه راه اندازی بسیار زیاد است (Ra كوچك است) و ممكن است باعث سوختن سیم پیچ آرمیچر گردد. لذا در راه اندازی موتورهای DC باید از روش های خاصی استفاده كرد كه به موتور ضربه وارد نشود.

در سال های اخیر، ایده مواد مرکبی که دارای نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی منفی در فرکانس های معمول هستند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پر واضح است که پاسخ یک سیستم، در حضور میدان الکترومغناطیسی، تا حدود زیادی به وسیله خواص مواد تشکیل دهنده آن محیط مشخص می گردد. در این مجال، تلاش شده است که این ویژگی ها به وسیله پارامترهای ماکروسکوپیک، یعنی نفوذپذیری الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی u توصیف شوند.

در حالی که اغلب، یک ماده با چندین مقدار ثابت نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی (مستقل از فرکانس) توصیف می شوند. ولی در حقیقت

 ویژگی های مواد دارای وابستگی فرکانسی می باشند. انواع مختلفی از مدل ها برای توصیف پاسخ فرکانسی مواد وجود دارد. با در نظر گرفتن اینکه در یک محیط میدان الکتریکی غالب است یا میدان مغناطیسی، این مدل ها به چندین گروه تقسیم می شوند. اگر میدان مغناطیسی از میدان الکتریکی کوچکتر باشد به گونه ای که سیستم جهت تاثیر میدان الکتریکی قرار گیرد، حساسیت الکتریکی مدل را به سمت نفوذپذیری الکتریکی آن ماده سوق می دهد. حال اگر میدان الکتریکی از میدان مغناطیسی کوچکتر باشد، حساسیت مغناطیسی غالب بوده و نتیجه آن نفوذپذیری مغناطیسی است.

فصل اول به معرفی و تاریخچه تئوری های اصلی در فرامواد اختصاص دارد. در این فصل به تقسیم بندی مواد پرداخته می شود.
در فصل دوم قواعد کلی در مدل ساختارهای EBG ارائه شده است.
در فصل سوم به ساخت، آزمایش و کاربردهای ساختار EBG پرداخته می شود. در این قسمت روش های مختلف ساخت بررسی می شوند.
فصل چهارم بررسی مواد موثر بر EBG را شامل می شود. در این فصل کاربردهای آنتنی این دسته از مواد تحقیق شده است.
در فصل پنجم به کاربردهای آنتن های شامل فرامواد پرداخته می شود.
فصل ششم نیز به بررسی استفاده از فرامواد در خطوط انتقال اختصاص دارد.