دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان

دانشكده فنی و مهندسی

پایان ‌نامه جهت دریافت درجه كارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق قدرت

موضوع

شبیه سازی و کنترل یک سیستم تولید توان ترکیبی پیل سوختی/باطری/ ابر خازن به منظور تغذیه یك موتور الکتریکی جریان مستقیم

استاد راهنما

جناب آقای دکتر حاجی زاده

استاد مشاور

جناب آقای دکتر حاجی زاده

یک مطلب دیگر :

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
در این پایان نامه یك سیستم تركیبی تولید توان با استفاده از پیل سوختی/باتری/ابرخازن برای تغذیه یك خودوری برقی سبك با سیستم درایو موتور الكتریكی تحریك مستقل مورد مطالعه و شبیه سازی قرار گرفت. سیستم خودروی برقی از یک سیستم پیش خور و کنترلی، منابع چندگانه، واحد کنترل قدرت و سیستم مدیریت انرژی، ماشین DC تحریک مستقل و بار خودروی برقی تشکیل شده است. مرجع سرعت سیستم مطابق درایو ECE-47 انتخاب شده است. بعبارتی یک مدل شامل چند منبع انرژی، مبتنی بر قواعد منطقی، الگوریتم کنترلی و سیستم ذخیره انرژی برای یک خودروی برقی سه چرخ سبک ارائه گردیده است. ویژگی اصلی خودروی برقی سبک از استراتژی کنترلی آن نشات می گیرد که سیستم مدیریت انرژی را برای باتری، پیل سوختی و ابرخازن تحت بار های مختلف پشتیبانی می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم کنترلی می تواند بصورت کاملاً برنامه ریزی شده، سیستم چند منبعی را مدیریت کند. کاربرد مهم سیستم مدیریت انرژی، مصالحه بین ذخیره سازی سوخت به همراه یک رانندگی پاک و همچنین کمک به موتور و باتری از نظر هزینه است. در این پایان نامه در سیستم كنترل قدرت از كنترلرهای تناسبی-انتگرالی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان داده است كه استفاده از كنترلرهای فازی در مقابل كنترلرهای بهره ثابت تناسبی-انتگرالی، قابلیت سیستم مورد مطالعه را در پیگیری سرعت مرجع بیشتر افزایش می دهد. كنترلرهای فازی نسبت به كنترلرهای تناسبی-انتگرالی كه در مقابل نوسانات سرعت پارامترهای آن ها ثابت می باشد، پارامترهای خود را به روز كرده كه به این كنترلرها خودتنظیم گفته می شود. بنابراین در برابر تغییرات سرعت عملكرد بهتری از خود نشان می دهند.
كلمات كلیدی: سیستم تركیبی تولید توان، باتری، پیل سوختی، ابر خازن، الگوریتم كنترلی سیستم مدیریت انرژی، كنترلر فازی
1-1 مقدمه
صنعت حمل و نقل و ترابری جز صنایعی است كه همیشه مورد توجه متخصصین و صنعتگران می باشد. دانشمندان همیشه در این تلاش بوده اند تا خودروهایی تولید كنند كه نسبت به خودروهای معمولی، عملكرد بهتر، مصرف سوخت پایین تر و آلودگی كمتری داشته باشند. در این راستا تلاش قابل توجهی در جهت ارتقای كیفیت سوخت های مصرفی در خودرو ها از بنزینی به صورت های دیگر انجام پذیرفته است. بعنوان مثال تحقیقات گسترده ای در مورد سوخت های هیدروژنی و پیل های سوختی^[1] انجام شده است. اما به دلیل هزینه تولید بالا و همچنین مشكلات ناشی از ماهیت این نوع سوخت ها (اشتعال پذیری بالا و شرایط ذخیره سازی دشوار) مصرف آن ها بصورت فراگیر امكانپذیر نشده است ]1[.
امروزه استفاده از خودروهای الكتریكی كه در آن ها موتور الكتریكی به تنهایی نیروی پیشران را تولید می كند مرسوم نشده است. اولین عامل هزینه بسیار بالای تولید این خودروها می باشد كه باعث افزایش قیمت آن ها می گردد. علاوه بر این این خودروها به ازای هر بار شارژ شدن مسافت كمی را طی می كنند. از طرف دیگر مدت زمان لازم برای شارژ باطری در این خودروها بسیار زیاد است كه استفاده از این خودرو ها را نسبت به خودروهای احتراقی محدود نموده است ]1[.
بر طبق آمار بدست آمده در سال 1980، حدود 30 در صد از كل آلودگی كربنی تولید شده در ایالات متحده در اثر استفاده از موتورهای احتراقی^[2] بوده كه این میزان در سال 2000 به 40 درصد افزایش پیدا كرده است. یك موتور احتراقی معمولا در بهترین شرایط، بازدهی در حدود 32 درصد دارد. در حالت عادی، بازده موتور احتراقی معمولی در شهر حدود 18 درصد و در بزرگراه ها حدود 26 درصد است ]2[. یكی از راهكارهایی كه برای بالا بردن بازده موتورهای احتراقی بكار میرود پایین آوردن مصرف سوخت آن ها می باشد. به این صورت آلودگی خودروها را نیز می توان كاهش داد.
از معایب خودروهای احتراقی می توان به موارد زیر اشاره كرد ]2[:

• اندازه موتور احتراقی بگونه ای است كه بتوانند قدرت لازم جهت شتاب گیری مطلوب را برای خودرو فراهم كنند. لذا این موتورها معمولا حجیم و سنگین هستند.
• راندمان حرارتی این موتورها بستگی زیادی به نقطه كار آن ها دارد و دائما در طول حركت اتومبیل بسته به شرایط تغییر می كند. بعلاوه چون این موتورها باید بگونه ای طراحی شوند كه پاسخگوی نیاز خودرو در هنگام شتاب گیری باشند، در مواقع عادی راندمان بسیار پایینی دارند.