این دوره با هدف توانمندسازی مهندسان و دانشجویان در زمینه شبیه‌سازی پیشرفته مدارهای الکترونیک قدرت با استفاده از متلب و سیمولینک طراحی شده است. پس از اتمام این دوره، شما قادر خواهید بود:

• مدل‌سازی دقیق و واقع‌بینانه المان‌های الکترونیک قدرت نظیر دیودها، ترانزیستورها (ماسفت، IGBT)، تریستورها و مدارهای کنترلی آن‌ها در سیمولینک.
• طراحی و شبیه‌سازی انواع مبدل‌های الکترونیک قدرت شامل مبدل‌های DC-DC (باک، بوست، باک-بوست)، مبدل‌های AC-DC (یکسوسازها) و مبدل‌های DC-AC (اینورترها).
• پیاده‌سازی الگوریتم‌های کنترل حلقه بسته (PID، کنترل کننده فازی، و غیره) برای بهبود عملکرد مبدل‌ها و پایداری سیستم.
• تجزیه و تحلیل نتایج شبیه‌سازی، شامل شکل‌موج‌های ولتاژ و جریان، هارمونیک‌ها و کارایی سیستم.
• عیب‌یابی و بهینه‌سازی مدارهای شبیه‌سازی شده برای دستیابی به عملکرد مطلوب.
• استفاده از بلوک‌های Power Electronics و Simscape Electrical در سیمولینک برای ساخت مدل‌های فیزیکی سیستم.
• توسعه مهارت‌های برنامه‌نویسی در محیط متلب برای تحلیل‌های پیشرفته و اتوماسیون فرآیندهای شبیه‌سازی.
• شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌تر مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، درایوهای موتور و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر.
• درک عمیق از رفتار دینامیکی و استاتیکی سیستم‌های الکترونیک قدرت تحت شرایط مختلف عملیاتی.

شرکت در این دوره آموزشی مزایای متعددی را برای شما به ارمغان می‌آورد که می‌تواند تأثیر چشمگیری بر مسیر حرفه‌ای و آکادمیک شما داشته باشد:

• افزایش عمق دانش فنی: درک عمیق‌تری از عملکرد و رفتار مدارهای الکترونیک قدرت در شرایط مختلف به دست می‌آورید و می‌توانید تصمیمات طراحی بهتری اتخاذ کنید.
• مهارت‌های عملی قدرتمند: به صورت عملی یاد می‌گیرید چگونه پیچیده‌ترین مسائل الکترونیک قدرت را با شبیه‌سازی حل کنید و راهکارهای نوآورانه ارائه دهید.
• افزایش اعتبار رزومه: تسلط بر متلب و سیمولینک در حوزه الکترونیک قدرت، یک مهارت بسیار ارزشمند و مورد تقاضا در صنعت و دانشگاه است که شما را از رقبا متمایز می‌کند.
• بهبود سرعت طراحی و آزمایش: قابلیت شبیه‌سازی، زمان و هزینه لازم برای نمونه‌سازی اولیه و آزمایش‌های فیزیکی را به شدت کاهش می‌دهد و امکان تکرار سریع ایده‌ها را فراهم می‌کند.
• حل چالش‌های واقعی: با توانایی تحلیل و بهینه‌سازی سیستم‌ها، قادر به مواجهه و حل مشکلات پیچیده در پروژه‌های صنعتی و تحقیقاتی خواهید بود.
• زمینه‌سازی برای نوآوری: این دانش به شما امکان می‌دهد تا ایده‌های جدید را به سرعت پیاده‌سازی و ارزیابی کنید و در زمینه تحقیق و توسعه پیشگام باشید.
• شبکه‌سازی و فرصت‌های شغلی: درک این ابزارها شما را به کاندیدای مطلوب‌تری برای موقعیت‌های شغلی مرتبط در صنایع خودرو، انرژی‌های تجدیدپذیر، الکترونیک، مخابرات و اتوماسیون تبدیل می‌کند. این مهارت‌ها در صنایع پیشرفته‌ای مانند هوش مصنوعی و رباتیک نیز کاربرد وسیعی دارند.

برای بهره‌مندی حداکثری از مطالب این دوره، توصیه می‌شود که پیش‌زمینه‌های زیر را داشته باشید. این موارد به شما کمک می‌کنند تا مفاهیم پیشرفته‌تر را سریع‌تر درک کرده و با قدرت بیشتری وارد مباحث شبیه‌سازی شوید:

• آشنایی اولیه با اصول و مبانی مدارهای الکتریکی (قانون اهم، قوانین Kirchhoff (KVL, KCL) و تحلیل مدارات پایه AC و DC).
• دانش بنیادین در زمینه الکترونیک قدرت (آشنایی با نیمه‌هادی‌های قدرت نظیر دیود، ترانزیستور، تریستور، و درک ساختار و عملکرد مبدل‌های پایه قدرت).
• درک مقدماتی از سیستم‌های کنترل (مفاهیم حلقه باز و حلقه بسته، پاسخ پله، پایداری سیستم و کنترل PID).
• آشنایی اولیه با محیط نرم‌افزار متلب (برنامه‌نویسی ساده با M-file، کار با توابع، رسم نمودارها و مدیریت متغیرها).
• (اختیاری) تجربه کار با سیمولینک، هرچند که مفاهیم پایه‌ای و نحوه کار با محیط آن در طول دوره به صورت کامل مرور خواهد شد و نیازی به دانش قبلی عمیق نیست.

بخش ۱: مقدمه‌ای بر متلب و سیمولینک برای الکترونیک قدرت

• مروری بر محیط متلب و ابزارهای مورد نیاز برای تحلیل‌های الکترونیک قدرت.
• آشنایی با محیط سیمولینک، رابط کاربری آن و نحوه ساخت مدل‌های جدید.
• کاوش در کتابخانه‌های تخصصی Simscape Electrical (به خصوص بلوک‌های Power Electronics و Specialized Power Systems).
• ساخت اولین مدل سیمولینک، اجرای شبیه‌سازی‌های پایه و مشاهده نتایج با استفاده از ابزارهایی مانند Scope.
• معرفی بلوک‌های پرکاربرد سیمولینک و نحوه اتصال آن‌ها برای ایجاد سیستم‌های پیچیده.

بخش ۲: شبیه‌سازی مبدل‌های DC-DC

• مدل‌سازی سوئیچ‌های قدرت ایده‌آل و واقعی (ماسفت، IGBT) و دیودها در سیمولینک.
• تحلیل و شبیه‌سازی مبدل‌های کاهنده (Buck Converter) شامل بررسی حالت‌های پیوسته و ناپیوسته جریان.
• تحلیل و شبیه‌سازی مبدل‌های افزاینده (Boost Converter) و کاربردهای آن در افزایش ولتاژ.
• تحلیل و شبیه‌سازی مبدل‌های باک-بوست (Buck-Boost Converter) با قابلیت کاهندگی و افزایندگی ولتاژ.
• طراحی و پیاده‌سازی حلقه‌های کنترلی ولتاژ و جریان برای مبدل‌های DC-DC به منظور بهبود پایداری و رگولاسیون خروجی.
• بررسی اثرات پارامترهای مدار بر عملکرد مبدل‌ها و بهینه‌سازی آن‌ها.

بخش ۳: شبیه‌سازی مبدل‌های AC-DC و DC-AC

• تحلیل و شبیه‌سازی یکسوسازهای کنترل نشده (دیودی) تک فاز و سه فاز و بررسی شکل‌موج‌های خروجی.
• مدل‌سازی و شبیه‌سازی یکسوسازهای کنترل شده (تریستوری) تک فاز و سه فاز با قابلیت کنترل زاویه آتش.
• مدل‌سازی مبدل‌های DC-AC (اینورترها) شامل اینورترهای تک فاز H-Bridge و سه فاز.
• بررسی دقیق روش‌های مدولاسیون عرض پالس (PWM) شامل SPWM, SVPWM و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها برای کنترل اینورترها.
• طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های کنترل فرکانس و ولتاژ خروجی اینورترها برای کاربردهای مختلف.
• تحلیل محتوای هارمونیکی خروجی اینورترها و روش‌های کاهش آن.

بخش ۴: شبیه‌سازی درایوهای موتور و کاربردهای پیشرفته

• مدل‌سازی موتورهای DC و AC (موتورهای القایی و سنکرون) در محیط سیمولینک.
• طراحی و شبیه‌سازی درایوهای موتور با استفاده از مبدل‌های قدرت برای کنترل سرعت، گشتاور و موقعیت.
• مقدمه‌ای بر شبیه‌سازی سیستم‌های متصل به شبکه (Grid-connected systems) و مباحث مربوط به تزریق توان.
• بررسی پدیده‌های هارمونیکی در سیستم‌های قدرت و روش‌های فیلترینگ فعال و پسیو برای کاهش آن‌ها.
• شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌تر نظیر سیستم‌های فتوولتائیک، توربین‌های بادی و سیستم‌های ذخیره انرژی متصل به شبکه.

بخش ۵: تحلیل نتایج و بهینه‌سازی

• آشنایی کامل با ابزارهای تحلیل نتایج در سیمولینک (مانند Scope, Display, From/To Workspace) و Powergui برای تحلیل‌های هارمونیکی و FFT.
• بررسی کارایی و تلفات (هدایتی و سوئیچینگ) در مبدل‌های قدرت و روش‌های محاسبه آن‌ها.
• تکنیک‌های عیب‌یابی و رفع اشکال در مدل‌های شبیه‌سازی پیچیده و شناسایی منابع خطا.
• استفاده از محیط متلب برای پردازش داده‌های خروجی شبیه‌سازی، رسم نمودارهای پیشرفته و تحلیل آماری.
• مقدمه‌ای بر بهینه‌سازی پارامترها در سیمولینک با استفاده از ابزارهایی مانند Response Optimizer و Design Optimization.
• نکات پیشرفته در مدل‌سازی برای دقت و سرعت شبیه‌سازی.

این دوره بر یادگیری عملی و حل مسائل واقعی تأکید دارد. در طول دوره، شما با مجموعه‌ای از مثال‌های عملی و پروژه‌های کوچک آشنا خواهید شد که به درک عمیق‌تر مفاهیم کمک می‌کند و توانایی شما را در مواجهه با چالش‌های عملی افزایش می‌دهد. برخی از این مثال‌ها عبارتند از:

• شبیه‌سازی یک مبدل DC-DC بوست با کنترل ولتاژ خروجی برای کاربرد در پنل‌های خورشیدی و ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT).
• طراحی و شبیه‌سازی یک اینورتر تک فاز H-Bridge با استفاده از مدولاسیون PWM برای تولید ولتاژ AC سینوسی پایدار.
• تحلیل پاسخ دینامیکی یک درایو موتور DC با استفاده از یک مبدل نیمه‌هادی و کنترل حلقه بسته سرعت.
• بررسی اثرات هارمونیکی یکسوسازهای سه فاز صنعتی و راهکارهای کاهش آن‌ها با استفاده از فیلترهای اکتیو.
• شبیه‌سازی یک سیستم شارژر باتری برای خودروهای الکتریکی شامل مبدل‌های دوطرفه و الگوریتم‌های شارژ.
• مدل‌سازی سیستم‌های تولید انرژی بادی کوچک و اتصال آن به شبکه توزیع، همراه با کنترل توان تزریقی.
• شبیه‌سازی یک منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) با رگولاسیون دقیق ولتاژ خروجی.
• طراحی و تحلیل یک سیستم UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) با استفاده از اینورتر و مبدل‌های DC-DC.

این مثال‌ها به شما کمک می‌کنند تا مهارت‌های خود را در محیط شبیه‌سازی تقویت کرده و برای انجام پروژه‌های پیچیده‌تر و چالش‌های مهندسی واقعی آماده شوید.