انجام پایان نامه و پروپوزال و شبیه سازی مقالات
انجام پایان نامه و پروپوزال و شبیه سازی مقالات

انجام پایان نامه و پروپوزال و شبیه سازی مقالات

سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی

شماره تماس تلگرام واتس اپ   09906118613


سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی امروزه بطور فزاینده ای رو به افزایش است زیرا هر چه می گذرد بیشتر از پیش شاهد ورود حوزه الکترونیک به تمامی ابعاد زندگیمان هستیم. لذا نیاز به طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی هر روز پر رنگتر از قبل می شود. ایده هایی که در سر دارید نیاز به طراحی و ساخت مدار الکترونیکی دارد. بخشی از طرح ممکن است نیاز به سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی داشته باشد، بخشی نیاز به طراحی نرم افزار و برنامه نویسی و بخشی هم ممکن است نیاز به طراحی مکانیکی داشته باشد.

برای طراحی هر قسمت باید به متخصص مربوط به آن مراجعه کنید و تمامی این قسمت ها را با هم هماهنگ کنید تا بالاخره  بتوانید محصول نهایی را بسازید. جینارالکترونیک با گردآوری مهندسین جوان و با تجربه در صنعت دانش برق، الکترونیک، نرم افزار و مکانیک را در اختیار گرفته تا نیاز شما را برای سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی بر طرف کند.

در صورتی که در فعالیت های خود ایده ای دارید که با سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی به کارشناسانی با تجربه و حرفه ای نیاز دارید، و یا به دنبال طراح بردهای الکترونیکی هستید که بتواند ایده الکترونیکی شما را با رعایت اصول استاندارد طراحی پیاده سازی نماید، و یا نیاز به پیاده سازی نرم افزار خاصی دارید، طراحی عملی بر مبنای نرم افزار مدار الکترونیکی و همچنین ساخت آن را به ما بسپارید.

اگر ایده ای دارید و می خواهید سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی خود را به کارشناسان متبحر بسپارید،
اگر می خواهید از ایده خود یک نمونه مهندسی اولیه بسازید،
اگر می خواهید ایده خود را به یک محصول آماده فروش در بازار تبدیل کنید،
اگر برای ایده های الکترونیکی خود به طراحی مدار خاصی نیاز دارید،
اگر برای نمونه سازی ایده الکترونیکی خود نیاز به طراحی دارید،
اگر نیاز به صنعتی سازی ایده و طرح الکترونیکی خود دارید،

شرکت مهندسی جینار الکترونیک از ابتدا تا انتها در کنار شماست. شرکت جینار الکترونیک قادر است تا پس از بررسی درخواست شما در صورت امکان مدار مورد نیاز شما را با دقت و کیفیت بالا طراحی نماید. و سپس یک نمونه مهندسی از ایده الکترونیکی شما بسازد.

سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی - طراحی و ساخت مدار الکترونیکی

سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی

شرکت مهندسی جینار الکترونیک ابتدا با بررسی دقیق ایده الکترونیکی شما، قبل از طراحی و ساخت مدار الکترونیکی شما، ابتدا به انتخاب قطعات اصلی می پردازد. قطعاتی مانند: میکروکنترلر یا میکرو پروسسور (انواع آی سی)، سنسورها، صفحه نمایش، کانکتورها و… این قطعات در عملکرد و قیمت نهایی محصول تاثیر گذار هستند.

فرایند طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی می تواند دامنه وسیعی از قطعات همچون طراحی سیستم های الکترونیکی پیچیده، میکروکترلر، سنسورها، ترانزیستورها، خازن، سلف و ترانسها، و یا مدارهای مجتمع را در بر بگیرد.

چنانچه نیاز به هرگونه طراحی سخت افزاری و نرم افزاری باشد، کارشناسان شرکت مهندسی جینار الکترونیک با دقت بالا این مهم را انجام می دهند. برنامه نویسی نرم افزاری با استفاده از میکروکنترلرهای خانواده ARM صورت می پذیرد.

پس از انتخاب و تکمیل قطعات الکترونیکی، قدم بعد در طراحی و ساخت مدار الکترونیکی صنعتی ، طراحی شماتیک مدار است. شماتیک مدار در واقع نقشه فنی ساخت یک برد pcb است. شماتیک مدار طریقه اتصال تمام قطعات از آی سی ها تا ساده ترین قطعات مثل مقاومت ها را نشان می دهد.

کارشناسان ما پس از طراحی شماتیک مدار، مراحل طراحی برد مدار چاپی به کمک نرم افزار altium designer را انجام می دهند. مدار طراحی شده بعد از تست و تایید نهایی کمیّت و کیفیت مورد نظر مشتری، توسط کارشناسان وارد مرحله تولید PCB می شود و برد مدار چاپی PCB مونتاژ و تست شده و دستورالعمل کار با دستگاه تهیه می گردد و سپس سفارش طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی تحویل مشتری می شود.

انتقال شماتیک به PCB در آلتیوم دیزاینر

مراحل انتقال شماتیک به PCB

مرحله اول : بررسی فوت پرینت قطعات

مرحله اول در انتقال شماتیک به محیط PCB، بررسی فوت پرینت های اختصاص داده شده به قطعات است. در مورد فوت پرینت و با مفهوم آن آشنا هستیم.

به عنوان یادآوری فوت پرینت نشان دهنده ی ابعاد قطعه و فرم قرار گیری پایه های قطعات در کناریکدیگر است که دانستن آن برای طراحی برد مدار چاپی لازم است.

معمولا قطعات پرکاربرد به صورت پیشفرض دارای فوت پرینت هستند و تنها باید از بین فوت پرینت های متعددی که توسط نرم افزار ارائه می شود، فوت پرینت مناسب را انتخاب کنیم. با توجه به این مطلب پیشنهاد می شود قبل از طراحی برد مدار چاپی، قطعاتی که می خواهیم در طراحی استفاده کنیم را خریداری کرده و با مطالعه دیتاشیت آنها، از جزئیات ابعاد و فاصله ی پایه ها به طور دقیق اطلاع حاصل کنیم.


به منظور بررسی فوت پرینت قطعات یا اختصاص فوت پرینت جدید، روش های متعددی وجود دارد. ساده ترین روش، بررسی فوت پرینت در مشخصات قطعه است. به این منظور دو بار بر روی قطعه مورد نظر کلیک می کنیم تا پنجره component properties باز شود :


شکل بالا مربوط به مشخصات آی سی 7805 است. در سمت راست پایین این پنجره، در بخشی که با شماره 1 مشخص شده است، در بخش name نام فوت پرینت تخصیص داده شده به قطعه نوشته شده است.

برای مشاهده و یا تغییر فوت پرینت دکمه edit را انتخاب می کنیم و برای اضافه کردن فوت پرینت به قطعه (در صورت نداشتن فوت پرینت به صورت پیشفرض) از دکمه Add استفاده می کنیم. با کلیک بر روی دکمه Edit ، پنجره PCB Model مطابق شکل زیر باز می شود :


در قمست پایین پنجره، فوت پرینت TO-220 که فوت پرینتی رایج و متداول است را مشاهده می کنید. این شکل را می توانید به آی سی موجود که میخواهید طراحی را با آن انجام دهید مقایسه کنید.

برای تغییر دادن فوت پرینت، گزینه Any را مطابق شکل انتخاب کرده و دکمه Browse را می زنیم، در اینصورت پنجره Browse Libraries مطابق شکل زیر باز می شود :


در این پنجره در بخش Libraries می توانید کتابخانه مورد نظر را انتخاب کنید، در اینصورت می توانید فوت پرینت های موجود در آن کتابخانه را مشاهده کرده و فوت پرینت مناسب برای قطعه خود را انتخاب کنید. همچنین در صورتی که نام فوت پرینت مورد نظر را (یا بخشی از آن را) می دانید، می توانید برای جست و جوی سریع تر در از دکمه Find استفاده کنید.  به این ترتیب، فوت پرینت همه ی قطعات را بررسی کنید و تغییرات لازم را اعمال کنید.


مرحله دوم : بررسی شناسه قطعات

 نکته بسیار مهم در مورد شناسه، منحصر به فرد بودن آن برای قطعات است، به عنوان مثال برای مقاومت ها باید شناسه ها به ترتیب برابر R1,R2R3  و یا برای خازن ها C1,C2,C3 باشد و در صورت تکراری بودن، نرم افزار این مشکل را به شما اطلاع می دهد.

مرحله سوم : کامپایل شماتیک

برای اطمینان از صحت طراحی شماتیک، بهتر است شماتیک را کامپایل کنیم.

مرحله چهارم: بازبینی شماتیک

این مرحله غیر رسمی به عنوان پیشنهاد است که حتما قبل از انتقال شماتیک به PCB ، شماتیک خود را از نظر اتصالات، پایه قطعات و… بررسی کنید، زیرا در صورت وجود خطا در طراحی شماتیک، در مرحله طراحی برد مدار چاپی متوجه آن نخواهید شد و در نهایت با ساخت مدار متوجه آن خواهید شد!

مرحله پنجم (نهایی) : انتقال شماتیک به PCB

برای انتقال شماتیک به محیط طراحی برد مدار چاپی،  ابتدا فایل مربوط به PCB و پروژه را می سازیم و فایل شماتیک و PCB را درون پروژه قرار می دهیم و همه ی فایل ها را در مکانی مناسب save می کنیم. سپس از منوی Design در محیط شماتیک، گزینه Update PCB… را مطابق شکل انتخاب می کنیم :



پنجره Engineering change order مطابق شکل زیر باز می شود:


این پنجره نکات زیادی دارد که در جلسه بعدی در مورد آن توضیح می دهیم. در این قسمت، کافی است گزینه Execute Change را انتخاب کنید. در اینصورت به صورت خودکار به محیط PCB منتقل می شویم.



شبیه سازی اینورتر سه فاز در سیمولینک

توپولوژی اینورتر سه فاز از ۳ پا تشکیل شده است.

هر پا شامل سوئیچ در موقعیت بالا یا پایین می باشد. هشت تنظیم سوئیچینگ احتمالی منجر به ۶ بردار فضای ولتاژ فعال و ۲ بردار صفر می شود.

این انیمیشن ترتیب توالی خاصی از ۸ حالت را نشان می دهد که در آن ناقلین فعال در مراحل ۶۰o گسسته می چرخند.

https://prozhekadeh.ir/wp-content/uploads/edd/2020/04/inv3pha2s.jpg

شبیه سازی شده سیستم 14 باسه استاندارد در نرم افزار دیگسایلنت

​انجام پروژه و شبیه سازی دیگسایلنت  شماره تماس، واتس اپ تلگرام 09906118613

در این فایل شبکه برق قدرت 14 باسه استاندارد IEEE که در نرم افزار Digsilent شبیه سازی شده است، برای استفاده آماده شده است. این نمونه فایل شیه سازی شده دقیق، کمک خوبی در آموزش نرم افزار خواهد کرد.

DIgSILENT PowerFactory یکی از قوی‌ترین نرم افزار‌ها در زمینه شبکه‌های توزیع و نیروگاههای برق Power Factory DIgSILENT ( مخفف DIgital SImuLator for Electrical NeTwork ) است که یک ابزار شبیه سازی محاوره ائی برای محاسبه و تحلیل رفتار سیستمهای قدرت با اهداف طراحی و بهره برداری می‌باشد.

طراحی و توسعه این نرم افزار از سال ۱۹۷۶ توسط مهندسین و برنامه نویسان با تجربه در شرکت DIgSILENT GmbH آلمان آغاز شده است. آخرین ویرایش این نرم افزار بر اساس تجربیات موفق نسخه‌های قبل و در محیط C. ++ ایجاد گردیده است. DIgSILENT در عین اینکه میتواند بعنوان یک ابزار محاسباتی قوی برای سیستم‌های قدرت در مقیاس بزرگ استفاده شود همچنین بعنوان یک ابزار جیبی برای حل مسائل برق استفاده میگردد.

الگوریتم و تکنیک‌های مدلسازی این نرم افزار مطمئن و قابل انعطاف می‌باشد بگونه‌ای که قادر است طیف وسیعی از رفتارهای سیستم قدرت را در حالتهای ماندگار و یا گذرا شبیه سازی و محاسبه نماید.یک نمونه فایل شیه سازی شده، کمک بسیاری در آموزش نرم افزار خواهد کرد. بسیاری از دانشجویان به دنبال یک نمونه شبکه قدرت شبیه سازی شده در این نرم افزار هستند.  ما در اینجا یک فایل شبیه سازی شده صحیح از شبکه ۱۴ باسه استاندارد IEEE را قرار داده ایم. فرمت این نرم فایل به صورت pfd می‌باشد. این فایل را می توانیدتوسط نرم افزار ورژن ۱۵. ۱. ۶ به بعد باز کنید

منابع ایجاد هارمونیک و تاثیر هارمونیک بر سیستم قدرت

 

۱-هارمونیک از گذشته‌ تا به امروز

هارمونیک یکی از عوامل تاثیرگذار بر کیفیت توان سیستم قدرت می باشد و باید بطور دقیق در برنامه ریزی سیستم منظور شود. در نخستین سال‌ها، الکتریسیته به شکل مستقیم (DC) مورد استفاده قرار می‌گرفت که نمونه بارز آن باتری‌های الکتروشیمیایی بودند که در تلگراف کاربرد وسیعی داشتند. در اولین نیروگاه برق که در سال ۱۸۸۲ میلادی توسط توماس ادیسون در شهر نیویورک احداث گردید، از ماشین بخار و دینام‌های جریان مستقیم برای تولید برق استفاده شد و نیروی حاصله به همان فرم DC از طریق کابل‌های زیر زمینی توزیع و مصرف گردید.

ادوارد اوئن در سال  ۱۸۹۸میلادی،‌ تاریخچه‌ای را در مورد هارمونیک ها در شبکه قدرت منتشر نمود. او از تجربه شهر هاتفورد امریکا در سال ۱۸۹۳ میلادی به عنوان اولین مشکل اعوجاجات  هارمونیکی یاد می‌کند، ‌و اینکه مهندسین قدرت با مشکل گرم شدن بیش  از حد یک موتور الکتریکی و خرابی عایق‌بندی آن مواجه شده بودند. شایان ذکر است که این موتور قبل از ارسال به هارتفورد در کارخانه ساخته شده و به خوبی کار کرده بود. تنها تفاوت بین شرایط آزمایش در کارخانه وشرایط کار واقعی در هارتفورد یک خط انتقال ۱۰ مایلی بود. به منظور پیدا کردن دلیل این مشکل، ‌تحلیل هارمونیکی بر روی شکل موج‌های جریان و ولتاژ خط انتقالی که موتور را تغذیه می‌کرد، ‌انجام گرفت. نتایج بدست آمده عامل گرم شدن موتور را تشدید ایجاد شده در خط انتقال ناشی از وجود هارمونیک‌ها تشخیص داد. شایان ذکر است که تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی در اروپا برخلاف امریکایی‌ها به دلیل اینکه در سیستم های انتقال خود از فرکانس‌های بالا ( مانند ۱۲۵،  ۱۳۳ یا ۱۴۰ هرتز ) استفاده  نمی‌کردند، ‌تا آن زمان با تشدید خط انتقال مواجه نشده بودند. ازدیگر تجارب هارمونیک‌ها در شبکه قدرت در آن سال‌ها می‌توان به بکارگیری یک ژنراتور سه فاز ۱۲۵هرتز با ولتاژ نامی ۸/۳ کیلو ولت اشاره نمود که توسط شرکت جنرال الکتریک برای نیروگاه طراحی شده بود. قدرتی که توسط این ژنراتور تولید می‌شد از طریق یک خط انتقال به سمت دیگر شهر هارتفورد منتقل می‌گردید و در آنجا یک موتور سنکرون را تغذیه می‌کرد. موتور سنکرون نیز به نوبه خود به عنوان محرک یک ژنراتور DC بود که قطارهای شهر را تغذیه می‌کرد. مهندسین با محاسبه اندوکتانس وخازن خط انتقال و اندوکتانس بار ‌مشاهده کردند که در فرکانس حدود ۱۶۰۰ هرتز ( هارمونیک سیزدهم فرکانس اصلی ) در خط تشدید ایجاد می‌شود. شکل موج‌های ولتاژ ژنراتور نیروگاه و موتور سنکرون دارای مولفه‌های هارمونیکی قابل توجه بودند. شاید جالب‌ترین جنبه این تحقیقات این باشد که آنها چگونه توانستند با وجود وسایل و تجهیزات بسیار ابتدایی کار خود را به اتمام برسانند. آنها به تجهیزات اندازه‌گیری مدرن مانند اسیلوسکوپ یا هارمونیک‌سنج دسترسی نداشتند. درسال ۱۸۹۳ حتی امکان دسترسی به یک ولتمتر خوب نیز وجود نداشت. اسیلوگراف‌ها هم هنوز اختراع نشده بودند و تنها وسیله‌ای که امکان استفاده از آن وجود داشت موج‌نما نام داشت که شکل موج را به صورت نقطه به نقطه از طریق قطع و وصل مرتب یک زبانه نمونه‌گیری می‌کرد. آنان موفق شدند که شکل موج‌ها را ثبت کرده وتحلیل فوریه را بر روی این شکل موج‌ها انجام دهند. طبق گزارشات موجود محاسبه هر یک از ضرایب فوریه یک ساعت طول می‌کشید. شایان ذکر است که کموتاتور موج نما با فرکانس ۴۵۰۰ هرتز اطلاعات را ثبت می‌کرد که برای فرکانس پایه ۱۲۵ هرتز ، ۳۶ نمونه در هر سیکل بدست خواهد آمد. امروزه با استفاده از هارمونیک سنج‌های دیجیتال و با به کارگیری الگوریتم‌های سریع تبدیل فوریه گسسته  می‌توان به راحتی اعوجاجات هارمونیکی را اندازه‌گیری کرد

اولین پیامد وجود عناصر غیر خطی در شبکه، بروز هارمونیک‌ها در سیستم قدرت می‌باشد، که با توجه به گسترش فزاینده استفاده از این عناصر در سیستم‌های قدرت مانند مبدل‌های الکترونیکی قدرت و راه‌اندازها (درایورهای تنظیم سرعت و ولتاژ) مقادیر هارمونیک در شکل موج‌های جریان و ولتاژ به طور چشمگیری افزایش یافته است و بنابراین اهمیت موضوع را به مراتب بیشتر از قبل حساس و آشکار نموده است. این امر منجر به تحقیقات و بررسی مسائلی در مورد هارمونیک‌ها گردید که نتایج آن به وجود آمدن نقطه نظرات متعددی در مورد کیفیت برق بود و به نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز به عنوان مهم‌ترین مسئله کیفیت برق مطرح می‌باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم‌های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایرت دارد.

بنابراین مهندسین برق با پدیده های ناشناخته زیادی روبرو هستند که برای حل مشکلات و تجزیه و تحلیل آن‌ها نیازمند ابزار و تجهیزات پیشرفته ای می‌باشند. گرچه تحلیل مسائل هارمونیکی بسیار دشوار و پیچیده است ولی خوشبختانه همه سیستم‌های قدرت دارای مشکلات هارمونیکی نیستند و فقط درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستم‌های توزیع تحت تاثیر عوامل ناشی از هارمونیک‌ها قرار می‌گیرند.

مشترکین برق در صورت وجود هارمونیک‎ها مشکلات و خسارات زیادی از شرکت‎های برق را تحمل می‎کنند. مشترکین صنعتی که از محرکه‎‎های موتور با قابلیت تنظیم سرعت، کوره‎‎های قوس الکتریکی، کوره‎‎های القایی، یکسو کننده‌ها، اینورترها، دستگاه‎‎های جوش و نظایر آن استفاده می‎‎کنند، نسبت به مسائل ناشی از اعوجاج هارمونیکی ضربه‌پذیر تر از بقیه مشترکین می‎باشند.

اعوجاج هارمونیکی یک پدیده جدید در سیستم‎های قدرت به شمار نمی‎رود. نگرانی ناشی از اعوجاج در بسیاری از دوره‎های سیستم‌ قدرت الکتریکی جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی منابع و مطالب تکنیکی دهه‎های قبل نشان می‎دهد که مقالات مختلفی در رابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیکی شناخته‎‎شده، ترانسفورماتورها بودند و اولین مشکل نیز در سیستم‎های تلفن پدید آمد. استفاده گروهی از لامپ‎های قوس الکتریک به دلیل مؤلفه‎های هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدل‎های الکترونیک قدرت در سال‎های اخیر نبوده است.

خوشبختانه در طی این سال‌ها پژوهشگران متوجه شده‌اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی گردد، به ‎‎نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تأمین نماید، احتمال ایجاد مشکلات ناشی از هارمونیک‎ها برای سیستم قدرت بسیار کم خواهد بود، گرچه این هارمونیک‎ها می‎توانند موجب مسائلی در سیستم‎های مخابراتی شوند. اغلب در سیستم‎های قدرت مشکلات زمانی بروز می‎کنند که خازن‎های موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیکی گردند. در این شرایط اغتشاشات و اعوجاجات، بسیار بیش از مقادیر معمول می‎گردند و امکان ایجاد این مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم‎های صنعتی به دلیل درجه زیادی از تشدید رخ می‎دهد.

سطوح هارمونیک‌های جریان و ولتاژ در سیستم توزیع، دائم در حال افزایش هستند. یک دلیل مهم استفاده گسترده از وسایلی است که تولید هارمونیک می‌نمایند. وسایل کنترل کننده تریستوری، نمونه ایست که در سطوح قدرت صنعتی، تجاری و خانگی در حد وسیعی مورد استفاده پیدا نموده، این وسایل برای کنترل ولتاژ، سرعت تغییر فرکانس و مدل قدرت بکار برده می‌شوند و عموماً به سبب قیمت پایین‌تر، بازده بیشتر و نگهداری ساده تر جایگزین دیگر وسایل شده‌اند. دلیل دیگر افزایش هارمونیک‌ها، ازدیاد تحریک ترانسفورماتور های توزیع است که کاربرد پذیری آن‌ها عملاً بیشتر و بیشتر می‌شود.بعنوان دلیل سوم استفاده از خازن‌های شنت را می‌توان نام برد، خازن‌ها در هیچ شرایطی تولید هارمونیک نمی‌نمایند. اما نصب خازن‌های تصحیح کننده ضریب قدرت مسائل پتانسیلی را افزایش و حضور آن‌ها در مدار القائی اساساً امکان حلقه های شبکه را برای رزونانس محلی، عمومی یا بزرگ سازی هارمونیک مهیا می‌سازد و تمایل به سوی ظرفیت بیشتر و ولتاژ بالاتر سیستم‌های توزیع در سطوح هارمونیک اثر خواهد گذاشت. پوشش‌های وسیع سیستم‌ها همراه با تمایل به سوی حلقه های شبکه طویل‌تر مدار تلفن، رویارویی با مسائل تداخل القایی اضافی را میسر خواهد ساخت. آمیختن بارهای مسکونی، تجاری و صنعتی به درجه زیاد روی همان فیدرها امکان تداخل القائی اضافی را مطرح خواهد نمود. با تغذیه کانورترهای قدرت با ظرفیت بالاتر از این فیدرها در نتیجه مقدار بیشتر منابع و جریان هارمونیک از شبکه نیرو کشیده خواهد شد.

بانک‌های خازن تصحیح کننده ضریب قدرت به تعداد زیادتر یا در اندازه بزرگ‌تر منجر به ترکیبات بیشتر پارامترهای مدار برای تولید حلقه های رزونانس می‌شوند، ایستگاه های کششی قدرت (مانند مترو، تراموا) برای ترانزیت سریع از سیستم‌های توزیع تغذیه شده، به علت آمیختن با بارهای تجاری و مسکونی عموماً سطوح هارمونیک محیطی را افزایش می‌دهند.

بیشتر صنایع آلومینیوم در فرآیند تولیدات خود از سیستم‌های DC استفاده می‌نمایند. این تأسیسات هارمونیک بالا را تولید می‌کنند. خلاصه آنکه کوچک‌ترین تردیدی باقی نمی‌گذارد که هارمونیک‌ها بدون کنترل در سیستم‌های قدرت در حال افزایش و توسعه می‌باشند.

۲- مفهوم هارمونیک

به بیان ساده می‌توان هارمونیک را چنین بیان کرد:

به دلیل وجود عواملی در سیستم، شکل موج جریان و در نتیجه شکل موج ولتاژ از حالت سینوسی خود خارج شده و با ضرایبی دارای نوسان می شود. درسال‌های اولیه هارمونیک‌ها به خاطر مصرف‌کننده‌های خطی متعادل در صنایع چندان رایج نبودند. مانند: موتورهای القایی سه فاز، گرم کننده‌ها و ….. این بارهای خطی جریان سینوسی را در فرکانسی برابر با فرکانس ولتاژ می‌کشند. بنابراین با این تجهیزات اداره کل سیستم نسبتاً با سلامتی بیشتری همراه خواهد بود. ولی پیشرفت سریع در الکترونیک صنعتی در کاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. درساده‌ترین حالت، بارهای غیرخطی شکل موج بار غیر سینوسی از شکل موج ولتاژ سینوسی به دست خواهند آمد(شکل موج جریان غیر سینوسی). پدیدآورنده‌های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC ، نرم راه اندازها می‌باشند. عناصر غیرخطی جزئی از مدار الکتریکی است که در آن ولتاژ متناسب با جریان نمی‌باشد. این بارها باعث آسیب رساندن به شکل موج ولتاژ و جریان می‌شوند. در یک عنصر خطی مانند راکتور هوایی زمانی که ولتاژ مشخصی به سر آن اعمال می‌شود جریان معینی اندازه‌گیری می‌شود که عموماً لزومی ندارد که این جریان دارای همان شکل موج ولتاژ باشد. در هر حال اگر ولتاژ دو برابر شود جریان نیز دو برابر خواهد شد و شکل موج جریان همان نوع شکل موج قبلی را خواهد داشت. این موضوع در مورد عناصر غیر خطی صادق نمی‌باشد و جریان شکل‌موج متفاوتی به خود خواهد گرفت. دو مقاومت را که دارای مشخصه V-I مطابق شکل زیر در نظر می‌گیریم. یکی از مقاومت‌ها خطی است و مشخصه V-I یک خط مستقیم است و دیگری یک مقاومت غیر خطی است. اگر یک ولتاژ سینوسی به هر دو مقاومت اعمال شود متوجه خواهیم شد که جریان در مقاومت غیر خطی تغییر شکل خواهد داد. این یک پدیده اساسی در ایجاد هارمونیک‌ها در سیستم قدرت می‌باشد.

بار غیر خطی

۳- منابع تولید هارمونیک

در این بخش سعی خواهد شد ضمن شناسائی منابع تولید هارمونیک به صورت فشرده، به اثرات زیان آور آن‌ها بر روی دستگاه‌ها و روش‌های کنترل و همچنین تقلیل آنها نیز اشاره گردد. منابع تولید هارمونیک را می‌توان به سه گروه تقسیم بندی نمود.

۱-۳- منابع وابسته به عناصر نیمه هادی

با استفاده روز افزون از عناصر نیمه هادی و المان‎‎های غیرخطی نظیر دیود، تریستور و … در شبکه‎‎های قدرت عامل جدیدی برای ایجاد هارمونیک در سیستم‎های قدرت به ‎وجود آمده است. کاربرد این عناصر را می‎توان در تجهیزات الکتریکی و سیستم‎های قدرت زیر به عنوان برخی از منابع تولید هارمونیک مشاهده کرد :

  • کوره‎های قوس الکتریکی و القایی که به روش ( PBM ) کنترل می‌شوند.
  • یکسو کننده‌ها و مبدل‎‎های الکترونیک قدرت
  • تجهیزات کنترلی مورد استفاده در کنترل کننده‌های سرعت ماشین‎های الکتریکی
  • کاربرد کنترل کننده های ولتاژ ساکن ( SVC ) به عنوان ابزار مهمی در کنترل توان راکتیو
  • اتصال نیروگاه‌های خورشیدی و بادی به سیستم‌های توزیع
  • سیستم‌های HVDC

سیستم‌های انتقال HVDC دارای دو ایستگاه مبدل در ابتدا و انتهای خط DC می‌باشند که یکی در حالت یکسوکنندگی و دیگری در وضعیت اینورتری کار می‌کند که این ایستگاه های مبدل حاوی پل‌های سه فاز تریستوری می‌باشند و همان‌گونه که می‌دانیم این پل‌ها یکی از مهم‌ترین تولید کنندگان هارمونیک می‌باشند. ولی به دلیل عدم وجود سیستم HVDC در شبکه سراسری برق ایران فعلاً از این نوع هارمونیک‌ها در امان هستیم.

۲-۳- منابع غیر وابسته به عناصر نیمه هادی

  • بارهای غیرخطی شامل دستگاه‎‎های جوشکاری
  • جریان مغناطیسی ترانسفورماتور
  • استفاده زیاد از یکسو کننده‌ها برای دشارژ باتری‌ها
  • تولید شکل موج غیر سینوسی توسط ماشین‎های سنکرون ناشی از وجود شیارها و عدم توزیع یکنواخت سیم‎‎پیچی‎های اپراتور
  • توزیع غیر سینوسی فوران مغناطیسی در ماشین‎های سنکرون
  • عدم یکنواختی در راکتانس ماشین‌های سنکرون

 ۳-۳- تولید هارمونیک به وسیله صنایع و کارخانجات در شبکه های قدرت

  • صنایع شامل مجتمع‌های شیمیایی و پتروشیمی و نیز صنایع ذوب آلومینیوم که از یکسو کننده های پرقدرت برای تولید برق DC مورد نیاز انجام فرآیندهای شیمیایی و ذوب آلومینیوم استفاده می‌کنند. با توجه به قدرت بالا، این یکسو کننده‌ها هارمونیک قابل ملاحظه ای در شبکه قدرت به وجود می‌آورند.
  • از سوی دیگر استفاده از سیستم‌های HVDC به منظور ارتباط بین دو نقطه با فواصل طولانی باعث ایجاد هارمونیک در سیستم می‌گردد.
  • استفاده از سیستم‌های الکترونیک قدرت در سیستم حمل و نقل برقی مانند اتوبوس برقی و متروها باعث می‌شود که سطوح بالایی از هارمونیک به سیستم توزیع تزریق شود.
  • بارهای غیرخطی مانند کوره های قوس الکتریکی که در صنایع ذوب آهن استفاده می‌شود از عوامل تولید هارمونیک در مقیاس بزرگ می‌باشند.
  • سوئیچ کردن سریع بارهای بزرگ (مانند پرس‌های اتوماتیک)
  • راه اندازی موتورهای با توان بالا (خصوصاً با کارکرد پریودیک)
  • بارهای نوسانی (مانند کوره های الکتریکی کنترل شده توان بالا)
  • ماشین‌های گردنده:

در ماشین‌های القایی مهم‌ترین هارمونیک‌ها عمدتاً به دلیل تغییر در مقاومت مغناطیسی ایجاد شده به واسطه شیارها در روتور استاتور تولید می‌شوند. تولید هارمونیک در ماشین‌های سنکرون بستگی به عواملی چون تحریک اشباع در مدار اصلی، مسیر نشتی و فضای نامتقارن سیم پیچی مستهلک کننده دارد. کانورترهای کاربردی حذف کامل ترتیب‌های پایین‌تر هارمونیک را نشان نمی‌دهند، زیرا مدار ترانسفورماتور و نامتعادلی در آتش تریستور وجود داشته که در ملاحظات تئوریکی طرح‌های اصلاحی در نظر گرفته نمی‌شود.

۴- آثار هارمونیک

اعوجاجات هارمونیکی حاصل از بارهای غیر خطی به صورت جریان‌های هارمونیکی به بقیه شبکه تزریق می‌گردد و با توجه به امپدانس شبکه، ‌به صورت اعوجاجات ولتاژ هارمونیکی به تجهیزات مختلف اعمال می‌شود. لذا تجهیزات مورد استفاده در شبکه های قدرت به طور دائم در معرض این اعوجاجات و آلوده به هارمونیک می‌باشند. لازم است تاثیرات این اعوجاج‌ها بر تجهیزات را مورد بررسی قرار داده و عملکرد صحیح تجهیزات مورد مطالعه قرار بگیرد. بنا بر این می‌بایستی روش‌هایی را به منظور کاهش این‌گونه تاثیرات جستجو نمود. اعوجاجات هارمونیکی دارای اثرات متفاوتی بر روی تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی می‌باشند. به عنوان مثال اگر چنانچه خطوط انتقال انرژی در نزدیکی خطوط مخابراتی قرار بگیرند، وجود هارمونیک‌های جریانی می‌تواند باعث ایجاد تداخلات در سیستم مخابرات گردد که میزان این تداخلات بستگی به مسیر و اندازه هارمونیک‌های جریان دارد. همچنین وجود هارمونیک‌های جریانی در سیستم قدرت سبب ایجاد تلفات اضافی در ترانسفورماتورها شده و تلفات را در خط انتقال می‌دهد و ممکن است در این حالت دستگاه‌های اندازه گیری موجود در سیستم قدرت دچار خطای اندازه گیری گردند؛ لذا اثرات هارمونیک‌های یک سیستم قدرت در دو بخش قابل بررسی است، بخش نخست تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی، بخش دوم کنترل، حفاظت و اندازه گیری.

در ادامه این بخش به چگونگی تاثیرات مخرب هارمونیک‌ها بر روی ادوات سیستم‌های قدرت خواهیم پرداخت.

در یک سیستم قدرت، به دلیل افزایش بار و تجهیزات غیرخطی، جبران اغتشاشاتی که این تجهیزات غیرخطی به وجود آورده‌اند، امری لازم و ضروری است. این بارهای غیرخطی ممکن است موجب کاهش ضریب توان و درجه بالای هارمونیک شوند. فیلترهای توان اکتیو (APF) می‌توانند مشکلات وجود هارمونیک ها را مرتفع سازند و کیفیت توان سیستم را افزایش دهند.APF  این توانایی را دارد که اندازه ولتاژ ساخته شده توسط اینورتر را با استفاده از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی و یا کنترل ولتاژ لینک DC تنظیم کند و موجب کشیدن توان راکتیو پیش فاز و یا پس فاز از منبع ولتاژ شود. استفاده از APF یک روش مدرن برای از بین بردن مشکلات کیفیت توان است.APF موازی، به صورت هم زمان امکان جبران هارمونیک جریان و اصلاح ضریب توان را به وجود می‌آورد و می‌تواند روش بهتری نسبت به روش‌های سنتی (فیلترهای پسیو و خازنها) باشد. ساده‌ترین روش حذف هارمونیک‌های جریان خط و بهبود ضریب توان سیستم استفاده از فیلترهای پسیو است. با این حال عناصر پسیو بزرگ، تشدید سری و موازی و داشتن مشخصه جبران ثابت از معایب اصلی فیلترهای پسیو است.

به منظور کنترل APF از منطق فازی استفاده شده است که پیچیدگی دینامیکی زیادی دارد. در طراحی و کنترل APF ، تئوری توان لحظه‌ای معمولاً به عنوان اساس محاسبه جریان جبران‌سازی به حساب می‌آید. در این تئوری فرض می‌شود که ولتاژهای اصلی در فرآیند محاسبه ایده‌آل هستند. با این حال، در اکثر زمانها و در اکثر سیستم‌های قدرت صنعتی، ولتاژهای اصلی ممکن است نامتعادل و یا مغشوش باشند. در چنین شرایطی این تئوری ممکن است برای کاربرد معتبر نباشد.

دوربین های فشار قوی

 

دوربین های فشار قوی یا High voltage camera یک نوع دوربین حرارتی هستند که در صنعت برق و ایستگاه های توزیع و انتقال مورد استفاده قرار می گیرند. از انجایی که تجهیزات سیستم قدرت در معرض استرس های الکتریکی و یا مکانیکی هستند، عمر آنها در حال کم شدن است و این باعث افزایش ریسک در سیستم قدرت می شود. بروز یک خطا که از دید اپراتور پنهان باشد می تواند منجر به خاموشی سیستم شود. بهره برداران شرکت های برق همواره به دنبال کاهش ریسک و جلوگیری از وارد امدن خسارت به تجهیزات شبکه هستند. یکی از وسایل مورد نیاز برای مانیتورینگ سیستم های الکتریکی از نظر خطا دوربین فشار قوی می باشد. با استفاده از دوربین های فشار قوی در کنار یک سیستم اتوماسیون برای نظارت در هر لحظه از زمان می توان از بروز خطاهای جدی در سیستم جلوگیری کرد. از آنجایی که استفاده از دوربین های فشار قوی و سیستم نظارت می تواند در روز و شب مورد استفاده قرار بگیرد، این عمل قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهد.

خطاهایی که در سیستم قدرت رخ می دهند می توانند مانند نشتی روغن ترانس یا خرابی کاغذ عایق ترانس باشد. اما بسیاری از شرکت های توزیع دارای سیستم ماینتورینگ از راه دور نیستند تا این خطاها را تشخیص داده و آنها را برطرف کنند. همین خطاهای کوچک می توانند در صورت پیشروی باعث ایجاد خاموشی در سیستم شوند. به همین منظور مانند شکل زیر یک سیستم اتوماسیون که دارای دوربین های فشار قوی می باشد باید برای پست های برق در نظر گرفته شود.

electric-installation-02

اکثر تجهیزات سیستم قدرت قبل از اینکه دچار آسیب دیدگی شوند ابتدا گرم می شوند و این ویژگی آنها نیاز به یک دوربین حرارتی را طلب می کند. علاوه بر این همه تجهیزات سیستم قدرت تشعشعات حرارتی تولید میکنند که با چشم انسان قابل دیدن نیست و به شکل امواج مادون قرمز هستند. در نتیجه برای دیدن این امواج نیاز به یک دوربین فشار قوی می باشد. دوربین های حرارتی این امواج را ضبط کرده و آنها را به یک عکسی تبدیل می کنند که قابلیت خواندن دمای آن امواج وجود دارد. این اطلاعات حرارتی می تواند توسط سیستم اتوماسیون به اپراتور منتقل شوند و در صورتی که نیاز به اقدام پیشگیرانه ای باشد، اپراتورهای سیستم وارد عمل می شوند.

یکی از ویژگی های دوربین های حرارتی این است که برای عکسبرداری به نور نیازی ندارند و برای آنها فرقی ندارد که در روز کار کنند یا در شب. از دوربین های فشار قوی یا دوربین های کرونا برای مشاهده پدیده تخلیه الکتریکی استفاده می شود.پدیده کرونا معمولا در اطراف خطوط فشار قوی که دارای جریان متناوب دارند باعث مقداری تلفات الکتریکی و در شدیدترین حالت منجر به قوس الکتریکی و تخلیه کامل می‌شود. این پدیده منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی می شود که به آن کرونا می‌گویند.

هنگامی که گرادیان ولتاژ در سطح یک هادی بیش از شدت دی الکتریک هوای اطراف آن هادی گردد، هوای اطراف هادی یونیزه می‌شود حال اگر گرادیان ولتاژ بیش از۳۰کیلو ولت بر سانتیمتر گردد با پدیده ای به نام پدیده کرونا مواجه خواهیم شد و میدان الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می‌تواند به اندازه ای متمرکز شود که هوای مجاور خود را یونیزه نماید. 

پدیده کرونا معمولا در اطراف خطوط فشار قوی که دارای جریان متناوب دارند باعث مقداری تلفات الکتریکی و در شدیدترین حالت منجر به قوس الکتریکی و تخلیه کامل می‌شود. این پدیده منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی می شود که به آن کرونا می‌گویند.

یکی دیگر از مواقعی که کرونا بوجود می‌آید، در تیوب تخلیه الکتریکی کم فشار بااختلاف پتانسیل شدید، برای تولید پلاسما است. در این حالت گاز قبل از شکست کامل الکتریکی، دچار پدیده کرونا خواهد شد؛ این پدیده تنها در مکان هایی که میدان الکتریکی متمرکز شده است (مانند خراش‌ها، نقاط تیز و …) رخ خواهد داد و گاز در اطراف این مکان ها هادی گشته و هاله را تشکیل می‌دهد. این پدیده را با نام تخلیه تک قطبی نیز شناخته می شود.

خودرو تسلا

 

تسلا اخیرا از مدل SUV خودرهای خود که در کلاس H قرار دارد رونمایی کرده است. این قول SUV دارای ظرفیت ۸ سرنشین می باشد و بصورت تمام برقی است. این خودرو که “تریتون” نام دارد، قادر است با یکبار شارژ کامل مسافت ۷۰۰ مایل یا بیشتر از ۱۱۰۰ کیلومتر را بپیماید که در نوع خود بی نظیر است. همچنین تریتون می تواند یک کاروان ۷ تنی را نیز با خود بکشد. از مهمترین ویژگی های خودرو تریتون کلاس H پیمودن مسافت بالا نسبت به وزن آن، ظرفیت بالا و همچنین قدرت کشندگی آن است.

در قسمت پیشرانه این خودرو چهار موتور الکتریکی وجود دارند که هر یک بر روی یکی از چرخها سوار می شود و این خودرو رو به یک قول All wheel drive تبدیل می کند. قدرت مجموع این موتورها برابر با ۱۵۰۰ اسب بخار یا ۱٫۱ مگاوات است. میزان شتاب تریتون برابر ۲٫۶ ثانیه برای ۰ تا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت می باشد. تسلا می گوید که این خودرو SUV برای خانواده طراحی شده تا بتواند کاروانهای سنگین را بدون ایجاد خطر برای راننده به راحتی به یدک بکشد.

triton H

Triton Solar (با شرکت تابعه TritonEV) اعلام کرد که پیش پرداخت سفارشات  ۵۰۰۰ دلار سپرده می باشد، و ۱۳۵ هزار دلار دیگر در طی ۵ روز کاری باید به تسلا پرداخت شود. این خودروی زیبا هزینه ای بالغ بر ۱۴۰ هزار دلار دارد که در مقایسه با خودروهای بنزینی هم رده خود قیمت آن حدودا دو تا سه برابر است.

شبیه سازی سخت افزار در حلقه

طراحی مبتنی بر مدل فرایندی برای طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل است که در آن همه مراحل طراحی، پیاده‌سازی، تست و ارزیابی سیستم کنترل با استفاده از یک مدل نرم‌افزاری انجام می‌شود. شرکت MathWorks‌ به‌عنوان یکی از توسعه‌دهندگان اصلی این روش طراحی است و توسعه نرم‌افزار MATLAB و به‌صورت خاص SIMULINK‌ به‌نحوی صورت می‌گیرد که همه مراحل طراحی، تست و پیاده‌سازی یک سیستم کنترلی را بتوان در این محیط انجام داد.
در سال‌های اخیر توسعه قدرت پردازش و میزان حافظه در سیستم‌های توکار (embedded) از یک‌سو و افزایش پیچیدگی سیستم‌های کنترل از سوی دیگر و همچنین نیاز به کاهش زمان رسیدن به محصول باعث شده‌است که روش طراحی مبتنی بر مدل توسط شرکت‌های بزرگ و در پروژه‌های حساس مورد استفاده قرار گیرد. برای نمونه می‌توان به سیستم کامپیوتر پرواز هواپیمای F35‌ شرکت Lockheed Martin و پروژه سیستم کنترل سوخت هواپیمای Airbus A380 و کامپیوتر پرواز هواپیمای Scramjet X-43 (محصول مشترک BAE و NASA‌) اشاره کرد که در آن از روش تولید خودکار کد و نرم‌افزار MATLAB‌ استفاده شده‌است.
روند طراحی مبتنی بر مدل به بیان ساده بدین‌صورت است: ابتدا مدل نرم‌افزاری سیستم در محیط SIMULINK‌ طراحی شده و سپس پارامتر‌های مدل با استفاده از ورود‌ی‌ها و خروجی‌های سیستم واقعی تنظیم می‌شوند. این کار با استفاده از ابزار Parameter Estimation‌ انجام می‌شود. سپس سیستم کنترل با استفاده از ابزار‌های متنوع موجود برای مدل نرم‌افزاری طراحی می‌شود. در ادامه نمونه‌سازی سریع و شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه پلنت انجام می‌شود که در آن کنترل‌کننده طراحی‌شده در محیط SIMULINK با استفاده از ‌ابزار‌های Real Time Windows Target‌ یا xPC Target‌ به‌صورت زمان‌حقیقی اجرا شده و به پلنت واقعی متصل می‌شود. در این حالت می‌توان عملکرد سیستم کنترل را روی پلنت واقعی ارزیابی کرد و تنظیمات نهایی را انجام داد.
پس از تنظیم پارامتر‌های کنترل‌کننده نوبت به پیاده‌سازی آن روی یک برد سخت‌افزاری می‌رسد. در روش طراحی مبتنی مدل این کار با استفاده از ابزار‌های تولید خودکار کد انجام می‌شود. در این حالت نیازی به کدنویسی سخت‌افزار پردازشی به‌صورت دستی نیست و با انجام یکسری تنظیمات ساده می‌توان مدل توسعه‌داده‌شده در محیط SIMULINK‌ را روی برد سخت‌افزاری موردنظر پیاده‌سازی کرد.
در سال‌های اخیر نرم‌افزار MATLAB توسعه روش تولید خودکار کد را برای برد‌های ارزان قیمت آغاز کرده است. این موضوع باعث شده که دانشجویان و کارشناسان همه رشته‌ها با داشتن اطلاعات کمی در مورد الکترونیک دیجیتال،‌ توانایی پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل را برای انواع سیستم‌ها پیدا کنند.

سخت افزار در حلقه

ایده اصلی شبیه سازی سخت افزار در حلقه (HIL)، به قراردادن یک یا چند زیر سیستم از یک سامانه به صورت سخت افزار واقعی در حلقه ی شبیه سازی مربوط می شود. مزیت عمده این روش این است که بدون نیاز به ساخت تمام اجزای سیستم، می توان سیستم کنترل را در شرایطی تا حد امکان واقعی مورد آزمایش قرار داد و چون به جای برخی از زیر سیستم ها، سخت افزار واقعی قرار گرفته است، نتایج شبیه سازی به عملکرد واقعی سیستم نزدیکتر خواهد بود و در نتیجه می توان از ریسک و هزینه ی آزمایش هایی که ممکن است ناموفق باشند، جلوگیری کرد.

گام اول در طراحی مفهومی آزمایشگاه، تعیین حلقه های موجود در سیستم و تعیین زیر سیستم های هر حلقه است. ممکن است یک سیستم برای انجام صحیح مأموریت خود، از چندین حلقه استفاده کند که هرکدام از این حلقه ها دارای زیر سیستم های متعدد هستند. پس از تعیین حلقه های موجود در سیستم لازم است که تعیین شود که شبیه سازی سخت افزار در حلقه برای کدام حلقه ها انجام می شود. اینکه کدام یک از زیر سیستم ها و کدام حلقه در شبیه سازی سخت افزار در حلقه مورد بررسی قرار بگیرند، به نظر طراحان سیستم و امکانات در دسترس بستگی داشته و در جلسات مشترک تعیین می شود. پس از تعیین حلقه-هایی که در شبیه سازی سخت افزار در حلقه به آنها توجه می شود، بررسی از داخلی ترین حلقه آغاز شده و تا بیرونی ترین حلقه ادامه خواهد یافت. شبیه سازی سخت افزار در حلقه برای یک سیستم بسته به اینکه کدام قسمت از آن به صورت نرم افزاری و کدام قسمت به صورت سخت افزاری در حلقه شبیه سازی قرار گیرد، متفاوت است.
در مرحله دوم، تمام حالاتی که زیر سیستم های یک حلقه به صورت سخت افزار یا نرم افزاری در حلقه ی شبیه سازی قرار می گیرند در جدولی به نام جدول حالات رسم می شوند. بعد از رسم جدول حالات برای حلقه های مورد نظر سیستم، لازم است حالاتی که از لحاظ منطقی غیرممکن هستند از جدول حالات حذف شوند. یک نمونه از حالات غیرممکن حالت هایی است که در آنها پلنت به صورت سخت افزاری و حسگرها و عملگرها به صورت نرم افزاری در حلقه ی شبیه سازی قرار داده شده اند، زیرا در حالتی که پلنت واقعی باشد، نمی توان با استفاده از عملگر شبیه سازی شده، فرمانی به آن اعمال کرد، همچنین در این حالت نمی توان با استفاده از حسگر شبیه سازی شده اطلاعات مورد نیاز را خواند، علاوه بر آن، حالت هایی که حسگر به صورت سخت افزاری در حلقه شبیه سازی قرار داشته و پارامتری که قرار است توسط آن اندازه گیری شود، به صورت نرم افزاری در حلقه قرار داده شود، به عنوان حالات غیرممکن حذف می شوند.
در فاز طراحی اولیه آزمایشگاه، ملاحظات مربوط به انجام هرکدام از تست هایی که در مرحله طراحی مفهومی تعیین شد، مورد بررسی قرار می گیرد. در شبیه سازی سخت افزار در حلقه، به منظور اجرای شبیه سازی، لازم است اطلاعاتی از شبیه سازی نرم افزاری برای سخت افزار ارسال شده یا اطلاعاتی از سخت افزار مورد نظر دریافت شده و برای شبیه سازی ارسال شود. در این مرحله با بررسی هر کدام از زیر سیستم ها، اطلاعاتی که لازم است بین سخت افزار و نرم افزار هر زیر سیستم رد و بدل شود، مشخص می-شود. در برخی موارد علاوه بر اطلاعاتی که به منظور اجرای صحیح شبیه سازی، بین نرم افزار و سخت افزار رد و بدل می شود، به منظور بررسی دقیق تر صحت عملکرد سیستم و عیب یابی آن، لازم است اطلاعات دیگری از قسمت های گوناگون سیستم دریافت شود. با توجه به اینکه معمولاً این اطلاعات، جمع آوری شده و برای تحلیل و نمایش برای رایانه شبیه ساز ارسال می شود، لازم است توسط طراح آزمایشگاه، مدنظر قرار گیرد، برای این منظور، طراح آزمایشگاه با برگزاری جلسات متعدد با طراحان هر کدام از زیر سیستم ها، اطلاعات مورد نیاز برای هر زیر سیستم را تعیین می کند. پس از تعیین این اطلاعات، حسگرهای مورد نیاز هر کدام مشخص می شود. در شبیه سازی سخت افزار در حلقه، به منظور تست دقیق عملکرد سیستم در شرایط نزدیک به واقعیت، لازم است، شرایطی تا حد امکان واقعی برای هر زیر سیستم، مانند دما، لرزش و… شبیه سازی شود.