پایان نامه مبدل¬های منبع امپدانسی و ارائه ساختار جدید مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن


پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد

رشته: مهندسی برق قدرت

 

موضوع: مبدل­های منبع امپدانسی و ارائه ساختار جدید مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن

استاد راهنما: دکتر عبدالرضا شیخ­الاسلامی

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

 

چکیده:

مبدل­های الکترونیک-قدرت نقش عمده­ای در سیستم­های قدرت دارند. در سال­های اخیر مبدل­های منبع امپدانسی به دلیل داشتن برتری­ها و ویژگی­های منحصر به فرد نسبت به مبدل­های سنتی، مورد توجه بسیاری قرار گرفته­اند.

در این پایان­نامه، ابتدا به بررسی نحوه عملکرد، معرفی روش­های کنترلی و مرور ساختار­های اصلی این مبدل­ها پرداخته و در ادامه با بهره­گیری از مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن ساختار­های جدیدی ارائه می­گردد.

برتری عمده مبدل­­های پیشنهادی نسبت به ساختار­های قبلی، افزایش ولتاژ خروجی تا اندازه مطلوب، بدون نیاز به تعمیم ساختار و افزودن اجزاء جدید می­باشد. در ساختار این مبدل­ها از یک ترانسفورمر با آرایش گاما ( ) استفاده شده و بهره ولتاژ با کاهش نسبت دور­های ترانسفورمر افزایش می­یابد که موجب صرفه­جویی در هزینه و افزایش بازده آن­ها می­گردد.

در بخش نتایج، روابط به دست آمده از ساختار­های جدید، با شبیه­سازی در محیط سیمولینک متلب تصدیق می­گردند. ضمن این که آنالیز مبدل­ها در حالت پایدار انجام گرفته و از روش کنترلی بوست ساده در شبیه­سازی­ها استفاده شده است.

 

واژه­های کلیدی:

مبدل­های سنتی، مبدل­های منبع امپدانسی، مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن، روش کنترلی بوست ساده

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                    صفحه

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق
1-1 مقدمه2
1-2 تعریف مساله2
1-3 پیشینه تحقیق3
1-4 ضرورت و اهداف پژوهش3
1-5 پیش فرض­های پژوهش3
1-6 جمع­ بندی و طرح کلی تحقیق4
فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق
2-1 مقدمه6
2-2 مبدل­های سنتی6
2-3 مبدل­های منبع امپدانسی9
2-4 بازده مبدل­های منبع امپدانسی11
2-5 سلف و خازن مورد نیاز مبدل­های منبع امپدانسی14
2-6 حالات کاری مبدل­های منبع امپدانسی15
2-7 روش­های کنترلی مبدل­های منبع امپدانسی19
2-7-1 روش کنترلی بوست ساده با حامل مثلثی19
2-7-2 روش کنترلی بوست ساده با حامل سینوسی22
2-7-3 روش کنترلی بوست ماکزیمم24
2-7-4 روش کنترلی بوست ماکزیمم ثابت25
2-8 مبدل منبع امپدانسی سنتی27
2-9 مبدل شبه منبع امپدانسی30
2-10 مبدل منبع امپدانسی ترانس32
2-11 مبدل منبع امپدانسی گاما35
2-12 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن37
2-13 مبدل شبه منبع امپدانسی دو طبقه40
2-14 مبدل منبع امپدانسی سنتی با سلف سوئیچ­شونده43
2-15 مبدل شبه منبع امپدانسی با سلف سوئیچ­شونده46
2-16 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته48
2-16-1 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از دیود49
2-16-2 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از خازن52
2-16-3 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته هیبرید56
2-17 جمع­بندی58
فصل سوم: روش تحقیق
3-1 روش کنترلی بوست ساده با تزریق هارمونیک سوم60
3-2 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن با سلف سوئیچ­شونده63
3-3 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه68
3-4 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته71
3-5 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از دیود73
3-6 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از خازن78
3-7 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته هیبرید84
3-8 جمع­بندی89
 
فصل چهارم: محاسبات و یافته­های تحقیق
4-1 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع   امپدانسی گاما نامتقارن   جریان ناپیوسته به کمک روش کنترلی بوست ساده با تزریق هارمونیک سوم91
4-2 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن با سلف سوئیچ­ شونده94
4-3 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه98
4-4 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته   با استفاده از دیود102
4-5 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از خازن106
4-6 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته هیبرید110
4-7 بررسی خاصیت کاهندگی-افزایندگی مبدل­های پیشنهادی115
4-8 جمع­بندی118
فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات
5-1 نتیجه گیری120
5-2 پیشنهادات121
مراجع122
واژه­نامه فارسی به انگلیسی126
چکیده انگلیسی128

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                                                        صفحه

2-1 اجزاء مورد نیاز برای سه اینورتر مختلف13
2-2 مقایسه بازده سه اینورتر در توان­های مختلف14
2-3 حالات کاری اینورتر منبع امپدانسی در حالت فعال غیر اتصال کوتاه17
2-4 حالات کاری اینورتر منبع امپدانسی در حالت صفر غیر اتصال کوتاه18
2-5 حالات کاری اینورتر منبع امپدانسی در حالت اتصال کوتاه19
2-6 پارامتر­های مبدل منبع امپدانسی سنتی28
2-7 پارامتر­های مبدل منبع امپدانسی ترانس33
4-1 پارامتر­های مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته91
4-2 پارامتر­های مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن با سلف سوئیچ­شونده94
4-3 پارامتر­های مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                                         صفحه

2-1 مبدل منبع ولتاژی (VSI)7
2-2 مبدل منبع جریانی (CSI)8
2-3 ساختار کلی مبدل منبع امپدانسی9
2-4 مبدل منبع امپدانسی با ترکیب معکوس موازی سوئیچ و دیود10
2-5 مبدل منبع امپدانسی با ترکیب سری سوئیچ و دیود10
2-6 مبدل منبع ولتاژی با مبدل اضافی افزاینده برای پیل سوختی11
2-7 مبدل منبع امپدانسی برای پیل سوختی11
2-8 اینورتر سنتی با ورودی پیل سوختی12
2-9 اینورتر سنتی همراه با مبدل افزاینده DC-DC با ورودی پیل سوختی12
2-10 اینورتر منبع امپدانسی با ورودی پیل سوختی12
2-11 پالس­های PWM رایج بر اساس حامل مثلثی بدون در نظر گرفتن حالت صفراتصال کوتاه16
2-11 پالس­های PWM اصلاح شده براساس حامل مثلثی با در نظر گرفتن حالت صفراتصال کوتاه16
2-12 حالت غیر اتصال کوتاه در مبدل منبع امپدانسی17
2-13 حالت اتصال کوتاه در مبدل منبع امپدانسی18
2-14 نحوه تولید پالس­های اتصال کوتاه به کمک روش کنترلی بوست ساده با حامل مثلثی20
2-15 روش کنترلی بوست ساده با حامل مثلثی21
2-16 نحوه تولید پالس­های اتصال کوتاه به کمک روش کنترلی بوست ساده با حامل سینوسی22
2-17 نمودار بهره ولتاژ بر حسب اندیس مدولاسیون در روش کنترلی بوست ساده با حامل مثلثی و حامل سینوسی23
2-18 روش کنترلی بوست ساده با حامل سینوسی23
2-19 نحوه تولید پالس­های اتصال کوتاه به کمک روش کنترلی بوست ماکزیمم25
2-20 روش کنترلی بوست ماکزیمم25
2-21 نحوه تولید پالس­های اتصال کوتاه به کمک روش کنترلی بوست ماکزیمم ثابت26
2-22 مبدل منبع امپدانسی سنتی27
2-23 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی سنتی29
224 مبدل شبه منبع امپدانسی30
2-25 نتایج شبیه­سازی مبدل شبه منبع امپدانسی31
2-26 مبدل منبع امپدانسی ترانس32
2-27 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی ترانس34
2-28 مبدل منبع امپدانسی گاما35
2-29 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما36
2-30 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن37
2-31 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن39
2-32 مبدل شبه منبع امپدانسی دو طبقه40
2-33 نتایج شبیه­سازی مبدل شبه منبع امپدانسی دو طبقه42
2-34 مبدل منبع امپدانسی سنتی با سلف­ سوئیچ­شونده43
2-35 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی سنتی با سلف سوئیچ­شونده44
2-36 تعمیم اول مبدل منبع امپدانسی سنتی با سلف­ سوئیچ­شونده45
2-37 مبدل شبه منبع امپدانسی با سلف سوئیچ­شونده46
2-38 نتایج شبیه­سازی مبدل شبه منبع امپدانسی با سلف سوئیچ­شونده47
2-39 تعمیم اول مبدل شبه منبع امپدانسی با سلف سوئیچ­شونده48
2-40 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از دیود49
2-41 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از دیود51
2-42 تعمیم دوم مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از دیود (جریان پیوسته)52
2-43 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از خازن53
2-44 نتایج شبیه­سازی مبدل مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از خازن55
2-45 تعمیم دوم مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از خازن (جریان پیوسته)56
2-46 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته هیبرید (جریان ناپیوسته)57
2-47 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی افزاینده هیبرید57
3-1 نحوه تولید پالس­های اتصال کوتاه به کمک روش کنترلی بوست ساده با حامل مثلثی60
3-2 روش کنترلی بوست ساده با تزریق هارمونیک سوم61
3-3 موج مبنا اصلی62
3-4 موج هارمونیک سوم62
3-5 موج مبنا اصلی با هارمونیک سوم62
3-6 مبدل شبه منبع امپدانسی با سلف سوئیچ­شونده63
3-7 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن همراه با سلف سوئیچ­شونده64
3-8 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن همراه با سلف سوئیچ­شونده در حالت غیر اتصال کوتاه65
3-9 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن همراه با سلف سوئیچ­شونده در حالت اتصال کوتاه66
3-10 مبدل شبه منبع امپدانسی دو طبقه68
3-11 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه68
3-12 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه در حالت غیر اتصال کوتاه69
3-13 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه در حالت اتصال کوتاه69
3-14 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته71
3-15 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته در حالت غیر اتصال کوتاه71
3-16 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته در حالت اتصال کوتاه72
3-17 مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود73
3-18 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان پیوسته)   74
3-19 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه74
3-20 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان پیوسته) در حالت اتصال کوتاه75
3-21 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان ناپیوسته)76
3-22 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان نا پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه77
3-23 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از دیود (جریان نا پیوسته) در حالت اتصال کوتاه77
3-24 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته با استفاده از خازن79
3-25 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از خازن (جریان پیوسته)79
3-26 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از خازن (جریان پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه80
3-27 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از خازن (جریان پیوسته) در حالت   اتصال کوتاه80
3-28 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از خازن (جریان نا پیوسته)82
3-29 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از خازن (جریان نا پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه82

 

3-30 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته با استفاده از خازن (جریان           نا پیوسته) در حالت اتصال کوتاه                                                                                                   83                

3-31 مبدل منبع امپدانسی افزاینده تعمیم­یافته هیبرید84
3-32 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته هیبرید (جریان پیوسته)85
3-33 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته هیبرید (جریان پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه85
3-34 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته هیبرید (جریان پیوسته) در حالت اتصال کوتاه86
3-35 ساختار پیشنهادی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته هیبرید (جریان نا پیوسته)87
3-36 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته هیبرید (جریان نا پیوسته) در حالت غیر اتصال کوتاه88
3-37 مدار معادل مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم یافته هیبرید (جریان نا پیوسته) در حالت اتصال کوتاه88
4-1 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن جریان ناپیوسته با تزریق هارمونیک سوم به موج­ مبنا93
4-2 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن همراه با سلف سوئیچ­شونده97
4-3 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن دو طبقه101
4-4 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از دیود105
4-5 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته با استفاده از خازن109
4-6 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن تعمیم­یافته هیبرید115

4-7 نتایج شبیه­سازی مبدل منبع امپدانسی گاما نامتقارن با سلف سوئیچ­شونده (کاهنده)          117

 

 

                                                      

 فصل اول

مقدمه و کلیات تحقیق

 

1-1 مقدمه

اینورتر­ها یکی از اقسام مبدل­های الکترونیک-قدرت می­باشند که یک ولتاژ ورودی مستقیم را به ولتاژ خروجی متناوب تبدیل می­کنند. در این مبدل­­ها حاصل شدن یک ولتاژ خروجی با شکل موج سینوسی مطلوب است، اما در عمل به دلیل وجود هارمونیک­ها این شکل موج­ها غیر سینوسی (تقریبا مربعی) و همراه با اعوجاج می­باشند. اگرچه در کاربرد­های توان­ بالا خروجی سینوسی ضروری  می­باشد.

بهره ولتاژ خروجی که همان نسبت ولتاژ خروجی متناوب به ولتاژ مستقیم ورودی می­باشد، یک پارامتر مهم در اینورتر­ها محسوب می­شود. در صورتی­ که بهره ولتاژ بزرگتر از یک باشد اینورتر­ها افزاینده1 و برای بهره ولتاژ­های کوچکتر از یک اینورتر کاهنده2 خواهد بود. مبدل­های منبع امپدانسی3 دارای ویژگی افزایندگی و کاهندگی هم­ زمان می­باشند که این ویژگی در مبدل­های سنتی دیده    نمی­شود. علاوه بر این مبدل­های سنتی دارای محدودیت­ها و معایب دیگری نیز هستند که مبدل­های منبع امپدانسی این معایب را پوشش می­دهند. از همین رو در این تحقیق به بررسی دقیق و موشکافانه مبدل­های منبع امپدانسی می­پردازیم.

این پایان نامه از روی سایت اینجا کلیک کنید