پ۲۸۹۶۳
per
طراحی و شبیه‌سازی یک مبدل AC-AC افزاینده مبتنی بر خازن کلیدزنی شونده با کموتاسیون ذاتی و قابلیت تغییر فرکانس در خروجی
بابک فتحی پور
برق و کامپیوتر
1402
۷۶ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
مهندسی برق-قدرت گرایش الکترونیک قدرت و ماشین‌های الکتریکی
۱۴۰۲/۰۴/۲۶
با توجه به گستردگی بارهای ac، مبدل‌های ac-ac به دلیل توانایی در تغییر اندازه و فرکانس ولتاژ خروجی دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. مبدل‌های ac-ac به صورت گسترده در کاربردهایی مثل کنترل سرعت موتورهای الکتریکی، بازیاب دینامیکی ولتاژ، توربین‌های بادی، یکسوکننده‌های افزاینده با بهره بالا، کنترل روشنایی، گرمایش القایی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند. در برخی از این کاربرد‌ها، به ولتاژی بالاتر از ولتاژ شبکه نیاز است تا بتوان از بار حساس در برابر کم‌بود ولتاژهای عمیق محافظت کرده و آن را جبران‌سازی نمود. در بعضی دیگر، بار با ولتاژ و فرکانسی به غیر از ولتاژ و فرکانس شبکه کار کرده و به کیفیت شکل موج حساس نمی‌باشد. به همین جهت به مبدل ac-ac میان خود و شبکه نیاز دارد تا دامنه ولتاژ را تنظیم و فرکانس خروجی را تغییر دهد. بنابراین، نیاز به مبدل‌های ac-ac افزاینده با قابلیت تغییر فرکانس در خروجی در کابردهای مدرن ضروری است. در این پایان‌نامه، دو مبدل افزاینده ac-ac با قابلیت تغییر فرکانس پیشنهاد می‌شود. مبدل‌های پیشنهادی تمامی ویژگی‌های اصلی مبدل‌های ac-ac هم‌گروه خود را در خود جای داده است. جریان ورودی مبدل‌های پیشنهادی پیوسته بوده و نیازی به فیلتر LC حجیم ندارد. استفاده از خازن‌های کلیدزنی‌شده و سلول‌های منبع امپدانسی، ساختار مبدل‌های پیشنهادی را انعطاف‌پذیر ساخته است. به این ترتیب، با گسترش ساختار می‌توان به بهره‌های ولتاژ بالاتری دست یافت. از طرفی مبدل‌های پیشنهادی قابلیت ایجاد ولتاژ خروجی دوقطبی با بهره متقارن را دارا می‌باشد. ساختار پیشنهادی اول دارای شش کلید است که تنها دو کلید در فرکانس بالا کلیدزنی می‌شوند که این امر باعث کاهش تلفات کلیدزنی خواهد شد. ازطرفی مبدل منبع امپدانسی پیشنهادی دوم تنها از چهار کلید استفاده می‌کند که تنها دو کلید فرکانس بالا می‌باشد. این امر باعث ایجاد بازده بالای مبدل پیشنهادی دوم می‌شود. هم‌چنین مبدل‌های پیشنهادی دارای کموتاسیون ذاتی است که نیاز به تاخیر در خاموش‌شدن کلیدها، روش کموتاسیون ایمن و استفاده از مدارات اسنابر را برخلاف سایر مبدل‌های ac-ac برطرف می‌کند. تحلیل‌های مداری در مدهای کاری مختلف، محاسبات حالت دائمی و نتایج آزمایشگاهی و شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار PSCAD/EMTDC جهت تایید صحت عمل‌کرد مبدل‌های پیشنهادی با جزئیات کامل ارائه می‌شود.
AbstractAccording to the wide range of ac loads, ac-ac converters have a special importance due to their ability to change the amplitude and frequency of output voltage. AC-AC converters are widely used in applications such as motor drives, dynamic voltage restorers, wind turbines, high-gain ac-dc rectifiers, lighting control, induction heating, etc. In some of these applications, a voltage higher than the voltage of the grid is needed to protect the sensitive load from low voltages and compensate for it. In some other applications, the load operates with a voltage and frequency other than the voltage and frequency of the grid and is not sensitive to the quality of the voltage. Therefore, the requirement for step-up ac-ac converters with the ability to change the output frequency is necessary for modern applications.In this thesis, two ac-ac step-up converter with step-changed frequency operation is proposed. The proposed converters include all the main features of ac-ac converters of its group. The input current of the proposed converters is continuous and does not require a bulky LC filter. The use of switched capacitor cells and impedance network cells has made the proposed converters’ structure flexible. therefore, by expanding the structures, higher voltage gains can be achieved. On the other hand, the proposed converters have the ability to provide bipolar output voltage with symmetrical gain. The first proposed converter has six switches and only two switches are operated at high frequency, which reduces switching losses. On the other hand, the second Z-source proposed converter has only four switches and only two switches are operated at high frequency. This causes the high efficiency of the second proposed converter. Also, the proposed converters have inherent commutation, which eliminates the need for switch-off delay, safe commutation method, and the use of snubber circuits, unlike other ac-ac converters. Circuit analyses in operation modes, steady-state calculations, and experimental and simulation results are provided by PSCAD/EMTDC software to verify the performance of the proposed converters in full detail.
Design and simulation of a switched-capacitor-based boost AC-AC converter with inherent commutation and step-changed frequency operation at the output
فتحی پور،
بابک
تهیه کننده
بابائی،
صباحی،
ابراهیم
مهران
استاد راهنما
استاد راهنما
تبریز
