عنوان

تحلیل، شبیه‌سازی و بهبود مبدل DC/DC چند درگاهه با قابلیت افزایش ولتاژ بالا به منظور کاربرد در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر

Number

پ۲۷۲۳۸

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تحلیل، شبیه‌سازی و بهبود مبدل DC/DC چند درگاهه با قابلیت افزایش ولتاژ بالا به منظور کاربرد در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر

First Statement of Responsibility

امیرحسین پیری

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۲۱ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

برق-قدرت گرایش الکترونیک قدرت

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶/۱۹

Text of Note

مبدل‌های DC/DC چند-درگاهه با قابلیت تقویت ولتاژ بالا، سطح تلفات توان پایین (تلفات کلیدزنی-هدایتی) و در نتیجه دارای بازده مناسب، امروزه از موضوع‌های مهم تحقیقاتی محققین حوزه مهندسی الکترونیک قدرت به ویژه در کاربردهای مربوط به سیستم های انرژی تجدیدپذیر است. با توجه به ماهیت تصادفی تولید توان به روش منابع تجدیدپذیر (به ویژه توربین‌های‌ بادی)، و همچنین سطح پایین توان تولیدی (به ویژه در سلول‌های خورشیدی)، استفاده از مبدل‌های چند-درگاهه (MPC) در سیستم‌های انرژی ترکیبی (HESs) دارای بهره ولتاژ بالا به منظور ایجاد سطوح توان بالا در واحد‌های خروجی، مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. همچنین بکارگیری حدالامکان تعداد پایین کلید قدرت در ساختار مبدل، سبب کاهش تلفات مدار، پیچیدگی مدار کنترلی و هزینه و در نتیجه افزایش راندمان مبدل‌های الکترونیک قدرت خواهد شد. در این پایان‌نامه، دو مبدل DC/DC غیر ایزوله چند-درگاهه (از نوع چند ورودی- تک خروجی (MISO)) دارای قابلیت ذخیره‌سازی انرژی با بهره ولتاژ بالا و به منظور استفاده در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر ارائه می‌گردد که دارای دو درگاه ورودی و یک درگاه خروجی بوده و یکی از واحدهای ورودی می‌تواند به منبع تجدیدپذیر ( مانند پانل خورشیدی) متصل شود و واحد ورودی دیگر دارای مسیر شارش توان دو جهته بوده به عنوان واحد ذخیره ساز انرژی (EES) به باتری یا ابر خازن متصل خواهد شد. روابط و تحلیل‌های مربوط به عملکرد حالت پایدار مبدل پیشنهادی در سه حالت عملکردی شارژ باتری، تخلیه باتری و حالت باتری ایزوله و همچنین مدار معادل ساختار پیشنهادی در هر سه حالت عملکردی معرفی خواهد شد. ساختار ساده، بهره ولتاژ بالا، تنش ولتاژ پایین بر روی عناصر نیمه‌هادی در مقایسه با ساختارهای مشابه و همچنین ریپل پایین جریان ورودی از مزایای مهم ساختارهای پیشنهادی می‌باشد که نتایج حاصل از مقایسه ساختار پیشنهادی با ساختارهای مشابه، صحت ادعای فوق را تایید می‌کنند. پیش از معرفی ساختارهای پیشنهادی، انواع مختلف مبدل‌های غیرایزوله افزاینده چند-درگاهه معرفی شده و در مورد کاربرد آن‌ها در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر بحث خواهد شد. سپس برای انواع ساختارهای چند-درگاهه، مثال‌هایی از مبدل‌های پیشنهاد شده در مراجع مربوطه ارائه شده و به صورت مختصر مزایا و معایب هر یک بیان می‌شود و نتایج شبیه‌سازی برخی از آن‌ها نیز پیوست خواهد شد. همچنین در این پایان‌نامه شبیه‌سازی مبدل‌های پیشنهادی و روش کنترلی مناسب در محیط نرم افزار PSCAD/EMTDC صورت گرفته و به منظور تایید صحت و دقت محاسبات تئوری، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج بخش تجزیه و تحلیل حالت ماندگار مقایسه خواهد شد. در نهایت یک نتیجه‌گیری از مطالعات صورت گرفته در این پایان‌نامه ارائه خواهد شد.

Text of Note

Nowadays, Multi-port DC/DC converters with high voltage Step-Up capability, reduced power losses (switching & conduction losses) and suitable efficiency, are one of the most important research areas of researchers in the field of power electronic engineering, especially in applications related to renewable energy systems. Due to the random nature of power generation methods by renewable energy sources (especially in wind turbines), and also the low level of generated power (especially in solar cells), Applications of Multi-port DC/DC converters (MPC) with high voltage gain in hybrid energy system have been recommended by power electronic engineers in order to provide high power levels in the output pots. Also, using as few switches as possible in the mentioned structures, causes the reduction in the power losses, the complexity of the control system, the total cost, and as a result, increasement in the efficiency of the converter. In this study, two multi-port non-isolated DC/DC converters with Energy storage capability and high step-up ability are presented for renewable energy system applications.The proposed topologies consist of two input ports and one output port (MISOc), which one of the input ports considered to be connected to a renewable energy source (such as a solar panel) and the other one provides Bidirectional path and it is used as an energy storage unit which can be connected to battery or supercapacitor. Steady state analysis and operational principles of the both proposed converters have been discussed in three different scenario including isolated battery mode, bsttery charging mode and battery discharging mode. Also the equivalent circuit of the proposed structures in each time intervals of the each scenario have been presented. Simple structure, high voltage boosting capability, low voltage stress on semiconductor devices compared to similar structures, and also reduced the input current ripple are some of the important advantages of the proposed structures, which the results of comparison of the proposed structures with similar structures confirm the validity of the above claim. Before introducing the proposed structures, different types of multi-port non-isolated step-up DC/DC converters are introduced and their application in renewable energy systems are discussed in season2. Then, for various types of multi-port structures,some practical examples of topologies proposed in the relevant references are presented and the main feachers and also their advantages and disadvantages are discussed. Then, the simulation results of some of them are attached. Also, in this thesis, the simulation of the proposed converters and the appropriate control method have been provided in the PSCAD/EMTDC environment. In order to confirm validity and accuracy of the theoretical calculations, their results and the simulation results have been compared.

Variant Title

Analysis, Simulation and Improvement of Multi-Port DC-DC Converters with High Step-Up Capability for Renewable Energy System Applications

Entry Element

پیری،

Part of Name Other than Entry Element

امیرحسین

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

حسینی،

Entry Element

بابائی،

Entry Element

‏‏قاسم‌زاده،

Part of Name Other than Entry Element

سیدحسین

Part of Name Other than Entry Element

ابراهیم

Part of Name Other than Entry Element

سعید

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز