عنوان

طراحی و کنترل مبدل‌های DC-DC افزاینده مبتنی بر منبع شبه امپدانسی بهبودیافته با استفاده از سلف تزویج

شماره

پ۲۶۸۲۷

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی و کنترل مبدل‌های DC-DC افزاینده مبتنی بر منبع شبه امپدانسی بهبودیافته با استفاده از سلف تزویج

نام نخستين پديدآور

عطااله صمدیان

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۵۵ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی برق- قدرت گرايش الکترونیک قدرت

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۴/۰۷

متن يادداشت

در سال‌های اخیر تحقیقات بسیاری در رابطه با مبدل‌های مبتنی بر منبع امپدانسی و کاربرد آن‌ها ارائه شده است. برخی از مقالات برای معرفی ساختارهای جدید با ویژگی‌های بهبودیافته ارائه شده و در برخی دیگر روش‌های جدید کنترل، تجزیه و تحلیل و برنامه‌های کاربردی آن‌ها ارائه شده است. این مبدل‌ها برای کاربردهای مختلفی از جمله سیستم‌های فتوولتائیک(پانل‌های خورشیدی)، توربین‌های بادی، پیل‌های سوختی، سیستم‌های برق اضطراری، درایوهای موتور، سیستم‌های ذخیره‌کننده انرژی و تصحیح ضریب توان استفاده می‌شوند. بنابراین این ویژگی‌ها سبب افزایش مطالعه در این زمینه، بخصوص تحقیق در رابطه با مبدل‌های افزاینده DC-DC مبتنی بر منبع شبه امپدانسی شده است که قابلیت عملکرد در چرخه کاری پایین را دارند. با این وجود، این ساختارها علاوه بر داشتن مزایای زیاد دارای معایبی از قبیل بهره ولتاژ پایین، تنش جریان بالای کلیدهای قدرت، تنش ولتاژ بالای کلیدهای قدرت، تنش ولتاژ بالای دیودها و بازده کم در توان‌های بالا هستند که منجر به تلفات و هزینه بالا در مبدل می‌شود که زمینه تحقیق و توسعه را در این راستا فراهم کرده است. بنابراین در این رساله با انجام تحقیقات و بررسی‌های لازم در منابع موجود، سه ساختار بهبود‌یافته از مبدل‌های افزاینده DC-DC مبتنی بر منبع شبه امپدانسی با استفاده از سلف‌ تزویج جهت افزایش بهره ولتاژ و کاهش تنش ولتاژ نیمه‌هادی‌ها ارائه شده است. ساختار پیشنهادی اول برخلاف مبدل‌های منبع شبه امپدانسی مرسوم که دارای دو هسته مغناطیسی هستند، علاوه بر بهره ولتاژ بالا و تنش ولتاژ پایین نیمه‌هادی‌ها از یک هسته مغناطیسی در ساختار خود استفاده کرده است. ساختار پیشنهادی دوم، یک مبدل منبع شبه امپدانسی کلیدزنی‌شونده‌ ارائه می‌نماید که برخلاف مبدل‌ منبع شبه امپدانسی کلیدزنی‌شونده مرسوم در تعداد عناصر یکسان، به بهره ولتاژ بالاتر با کاهش تنش ولتاژ کلید‌ها و زمین مشترک بین بار و منبع ورودی دست می‌یابد. بعلاوه ساختار پیشنهادی سوم جهت عملکرد در توان‌های بالاتر نسبت به مبدل‌های‌ منبع شبه امپدانسی مرسوم ارائه شده است. این مبدل نیز دارای بهره ولتاژبالا، تنش پایین جریان و ولتاژ کلیدهای قدرت، ریپل کم جریان ورودی و زمین مشترک بین خروجی و منبع ورودی است. همچنین روش‌های کنترلی مناسب جهت تثبیت و کنترل ولتاژ خروجی این مبدل‌ها با مدل سازی ریاضی و تحلیل سیگنال کوچک به صورت جداگانه برای هر مبدل طراحی و بررسی شده است. بنابراین با تحلیل ساختارهای‌ ارائه‌شده در یک دوره تناوب کامل کلیدزنی و در مدهای کاری مختلف، محاسبات و روابط مربوطه استخراج می‌شود. هم‌چنین ساختارهای پیشنهادی با یکدیگر و با بعضی از ساختارهای اخیر مبتنی بر منبع امپدانسی مرتبط در مراجع مقایسه ‌گردید و مزایای مربوطه مورد بررسی قرار می‌گیرد. جهت تایید صحت نتایج حاصله، ساختارهای پیشنهادی با استفاده از نرم‌افزار PSCAD/EMTDC شبیه‌سازی شده و نمونه آزمایشگاهی مبدل‌ها ساخت و نتایج آزمایشگاهی ارائه می‌شود. برای نشان دادن عملکرد بهتر نیز، یکی از ساختارهای ارائه‌شده نیز در کاربرد تغذیه موتور القایی سه فاز با استفاده از اینورتر سه فاز طراحی گردید و نتایج آزمایشگاهی آن مورد تایید قرار گرفت.

متن يادداشت

AbstractIn recent years, many types of researches have been presented in relation to impedance source based converters and their application. Some articles are presented to introduce new structures with improved properties and in others new methods of control, analysis and their applications are presented. These converters are used for various applications including photovoltaic systems (solar panels), wind turbines, fuel cells, emergency power systems, motor drives, energy storage systems and power factor correction. Therefore, these features have increased the study in this field, especially the research related to DC-DC step-up converters based on quasi Z-source, which has the ability to operate in a low duty cycle. However, in addition to having many advantages, these structures have disadvantages such as low voltage gain, high current stress of power switches, high voltage stress of power switches, high voltage stress of diodes and low efficiency at higher powers, which lead to losses and high cost. These issues have provided the ground for research and development in this direction. Therefore, in this treatise, by conducting the necessary research and investigations in the available sources, three improved structures of DC-DC step-up converters based on quasi z-source using coupling inductor to increase the voltage gain and reduce the voltage stress of semiconductors are presented. The first proposed structure, unlike the conventional quasi-impedance source converters that have two magnetic cores, it uses single magnetic core in its structure and can achieve high voltage gain and low voltage stress on semiconductors. The second proposed structure provides a switched quasi-impedance source converter, with the same number of elements as the conventional switched quasi-impedance source converter, it can achieve a higher voltage gain by reducing the voltage stresses on the switches and the common ground between the load and the input source. In addition, the third proposed structure is presented to operate at higher powers than the conventional quasi-impedance source converters. This converter also has high voltage gain, low current and voltage stresses of power switches, low input current ripple and common ground between output and input source. Also, appropriate control methods to stabilize and control the output voltage of these converters have been designed and checked separately for each converter with mathematical modeling and small signal analysis. Therefore, by analyzing the presented structures in a time period of switching and in different operating modes, calculations and related relationships are extracted. Also, the proposed structures were compared with each other and with some of the recent structures based on impedance sources in the references, and the relevant advantages were examined. In order to confirm the correctness of the results, the proposed structures are simulated by PSCAD/EMTDC software and a laboratory prototype of these converters is made and the laboratory results are presented. To show better performance, one of the presented structures was also designed in the application of three-phase induction motor power supply using a three-phase inverter, and its laboratory results were confirmed.

عنوان گونه گون

Design and Control of Improved Quasi Z-Source based DC-DC Converters Using Coupled Inductor

عنصر شناسه اي

صمدیان،

ساير عناصر نام

عطااله

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

حسینی،

عنصر شناسه اي

صباحی،

ساير عناصر نام

سید حسین

ساير عناصر نام

مهران

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز