عنوان

ارائه مبدل منبع امپدانسی جریان متناوب ایزوله‌شده فرکانس بالا با قابلیت تغییر فرکانس در خروجی

شماره

پ۲۷۵۵۰

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

ارائه مبدل منبع امپدانسی جریان متناوب ایزوله‌شده فرکانس بالا با قابلیت تغییر فرکانس در خروجی

نام نخستين پديدآور

سارا فتحی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۹۳ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی برق قدرت گرایش الکترونیک قدرت و ماشین‌های الکتریکی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۲۹

متن يادداشت

کاربردهای متنوع موجود در صنعت، ولتاژ جریان متناوب (AC) با دامنه و فرکانس های مختلف نیاز دارند. بنابراین، مبدل‌های جریان متناوب AC-AC لازم هستند تا این تبدیل‌ها را ارائه دهند. در این میان مبدل‌های ماتریسی در گروه مبدل‌های جریان متناوب قرار دارند که می‌توانند با یک مرحله تبدیل مستقیم AC به AC، ولتاژ AC با دامنه و فرکانس متغیر در کنار هم ارائه دهند. استفاده از شبکه‌های منبع امپدانسی در کنار مبدل‌های ماتریسی، بازه وسیعی از بهره ولتاژ کاهنده-افزاینده را در کنار فرکانس قابل تنظیم در خروجی ارائه می‌دهد. کلیدهای مورد استفاده در ساختار مبدل‌های جریان متناوب ازجمله مبدل‌های ماتریسی مبتنی بر شبکه منبع امپدانسی، کلیدهای دو طرفه ولتاژ و جریان می‌باشند که با فرکانس بالا کلیدزنی می‌شوند؛ هر خطایی در عمل‌کرد کلیدهای دوطرفه‌ که به صورت مکمل با یکدیگر کلیدزنی می‌شوند، منجر به مدار بازی و یا اتصال کوتاه در ساختار مبدل شده که به ترتیب باعث تولید ضربه‌های ولتاژ و جریان و آسیب رسیدن به کلیدها می‌شود و عمل‌کرد مبدل را مختل می‌سازد. بنابراین، مبدل‌های جریان متناوب باید از الگو‌های کلیدزنی کموتاسیون ایمن استفاده کنند تا از ایجاد این ضربه‌ها در مدار جلوگیری کند. هرچقدر تعداد کلیدهای دوطرفه در ساختار مبدل جریان متناوب بیش‌تر باشد پیچیدگی این الگوی کلیدزنی نیز افزایش پیدا می‌کند و نیازمند مدار کنترلی دقیق می‌باشد پس استفاده از این روش کموتاسیون ایمن در مبدل‌های ماتریسی، که از تعداد زیادی کلید تشکیل می‌شوند، چندان کارآمد نخواهد بود. روش دیگر برای برطرف ساختن مشکلات کموتاسیون، ارائه کموتاسیون ذاتی می‌باشد که به کمک نحوه طراحی مبدل و با تقسیم ساختار به دو زیر مدار مثبت و منفی و حذف کلیدهای دو طرفه صورت می‌پذیرد که در زمان‌های مرده با ارائه مسیری برای عبور جریان سلف‌ها، از ضربه‌های ولتاژ جلوگیری می‌کند. برای ارائه ایزولاسیون الکتریکی، استفاده از ترانسفورماتورهای فرکانس پایین با سطح مقطع هسته آهنی قطور و سیم‌پیچ مسی زیاد، منجر به افزایش هزینه نهایی ساخت مبدل می‌گردد.در این پایان‌نامه یک مبدل منبع امپدانسی جریان متناوب ایزوله‌شده فرکانس بالا با قابلیت تغییر فرکانس در خروجی پیشنهاد می‌شود. مبدل پیشنهادی به کمک ترانسفورماتور سر وسط‌ دار سه سیم‌پیچه فرکانس بالا، ایزولاسیون الکتریکی را در کنار قابلیت تغییر فرکانس در خروجی ارائه می‌دهد. تعداد دور ترانسفورماتور به همراه چرخه کاری کلیدها، دو درجه آزادی برای تغییر بهره ولتاژ خروجی هستند. ساختار مبدل پیشنهادی به نحوی طراحی شده است که در هر نیم دوره تناوب از منبع ولتاژ ورودی فقط یک کلید فرکانس بالای PWM کلیدزنی می‌شود و کموتاسیون ذاتی ارائه می‌شود. هم‌چنین، جریان ورودی پیوسته بدون استفاده از فیلترهای بزرگ ارائه می‌شود. در نتیجه، استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا به همراه تعداد کلید بسیار کم و عدم نیاز به فیلترهای ورودی منجر به کاهش اندازه مبدل پیشنهادی شده و با هزینه کم و بازده بالا قابل ساخت می‌باشد. برای ارزیابی و تایید درستی عمل‌کرد مبدل پیشنهادی از نرم‌افزار PSCAD/EMTDC استفاده شده است و سپس نمونه‌ای در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی و نمونه آزمایشگاهی درستی روابط تئوری و صحت عمل‌کرد مبدل پیشنهادی را تایید می‌کند.

متن يادداشت

AbstractDiverse applications in the industry require different forms of AC power with varying amplitude and frequencies. Therefore, power electronic converters are required to deliver these conversions. Meanwhile, AC-AC converters can produce AC voltage with variable amplitude, variable frequency, or both simultaneously. Conventional matrix converters can provide variable amplitude and frequency at the output with a direct AC to AC conversion, but they have limited voltage gain. The utilization of impedance networks along with the matrix converters provides a wide range of buck-boost voltage gain with adjustable frequency at the output. Bidirectional switches are commonly used in AC-AC converters; a minor error in the performance of the aforementioned switches causes short circuits or open circuits. So, voltage and current spikes occur and disrupt the operation of converters and ruin them. For that reason, these kinds of switches need specific gating signals with a soft-commutation strategy. Another way to overcome the commutation problem is to design converters in such a way as to provide inherent commutation by offering a path for the inductor’s current to flow and prevent voltage spikes. Electrical isolation is also required to provide safety for sensitive loads. Utilization of external bulky line frequency transformers with heavy iron core and large copper coil to provide isolation results in the overall high cost and large size of AC-AC converters.In this thesis, a high-frequency isolated single-phase q-Z-Source AC-AC converter with the ability to change the frequency at the output and inherent commutation is proposed. By employing a center-tapped three-winding transformer after the quasi z-source network high, frequeny isolation is realized. Voltage gain can be adjusted by varying the turn ratio of the high frequency transformer along with the duty cycle of the proposed converter. There are two sub-circuits in the structure of the proposed converter. In each half-cycle of input voltage, one of those positive and negative sub-circuits is switched. Each sub-circuit has only one PWM unidirectional switch; So, inherent commutation is presented. Also, the input current of the proposed converter is continuous without using any input filter on the input side. Therefore, the high-frequency transformer, reduced number of switches, and no input filter lead to the compact size, low cost, and high efficiency of the proposed converter. To evaluate the performance of the proposed converter, PSCAD/EMTDC software has been used and a laboratory prototype has been implemented. Simulation and laboratory results confirm the correctness of the theory and the operation accuracy of the proposed converter.

عنوان گونه گون

High-Frequency Isolated AC-AC Z-Source Converter with the ability to change the frequency at the output

عنصر شناسه اي

فتحی‏،

ساير عناصر نام

سارا‏

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

بابائی،

عنصر شناسه اي

صباحی،

ساير عناصر نام

ابراهیم ‏

ساير عناصر نام

مهران‏

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

‏تبریز