مبدل هاي درهم‌ تنيده افزاينده و بسيار افزاينده غيرايزوله

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

الكترونيك

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه، براي توليد توان الكتريكي، استفاده از منابع تجديدپذير جهت كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي گسترش يافته‌است. سلول‌هاي خورشيدي و پيل‌هاي سوختي، منابع تجديدپذيري هستند كه سطح ولتاژ DC توليدي آن‌ها براي استفاده در اينورترها پايين بوده و براي افزايش سطح ولتاژ آن‌ها، بايد از مبدل‌هاي افزاينده و بسيارافزاينده DC-DC به‌عنوان واسطي بين منابع تجديدپذير و اينورترها استفاده شود. مبدل‌هاي افزاينده و بسيارافزاينده DC-DC داراي دو ساختار ايزوله و غيرايزوله مي‌باشند و درصورتي‌كه ايزولاسيون لازم نباشد، به دليل بالا بودن حجم، وزن و افزايش تلفات در مبدل‌هاي ايزوله، استفاده از مبدل‌هاي غيرايزوله ترجيح داده مي‌شود. از نكات ضروري و مورد توجه در طراحي مبدل‌هاي افزاينده و بسيارافزاينده DC-DC، بازدهي بالا، تعداد المان كم، اندازه كوچك و ريپل جريان ورودي پايين مي‌باشند كه به منظور افزايش سطح توان و كاهش ريپل جريان ورودي مبدل‌ها مي‌توان از ساختارهاي درهم‌تنيده استفاده نمود. همچنين، جهت كاهش تلفات و افزايش بازدهي مبدل‌هاي افزاينده و بسيارافزاينده DC-DC كليدزني نرم مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين پايان‌نامه، ابتدا چالش‌هاي مبدل‌هاي افزاينده و بسيارافزاينده بررسي شده‌ و سپس، روش‌هاي كليدزني نرم معمول كه در مقالات علمي ارائه شده‌اند مورد بررسي قرار گرفته‌ و مزايا و معايب اين مبدل‌ها به‌طور مختصر توضيح داده‌شده‌است. در ادامه چند ساختار افزاينده و بسيارافزاينده‌ غيرايزوله با به كارگيري دو روش معمول كليدزني نرم پيشنهاد شده‌اند. در ابتدا يك مبدل افزاينده درهم‌تنيده غيرايزوله به‌عنوان مبدل پايه معرفي شده‌است. از مشخصات مهم اين مبدل تعداد كم المان و ريپل جريان ورودي اندك مي‌باشد. جهت كاهش تنش ولتاژ المان‌هاي نيمه‌هادي، با افزودن يك مدار كلمپ، عملكرد اين مبدل بهبود داده شده‌است. مبدل درهم‌تنيده‌ افزاينده‌ پايه و مبدل بهبوديافته آن تحليل شده و جهت ارزيابي و صحت عملكرد، نتايج شبيه‌سازي اين دو مبدل ارائه شده‌است. به‌منظور افزايش بهره‌ي ولتاژ مبدل بهبوديافته، از يك سلول افزاينده‌ بهره ولتاژ، استفاده شده‌ و يك مبدل درهم‌تنيده‌ بسيارافزاينده ايجاد گرديده‌است. به‌علاوه، با كاهش تعداد المان‌هاي موجود در مسير عبور توان، تلفات نيز كاهش يافته‌است. مبدل درهم‌تنيده‌ بسيارافزاينده‌ به‌طور كامل تحليل شده و جهت ارزيابي و صحت عملكرد نتايج، يك نمونه آزمايشگاهي از اين مبدل ساخته شده و نتايج به همراه شبيه‌سازي مبدل ارائه گرديده‌است. در ادامه جهت بهبود بازدهي و كاهش تلفات كليدزني با افزودن يك سلول كمكي ZVT به مبدل درهم‌تنيده‌ بسيارافزاينده، مبدل جديدي با كليدزني نرم ارائه شده‌است كه داراي كلمپ پسيو ذاتي براي كليدهاي اصلي مبدل است. مزاياي اصلي اين مبدل، استفاده از يك كليد كمكي، جهت كليدزني نرم دو كليد اصلي، در شرايط ZVS و كليدزني كليد كمكي در شرايط ZCS به دليل سري بودن سلف‌هاي نشتي سلف‌هاي كوپل‌شده با كليد كمكي مي‌باشد. بعلاوه‌، به دليل كنترل نرخ كاهش جريان دايودها توسط سلف‌هاي نشتي، تقريبا تمامي دايودهاي مبدل نيز در حالت ZCS يا بسيار نزديك به ZCS خاموش مي‌شوند. بنابراين، تلفات بازيابي معكوس دايودها، تلفات خازني روشن كردن كليدهاي اصلي و تلفات كليدزني كليدها حذف مي‌گردند. در پايان، نتايج اين پايان‌نامه به‌همراه پيشنهادهايي براي ادامه پژوهش ذكر گرديده‌است. واژگان كليدي مبدل‌هاي افزاينده، مبدل‌هاي بسيارافزاينده، مبدل‌هاي درهم‌تنيده، كليدزني نرم، كلمپ پسيو، ZVT.

223139

مدار مجتمع

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان