طراحي و پياده سازي مبدل چند سطحـي سه فاز با پيكربندي جديد و رويكرد كاهش قطعات و اثرات هارمونيكي به منظور استـفاده در سـامانه رانش الكتريكي كشتي

دكتري

مبدل¬هاي الكترونيك قدرت در صنايع مختلف از قبيل سامانه¬هاي حمل‌ونقل ، راه¬انداز موتورها ، منابع تغذيه و سامانه¬هاي بهره¬برداري از انرژي هاي نو و تجديدپذير و... كاربردهاي بسيار زيادي دارد. يكي از محدوده¬هايي كه اين مبدل¬ها استفاده مي¬شوند، محدوده ولتاژ متوسط است. مبدل¬هاي با پيكربندي متنوع در مراجع مختلف ارائه‌شده و برخي به مرحله توليد تجاري رسيده و در صنايع مختلف ازجمله صنايع دريايي به‌كارگرفته شده است. در اين مبدل¬ها مشخصه¬هايي نظير تعداد عناصر استفاده‌شده، ولتاژ روي كليدها، تعداد منابع جريان مستقيم استفاده‌شده، فركانس كليدزني تلفات ، قابليت اطمينان ، مقدار اعوجاج¬هارمونيكي¬كلي ، تكنيك مدولاسيون، قابليت ماژولار و... هستند كه براي هر پيكربندي مورد بررسي قرار مي¬گيرد. در اين رساله ابتدا دو پيكربندي جديد براي اينورترهاي پنج¬سطحي تك¬فاز پيشنهاد شده است. در پيكربندي¬هاي پيشنهادي از تعداد قطعات كم‌تري نسبت به پيكربندي¬هاي هم¬سطح مرسوم استفاده شده است و نتايج شبيه¬سازي از نقطه¬نظر تلفات با ساختارهاي مختلف مقايسه شده است. در مرحله بعد بر روي مجموعه آزمايشگاهي با توان 3كيلوات و ولتاژ خروجي 400 ولت پياده¬سازي شده است. از پيكربندي¬هاي تك¬فاز پيشنهادي براي توليد پيكربندي سه¬فاز بهره گرفته شده است و سه ساختار جديد براي اينورترهاي سه¬سطحي، پنج¬سطحي و هفت¬سطحي سه¬فاز پيشنهاد شده است. در ساختار سه¬سطحي پيشنهادي از كمترين تعداد كليدهاي قدرت استفاده شده و نسبت به ساختارهاي مختلف برتري دارد. علاوه بر موارد ذكر شده، ساختارهاي پيشنهادي در حالت¬هاي چندسطحي تك¬فاز و سه¬فاز، تركيب به¬صورت گسترده ارائه شده است و براي كاربردهاي مختلف از قبيل سامانه¬هاي چندفازه، سلول خورشيدي، 4-Leg و ... قابل بهره¬برداري است. ساختار سه¬فاز سه¬سطحي پيشنهادي با قابليت ماژولار براي ولتاژ 690 و توان 5كيلووات شبيه¬سازي شده و سپس اين ساختار براي ولتاژ 400 ولت و توان 3 كيلووات و اعوجاج هارمونيكي كلي كمينه پياده¬سازي شده است. ساختار ديگري نيز به¬صورت سه ¬فاز پنج¬سطحي با قابليت گسترش ولتاژ خروجي با ولتاژ 800 ولت و توان 10 كيلووات شبيه¬سازي شده و براي ولتاژ 400 ولت و توان 3 كيلوولت¬آمپر پياده¬سازي شده است. مقدار تلفات هدايتي اين ساختار نسبت به ساختارهاي هم-سطح كم¬تر است. همچنين براي كاهش اعواج هارمونيكي، روش كليدزني جديد با سيگنال¬هاي حامل OCP-PWM ارائه شده است. در اين روش و فركانس موج حامل به محدوه1KHZ كاسته شده و در نتيجه فركانس كليدزني و تلفات كليدزني نيز كاهش يافته است. اعوجاج هارمونيكي كلي ولتاژ خروجي قبل از فيلتر در مبدل تك¬فاز به مقدار 21.79% و در مبدل سه¬فاز سه¬سطحي به مقدار 27% كاهش داده شده است.

194659

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر سيد اديب ابريشمي فر