طراحي يك ساختار جديد مبدل پنج سطحي هيبريد با ادوات كاهش يافته

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه با توجه به افزايش روزافزون كاربرد مبدل‌هاي الكترونيك قدرت در صنعت و سيستم‌هاي قدرت، طراحي ساختارهايي كه بتواند علاوه برتامين تقاضاي صنعت داراي ويژگي‌هايي نظير قيمت بهينه، قابليت اطمينان بالا، كنترل‌پذيري مناسب و كيفيت توان ايده‌آل باشد مورد توجه مهندسان و محققان بوده است. در سال‌هاي اخير با توجه به معايب و چالش‌هاي مبدل‌هاي دوسطحي استفاده از مبدل‌هاي چندسطحي در كاربردهاي توان بالا با اقبال روبرو شده است. ولي چالش اصلي اين مبد‌‌ل‌ها تعداد المان‌هاي به كار رفته در ساختارشان مي‌باشد، هر چقدر تعداد المان يك مبدل بيشتر باشد هزينه، حجم و پيچيدگي آن بيشتر و قابليت اطمينان آن كمتر مي‌باشد. از بدو معرفي ساختارهاي چند سطحي در دهه‌هاي قبل، تلاش‌هايي در زمينه كاهش ادوات در مبدل‌هاي چند سطحي شده و تعداد زيادي ساختار معرفي شده‌اند كه معمولا در برابر كاهش تعداد ادوات قابليت‌هايي را از دست داده‌اند. تثبيت ولتاژ خازن‌هاي لينك DC يكي ديگر از چالش‌هاي مبدل‌هاي چند سطحي است. عدم تعادل ولتاژ خازن‌هاي مقسم لينك DC باعث تغيير شكل موج ولتاژ خروجي مي‌شود و حتي ممكن است ولتاژ تحميل شده به بعضي از كليدهاي اكتيو بيشتر شود و موجب آسيب رساندن به آن‌ها شود. روش‌هايي هستند كه با اضافه كردن مدارهاي كمكي اضافي به مبدل، كنترل ولتاژ خازن‌هاي مقسم لينك DC را فراهم مي‌كنند. اما مشكل اصلي اين روش، بالا بودن حجم و قيمت اجزاي مدارهاي كمكي بخصوص سلف‌هاي متصل به لينك DC است. ساختارهاي زيادي براي مبدل‌هاي چند سطحي معرفي شده است كه هر كدام با توجه به ويژگي هايي كه دارند براي كاربرد خاصي مناسب هستند. در اين پژوهش يك ساختار هيبريد براي مبدل‌هاي چند سطحي معرفي شده است. در اين ساختار علاوه بر داشتن خازن شناور در ساق‌هاي مبدل، لينك DC آن‌ها توسط خازن تقسيم شده است و به همين خاطر به آن مبدل تركيبي يا هيبريد گفته مي‌شود. اين مبدل‌ به دليل استفاده همزمان از قابليت هاي دو ساختار داراي عملكرد بهتري نسبت به هر دو ساختار مي‌باشد. چالش اصلي اين مبدل‌ تثبيت همزمان ولتاژ خازن‌هاي لينك DC و خازن‌هاي شناور است كه مبدل بتواند عملكرد درست و مناسبي در تمام نقاط كاري داشته باشد. هدف از انجام اين پايان نامه طراحي يك مبدل پنج سطحي هيبريد با ادوات كاهش يافته است. با كاهش تعداد ادوات مي‌توان هزينه، حجم و پيچيدگي مبدل را كاهش و قابليت اطمينان مبدل را افزايش داد. با طراحي ساختار مبدل به صورت هيبريد مي‌توان همزمان از قابليت هاي دو ساختار استفاده كرده، ولتاژ تحميل شده به ادوات را كاهش و قابليت توان انتقالي مبدل را افزايش داد. همچنين يك روش مدلاسيون طراحي شده است كه بدون نياز به اضافه كردن مدار كمكي بتوان ولتاژ خازن‌هاي لينك DC و خازن‌هاي شناور را تثبيت كنيم. و در نهايت با استفاده از يك كنترلر ولتاژ گردان مناسب بتوان به اهداف ثابت نگه داشتن ولتاژ لينك DC در همه‌ي بارها و همچنين ضريب توان نزديك واحد و THD مناسب شكل موج جريان ورودي دست يافت. واژه‌‌هاي كليدي:1- مبدل‌هاي پنج‌‌سطحي 2- هيبريد3- تعادل ولتاژ خازن 4- كنترلر ولتاژ گردان 5- مدلاسيون فضاي برداري

214056

قدرت (الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي)

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

مسعود حاجيان، محمدصادق گلسرخي

حميدرضا كارشناس