ارائه يك ساختار جديد مبدل‌هاي چند سطحي ماژولار مبتني برسلول نيم‌پل با قابليت بلوكه سازي خطاي سمت DC

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در چندسال اخير مبدل‌هاي چندسطحي ماژولار به يكي از اركان سيستم‌هاي جريان مستقيم ولتاژ بالا تبديل شده‌اند و تحقيقات به‌روي اين موضوع مخصوصاً از جنبه‌هاي قابليت اطمينان شبكه‌ها و مبدل گسترش يافته ‌است. در اين پايان‌نامه، با توجه به‌جذابيت‌هاي مبدل‌هاي چندسطحي ماژولارِ مبتني بر سلول نيم‌پل به‌دليل هزينه پياده‌سازي و تلفات كم و عدم قابليت بلوكه‌سازي خطا DC در اين مبدل، ابتدا سعي بر بهبود عملكرد مبدل در شرايط عادي، سپس ارائه ساختار جديد براي اين مبدل مبتني بر ساختار سلول نيم‌پل با قابليت بلوكه‌سازي خطا شده است. دراين مبدل‌ها به حداقل رساندن جريان گردشي در مبدل، ريپل ولتاژ خازن‌هاي سلول‌ها، كنترل توان عبوري و برقراري تعادل ولتاژ خازن‌هاي سلول‌هاي مبدل از مهم‌ترين اهداف تحقيقاتي بوده‌ است. امروزه معيار هزينه، تلفات و در كنار آن سرعت عملكرد، از جمله معيار‌هاي بررسي يك سيستم است، لذا تحقيقات همواره به اين سمت رفته ‌است تا چالش‌هاي اشاره شده با كم‌ترين هزينه و تلفات ممكن برطرف شود. مبدل‌هاي چندسطحي ماژولار مبتني بر سلول نيم‌پل عليرغم جذابيت‌هايي كه دارد، اما توانايي بلوكه‌سازي خطا را ندارد و اين چالش اصلي اين ساختار است. ساختار‌هاي ديگري براي سلولِ مبدل ارائه شده است، نظير ساختار تمام‌پل و ساختار‌هاي تركيبي كه باعث ايجاد قابليت بلوكه‌سازي خطا مي‌شوند اما ساختار تمام‌پل تعداد زياد ادوات نيمه‌هادي، هزينه‌ پياده‌سازي و تلفات بالايي دارد ولي اين مزيت را دارد كه زمان بلوكه‌سازي خطا پاييني دارد؛ در ساختار‌هاي تركيبي در اين مبدل‌ها، از هردو ساختار (نيم‌پل و تمام‌پل)‌ استفاده مي‌شود تا دركنار داشتن مزيت‌هاي ساختار نيم‌پل، قابليت بلوكه‌سازي به مبدل اضافه شود. اين ساختار‌ها عليرغم ايجاد قابليت بلوكه‌سازي خطا، همچنان از نقطه نظر تلفات و زمان بلوكه‌سازي نياز به اصلاح دارند. در ابتدا با بيان مزيت‌هاي مبدل‌ چندسطحي ماژولار و چالش‌هاي پياده‌سازي آن، سعي بر محدود‌سازي جريان گردشي بدون استفاده از كنترل‌كننده شده است تا هزينه كاهش پيدا كند و از طرفي سرعت ديناميكي مبدل كاهش پيدا نكند سپس از طريق بهينه‌سازي نحوه كليدزني مبدل به‌منظور دست‌يابي به كم‌ترين تعداد كليدزني، تلفات كليدزني كاهش داده ‌شده است و به ‌موازات آن از طريق الگوريتم كليدزني مناسب، تعادل ولتاژ خازن‌هاي سلول محقق شده است كه اين خود نيز برحذف يك كنترل‌كننده ديگر دلالت دارد تا بتوان همچنان هزينه‌ را كاهش داد و سرعت مبدل را بالا نگه داشت. پس از بهبود عملكرد و هزينه‌ها، به هدف اصلي پژوهش يعني ارائه يك ساختار جديد براي مبدل‌ چندسطحي ماژولار مبتني بر سلول نيم‌پل با اين قابليت كه بتواند خطا DC را كنترل كند، پرداخته شده است. پس از بيان تئوري روش پيشنهادي، پياده‌ و شبيه سازي آن، به بررسي صحت عملكرد ايده پرداخته شده است كه ساختارپيشنهادي طبق شبيه‌سازي به خوبي توانست خطا را بلوكه كند. در ادامه نتايج حاصل از شبيه‌سازي روش پيشنهادي و ساختار‌هاي تمام‌پل و تركيبي ارائه شده تاكنون، با يكديگر از جهات مختلف نظير هزينه پياده‌سازي، تلفات و بازده ساختار، زمان بلوكه‌سازي خطا مقايسه شده است.در اين مقايسه، ساختار پيشنهادي توانست تعداد ادوات نيمه‌هادي را حداقل در حدود 10درصد كاهش دهد و از بعد تلفات توانست، بازده مبدل را حداقل 7 درصد بهبود دهد؛ همچنين از جهت زمان بلوكه‌سازي خطا در حدود 25 درصد بهبود عملكرد داشته باشد.

223488

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان