بهبود بازده در مبدل هاي اصلاح ضريب توان تك مرحله اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

روزبه‌روز ميزان استفاده از وسايل الكترونيكي در حال افزايش است. اين در حالي است كه اكثر وسايل الكترونيك براي كاركرد صحيح، احتياج به ولتاژ مستقيم دارند و در دست ترين منبع تامين توان، برق شهر با ولتاژ متناوب است. اين موضوع باعث افزايش استفاده از يكسوسازها شده‌است. با توجه به اين كه يكسوسازها، بارهاي غيرخطي هستند؛ اتصال آنها به شبكه موجب تزريق هارمونيك‌هاي جريان به شبكه شده و شكل جريان را از حالت سينوسي خارج مي‌كند. يكي از پركاربرترين روش‌ها براي تبديل ولتاژ متناوب به مستقيم استفاده از منابع تغذيه كليدزني‌است. در منابع تغذيه ابتدا ولتاژ برق شهر به ولتاژ يكسوشده تبديل‌شده و سپس توسط مدارهاي تنظيم‌كننده به سطح مطلوب براي مصرف‌كننده تنظيم مي‌شود. عمليات يكسوسازي توسط پل دايودي و خازن صافي انجام مي‌شود كه اين ساختار به علت غيرخطي بودن، جريان‌هاي غير سينوسي از شبكه اخذ مي‌كند. دريافت جريان‌هاي غير سينوسي از شبكه باعث تزريق هارمونيك‌ به شبكه قدرت شده و مشكلات زيادي براي شبكه ايجاد مي‌كند. براي جلوگيري و محدود كردن ميزان هارمونيك تزريقي توسط مصرف‌كننده‌ها به شبكه استانداردهايي تدوين‌شده‌است. تبعيت از اين استانداردها براي لوازم الكترونيكي كه به شبكه متصل مي‌شوند ضروري است. لذا نياز به مدارات اصلاح ضريب توان در منابع تغذيه به منظور كاهش هارمونيك‌هاي تزريقي به شبكه توزيع توان از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشد. همچنين به علت قيمت بالاي انرژي، به منابع تغذيه‌اي نياز است تا بيشترين بازدهي را داشته و هزينه‌هاي مصرف‌كننده را كاهش دهند. در اين پايان‌نامه سه ساختار مبدل اصلاح ضريب توان تك‌مرحله‌اي با هدف كاهش تلفات و بهبود بازده معرفي شده‌است. مبدل پيشنهادي اول كه تركيبي از مبدل‌هاي فلاي‌بك و بوست است، با بهره‌گيري از كليد همزمان علاوه بر ايجاد شرايط كليدزني نرم و حذف تلفات كليدزني، تلفات هدايتي را نيز كاهش مي‌دهد. با اين حال به دليل استفاده از پل دايودي، بخشي از توان بر روي دايودهاي يكسوساز ورودي تلف شده و باعث كاهش بازده مدار مي‌شود. لذا به منظور رفع اين مشكل، مبدل پيشنهادي دوم ارائه شده‌است. در اين ساختار، با ادغام دايودهاي يكسوساز ورودي با كليدهاي قدرت، تلفات كاهش يافته است و بازده بهبود پيدا مي‌كند. همچنين براي دستيابي به كليدزني نرم از يك مدار كمكي استفاده شده است. با وجود اين، بخشي از توان همچنان بر روي دايود مسير خروجي تلف مي‌شود كه باعث افت بازده مي‌شود. براي رفع اين محدوديت، مبدل پيشنهادي سوم مطرح شد. اين مبدل، يك ساختار بدون پل و تك‌مرحله‌اي با تنها يك كليد قدرت است كه با افزودن كليد همزمان، تلفات دايود خروجي حذف شده و موجب بهبود بازده مدار شده‌است. دو مبدل پيشنهادي اول و دوم به‌صورت كامل تحليل شده و نمونه‌هاي آزمايشگاهي آن‌ها به منظور بررسي صحت عملكرد و ارزيابي تحليل‌هاي تئوري ساخته شده‌اند. نتايج عملي به‌دست‌آمده نيز درستي عملكرد مدار را تأييد مي‌كند. علاوه بر اين، با توجه به به‌كارگيري كليدزني نرم و كاهش تعداد المان‌هاي نيمه‌هادي در مسير عبور توان، بازده مبدل‌هاي پيشنهادي در مقايسه با ساختارهاي موجود بهبود يافته است.

236334

مدارهاي مجتمع الكترونيك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان