مبدل DC-DC دوجهته غيرايزوله كليدزني نرم جديد بدون استفاده از كليد كمكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

دكتري

چكيده در سال‌هاي اخير، به منظور كاهش بحران انرژي و آلودگي محيط زيست، استفاده از منابع انرژي تجديدپذير گسترش يافته است. اين سيستم‌ها معمولاً به دستگاه‌هاي ذخيره‌ساز انرژي و مبدل‌هاي DC-DC دوجهته نياز دارند. مبدل‌هاي دوجهته به عنوان واسط بين باس DC و دستگاه‌هاي ذخيره‌ساز انرژي عمل مي‌كنند و وظيفه مديريت توان، تأمين سطح ولتاژ مورد نياز، و حفظ سلامت المان‌هاي ذخيره‌ساز را از طريق كنترل جريان شارژ و دشارژ بر عهده دارند. علاوه‌براين، اين مبدل‌ها با نسبت تبديل ولتاژ زياد، اختلاف ولتاژ بين سيستم ذخيره‌ساز و باس DC را تطبيق مي‌دهند. در مواردي كه ايزولاسيون و نسبت تبديل ولتاژ زياد مورد نياز نباشد، مبدل‌هاي دوجهته نوع غيرايزوله به دليل سادگي ساختار، هزينه و وزن كم و بازده زيادتر، كاربرد گسترده‌تري دارند. علاوه براين، به منظور كاهش ابعاد و وزن اين مبدل‌ها و افزايش فركانس كليدزني، از روش‌هاي كليدزني نرم به‌طور گسترده استفاده مي‌شود. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬هدف اصلي اين رساله، بررسي و تحليل مبدل‌هاي DC-DC دوجهته غيرايزوله با قابليت كليدزني نرم و توانايي افزايش/ كاهش نسبت تبديل ولتاژ در دو جهت عملكرد مي‌باشد. بنابراين، در اين رساله ابتدا به بررسي نقاط قوت و ضعف انواع مبدل‌هاي دو جهته غيرايزوله ارائه شده، پرداخته مي‌شود. در هر يك از اين مبدل‌ها روش‌هاي كليدزني نرم و روش‌هاي مختلف افزايش نسبت تبديل ولتاژ، مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. سپس، در راستاي تحقق اهداف اين پژوهش، سه ساختار پيشنهادي طراحي و مورد بررسي قرار گرفته‌اند. در مبدل پيشنهادي اول، يك ﻣﺒﺪﻝ DC-DC ﺩﻭﺟﻬﺘﻪ نوع غيرايزوله باك/ بوست با امكان كليدزني‬ ‫نرم ارائه شده است. در اين مبدل، شرايط كليدزني نرم بدون نياز به كليد يا هسته مغناطيسي اضافي فراهم گرديده و در تمامي شرايط بار و در هر دو جهت انتقال توان، كليدزني نرم براي تمامي المان‌هاي مبدل فراهم شده است. در ساختار پيشنهادي دوم، با استفاده از حداقل تعداد كليد، شرايط كليدزني نرم براي تمامي المان‌ها فراهم شده و نسبت تبديل ولتاژ نيز با استفاده از روش سلف‌هاي تزويج‌شده در هر دو حالت عملكرد، افزايش يافته است. در مبدل پيشنهادي سوم، ضمن حفظ مزاياي مبدل پيشنهادي اول، عملكرد بهينه‌تري از نظر نسبت تبديل ولتاژ ارائه شده است. علاوه‌براين، در اين مبدل با جذب انرژي ذخيره‌شده ناشي از سلف‌هاي تزويج‌شده، ساختار بهينه‌تري نسبت به مبدل پيشنهادي دوم ارائه مي‌شود و از افزايش تنش ولتاژ كليدها جلوگيري شده است. در هر سه ساختار پيشنهادي، از حداقل تعداد المان‌ها به‌منظور كاهش حجم، هزينه و افزايش بازده استفاده شده است. به‌منظور ارزيابي صحت تحليل‌هاي تئوري، نمونه‌هاي آزمايشگاهي از هر سه ساختار پياده‌سازي گرديده است كه عملكرد مؤثر كليدزني نرم را با بازدهي حدود 97٪ براي هر سه مبدل نشان مي‌دهند. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ كلمات كليدي: مبدل‌هاي DC-DC دوجهته ، كليد‌زني نرم، سلف‌هاي تزويج‌شده، نسبت تبديل ولتاژ زياد

237282

الكترونيك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان