پایان نامه درباره طراحی مبدل های تشدید سری و موازی

مدارهاي الكترونيك قدرت ، وظيفه پردازشگري يك شكل از انرژي را كه توسط منبع فراهم مي شود ، به شكل ديگري كه در طرف بار مورد نياز است انجام مي دهد. از اين رو الكترونيك قدرت مي تواند به طور دقيقي با حوزه هاي داراي مقررات فرعي زير از مهندسي برق يعني : الكترونيك ، قدرت ، كنترل مشخص مي شود .

دسته بندی: فنی و مهندسی » برق ، الکترونیک ، مخابرات

تعداد مشاهده: 1271 مشاهده

فرمت فایل دانلودی:.zip

فرمت فایل اصلی: docx

تعداد صفحات: 145

حجم فایل:8,062 کیلوبایت

  پرداخت و دانلود  قیمت: 9,500 تومان
پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود.
0 0 گزارش
  • فهرست مطالب

    عنوان                                                                                                                          صفحه

    فصل اول:

    مقدمه..........................................................................................................................................................................................................3

    تاریخ الکترونیک قدرت............................................................................................................................................................................5

    مروری بر مفاهیم سوئیچینگ و کلیدهای نیمه هادی قدرت........................................................................................................7

    فصل دوم:

    منابع تغذیه..............................................................................................................................................................................................19

    فصل سوم:

    مبدلهای قدرت سوئیچینگ.................................................................................................................................................................26

    فصل چهارم:

    مبدلهای تشدیدی..................................................................................................................................................................................52

    فصل پنجم:

    سوئیچینگ ولتاژ و جریان صفر...........................................................................................................................................................74

    فصل ششم:

    ........................................................................128MATLAB طراحی مبدلهای تشدیدی به همراه شبیه سازی آنها توسط

     

    فصل اول

     مقدمه:1-1

     الكترونيك قدرت: 1-1-1

    مدارهاي الكترونيك قدرت ، وظيفه پردازشگري يك شكل از انرژي را كه توسط منبع فراهم مي شود ، به شكل ديگري كه در طرف بار مورد نياز است انجام مي دهد. از اين رو الكترونيك قدرت مي تواند به طور دقيقي با حوزه هاي داراي مقررات فرعي زير از مهندسي برق يعني : الكترونيك ، قدرت ، كنترل مشخص مي شود .

    الكترونيك از قطعات نيمه هادي و مداراتي كه در پردازش سيگنال مورد استفاده قرار مي گيرد تا وظايف كنترل را اجرا كند ، بحث مي كند. قدرت، هم از تجهيزات ايستا و هم چرخاني كه قدرت الكتريكي مصرف مي كند بحث مي كند و كنترل از پايداري حالت ماندگار سيستم حلقه بسته در هنگام فرآيند تبديل قدرت بحث مي كند .

    به طور خلاصه، الكترونيك قدرت فن آوري است كه سه فن آوري اساسي نيمه هادي قدرت، تبديل قدرت و كنترل قدرت را گرد هم مي آورد .

    در مدارهاي الكترونيك قدرت دو نوع قطعه كليد زني وجود دارد، يكي از نوع طبقه قدرت كه قدرت بالايي را تا چند صدگيگا وات جابجا مي كند و ديگري قطعات كه در مدارات كنترل پسخوردي مورد استفاده قرار مي گيرد كه قدرت پائيني تا چند صد ميلي ولت را جابجا مي كند كه نمايشگر هوشمند سيستم است .

    از آنجايي كه مدارهاي الكترونيك قدرت، مدارهاي الكترونيك ديجيتال هستند كه عناصر سوئيچينگ آن قدرت را از چند صد ميلي به چند گيگا وات جابجا مي كند، درنتيجه الكترونيك قدرت وظيفه تبديل و كنترل قدرت را با استفاده از وسايل سوئيچينگ از قدرت پائين به سطوح بالاتر را بر عهده دارد .

     نياز براي تبديل قدرت : 2-1-1

    به طور كلي طبيعت انرژي الكتريكي اي كه توزيع مي گردد با انرژي اي كه براي مصرف كننده مورد نياز است متفاوت مي باشد . دربسياري از كاربردها در طرف مصرف كننده، ممكن است در فركانس خط بالاتر يا پائين تر و يا متغيير نياز داشته باشند .ac الكتريكي یا dc به قدرت

     با كنترل دقيق ضروري است .dc  موجود بهac بنابراين تبديل نمودن قدرت سيستمهاي

    به طور سري استفاده می شده كه به دليل معايب زيادي dc  به همراه مولدهايac  ازموتورهايdc  بهacدر ابتدا براي تبديل چون : وزن و اندازه بزرگ، عملكرد نويز آلود، عمر كم، بهره پائين و رنج محدود تبديل ، مهندسين به الكترونيك خطي روي آوردند. در اين مورد از ترانسفورمرها در ورودي استفاده مي شود که باعث افزایش حجم و کاهش راندمان می شده است از اين رو در اين تبديل انرژي از الكترونيك و قدرت استفاده مي شود كه مزيتهايي چون:

    کمتر    4- قابليت اطمينان بالاتر و آلودگي الكتريكيEMI1- بهره بالا    2- مجتمع شدن آنها    3-

     5- حداكثر قابليت سازگاري و كنترل پذيري ، را نسبت به دو روش قبل دارا مي باشد .

    سيستمهاي الكترونيك قدرت شامل دو واحد مهم مي باشند : 1- طبقه قدرت (واحد مستقيم) كه به انتقال قدرت از ورودي به خروجي اقدام مي كند. 2- طبقه كنترل (واحد پسخورد)،مقدار قدرت انتقال يافته به خروجي را كنترل مي كند .

     طبقه بندي مدارهاي مبدل قدرت: 3-1-1

     وظيفه مبدل قدرت، تبديل قدرت واقعي و پردازش انرژي از ورودي به خروجي با تركيب نمودن ماتريسي از قطعات كليد زني قدرت است.كنترل قدرت خروجي از طريق سيگنالهاي كنترل كه به قطعات كليد زني اعمال مي شود، انجام مي گيرد .به طور كلي مبدل قدرت به مداري گفته مي شود كه يكي از خصوصيات زير را تغيير دهد :

     ) ، سطح ولتاژ ، فركانس ولتاژ ، شكل موج ولتاژ ( سينوسي،مربعي،مثلثی dc  ياac نوع ولتاژ(دندانه اره اي) ، تعداد فاز ولتاژ( تكفاز يا سه فاز).

    به طور كلي چهار نوع مدار مبدل قدرت وجود دارد كه در قسمت عمده مدارات الكترونيك قدرت امروزي مورد استفاده قرار مي گيرد :

     : كه در اين مورد مي توانيم فركانس را تغيير دهيم .ac  بهac الف)

     : عمل يكسو سازي را انجام مي دهد .dc  بهac ب)

     : عمل وارونگري را انجام مي دهد .ac  بهdc ج)

     : كه در اين مورد مي توانيم تغيير سطح ولتاژ دهيم .dc  بهdc د)

    در ادامه به بررسي خصوصيات و نقش منابع تغذيه در الكترونيك قدرت ، انواع مبدلهاي مطرح شده در بالا و نحوه عملكرد آنها در الكترونيك قدرت و كاربرد آنها در سوئيچينگ مي پردازيم .

    تاریخ الکترونیک قدرت :  2-1

    قبل از هر چیز لازم است تا بر روند تغییرات الکتریسته متناوب و مستقیم در دو دهۀ آخر قرن نوزدهم نگاهی بیاندازیم.

     در حال حاضر شده است که ac دست آوردهای سال 1880 منجر به استفادۀ گسترده ای از سیستم قدرت الکتریکی

    شکل مورد نیاز را برای هر گونه کاربرد الکترونیک قدرت فراهم می آورد . در اواسط قرن نوزدهم به توافق رسیده شده است که انرژی الکتریکی اقتصادی ترین انرژی برای استفاده بشری می باشد . ولی بعد از مدتی بین طرفداران جریان متناوب و مستقیم بر سر این که کدام فرم ازاین انرژی برای انتقال و توزیع آن برای مصارف عمومی و صنعتی مناسب تر است اختلاف نظر بوجود آمد.

    در این میان توماس ادیسون نماینده جریان مستقیم و جورج وستینگهاوس و نیکولا تسلا نماینده جریان متناوب بودند. بعد از بالغ بر 15 سال مناظرۀ بین مخترعین دو گروه با ارائه اختراعات جدید و مطالعات تجربی همچون ارائه ماشین

    القایی و سنکرون دو فاز توسط تسلا در گردهمایی سالانۀ مهندسین برق انستیوی آمریکا در سال 1888و تهیۀ یک

     را اجازه می داد توسط ویلیام استانلی ، یکی از شرکای ac ترانسفورمر عملی تجاری که توزیع احتمالی الکتریسته

    جورج وستینگهاوس، در سال 1885 و از طرفی مشکلاتی که ادیسون در توزیع انرژی در فواصل طولانی به بارهای بزرگ از جمله افزایش ولتاژ و جریان که منجر به افزایش تلفات توان در طول کابلهای انتقال می شده ، مواجه بود باعث

    شد تا طرفداران انرژی متناوب پیروز گردند . در نتیجه تمام دنیا از سیستم توزیع قدرت بر پایۀ انرژی متناوب استفاده می کنند.

     

    در طول ربع قرن اخیر به واسطۀ پیشرفت تکنولوژیکی بدست آمده توسط صنعت قطعات نیمه هادی، پیشرفتهای انقلابی ایجاد شد . در میدان الکترونیک تقاضای افزایندۀ پیوسته برای سیستم های قدرت کوچک و با وزن کمتر برای

    کاربردهای فضایی ، صنعتی و مسکونی منجر به تجدید علاقه در استفاده از سیستمهای انتقال مستقیم شد . بسیاری از خبرگان اعتقاد دارند که اکنون به واسطۀ پیشرفتهای تکنولوژیکی احتمال توسعه سیستمهای قدرت الکتریکی انتقال

     بطور اقتصادی . مؤثری وجود دارد . dc

     و بر عکس می توانند با استفاده از قطعات نیمه هادی به ac  بهdc امروزه سیستمهایی برای تبدیل شدت مجتمع شده با قدرت بالا و بسیار سریع ایجاد شوند . آنچه را که ما می توانیم با استفاده از فن آوری امروزی بدست آوریم

    حتی در 10سال پیش قابل تصور نبوده است.

    به همین دلیل است که بسیاری از محققین الکترونیک قدرت اعتقاد دارند که مناظرۀ بین گروهای متناوب و مستقیم در تحت یک دسته از قوانین تکنولوژیکی جدید برگشته است.

    بسیاری موافقند که تاریخ الکترونیک قدرت در سال 1900 هنگامی که یکسوسازهای قوس جیوه ایی با لامپ شیشه ایی معرفی شد ، شروع گشت که آغاز عصر الکترونیک لامپ خلأ را که عصر الکترونیک صنعتی مبنی بر لامپ شیشه ایی نیز نامیده می شد ، اعلام می نمود .

     

    این دوره تا زمان 1947 هنگامی که ترانزیستور ژرمانیومی اختراع شد ادامه یافت که پایان عصر لامپهای خلأ و شروع عصر الکترونیک ترانزیستوری را اعلام می نمود .

    در طول سالهای 1903 و 1940 چندین مدار الکترونیک قدرت جدید چون یکسو کنندۀ مخزن فلزی ، یکسو کنندۀ لامپ خلأ کنترل شده از طریق شبکه ، موتور تیراترون و وسایل کلید زنی لامپ خلأ گازی ماننده تیراترون کاتد داغ ، ایگناترونها و فانوترونها معرفی شده بود .

     در سالهای 1940 و ابتدای 1950 یکسوکننده های مغناطیسی حالت جامد با استفاده از راکتورهای قابل اشباع معرفی شده بود .

    دورۀ مدرن الکترونیک قدرت هنگامی آغاز شد که در سال 1958 شرکت جنرال الکتریک یک تریستور تجاری را دو سال پس از آنکه اختراع شده بود ، معرفی نمود . بزودی همۀ کاربردهای صنعتی که بر اساس یکسوسازهای قوس

    جیوه ایی و تقویت کننده های مغناطیسی قدرت بنا های کنترل شده سیلسیومی بنا شده بودند با یکسوساز

     تعویض شدند.(هایscr)

    های تجاری معرفی شدند پیشرفتهای مهمی در فن آوری ساخت Scrدر کمتر از 20سال پس از آنکه نیمه هادی و عملکرد فیزیکی آن ایجاد شده بود و انواع گوناگون بسیاری از قطعات نیمه هادی قدرت تهیه شده بود .

    با انقلابهای 1970 و 1980 در میکروالکترونیک که در آن تراشه های کنترل مدار مجتمع با قدرت پائین ، مغز و هوش

    کنترل نمودن قطعات نیمه هادی قدرت بالا فراهم آوردند ، ترقی درالکترونیک قدرت امکان پذیر شد . به علاوه معرفی میکرو پروسسورها ، اعمال تئوری کنترل مدرن به الکترونیک قدرت را محتمل ساخت . در 20 سال اخیر ، پیشرفت در

    کاربردهای الکترونیک قدرت به واسطه معرفی قطعات کلید زنی با قدرت بالا و بسیار سریع که با بهره برداری از حالات هنر الگوریتمهای کنترل همراه شده بود ، قابل ملاحظه شده است . امروزه الکترونیک قدرت یک فن آوری کامل است .این مسائل تمامی مبین بر این موضوع می باشند که با ورود به قرن جدید از الکترونیک قدرت می بایست برای نشان دادن تغییرات بسیار زیاد در روشی که ما با آن روش به تولید ،انتقال و توزیع الکتریسته می پردازیم ، استفاده شود .

     مروري بر مفاهيم سوئيچينگ و كليدهاي نيمه هادي قدرت 3-1

     نياز به سوئيچينگ در الكترونيك قدرت: 1-3-1

    همانطور كه مي دانيم مدارهاي بسياري از جمله تنظيم كننده هاي خطي و تقويت كننده هاي قدرت براي تبديل قدرت الكتريكي از منبع به بار وجود دارد اما نياز به قطعات الكتريكي براي انجام وظايف تبديل ، بسيار وابسته به بازده تبديل مي باشد.

    در مدارهاي الكترونيك قدرت قطعات نيمه هادي يا در حالت وصل يا در حالت قطع خود كار ميكنند در نتيجه مقدار خيلي زيادي از انرژي در داخل مدار قدرت قبل از اينكه انرژي پردازش شده به خروجي برسد تلف مي شود . نياز به استفاده به قطعات سوئيچينگ نيمه هادي در مدارهاي الكترونيك قدرت بر توانايي اين مدارها در كنترل و جابجايي مقدار زياد قدرت از ورودي به خروجي با تلف قدرت نسبتاً خيلي پائين در قطعات سوئيچينگ استوار است كه منجر به بازده بسيار بالاي سيستم الكترونيك قدرت مي شود .

    بازده يك شاخص مهم مزيت سيستم است و سهم مهمي در عملكرد كلي سيستم دارد . يك سيستم قدرت با بازده پائين بدين معني است كه مقدار زيادي قدرت به شكل گرما در آن به همراه يك يا چند مشكل زير تلف مي گردد :

    1- بهاي انرژي به واسطه مصرف افزوده شده ، زياد مي شود .

    2- با در نظر گرفتن طراحي گرماگيرها ، پيچيدگيهاي اضافي بر طرح افزوده مي شود.

    3- اجزاي اضافي باعث افزايش قيمت ، اندازه و وزن سيستم مي شوند كه چگالي قدرت را پائين مي آورند.

    4- تلفات قدرت بالا ، كليد را مجبور به كار در فركانسهاي سوئيچينگ پائين مي كند كه منجر به پهناي باند محدود و پاسخ كند مي شود .

    5- اطمينان پذيري قطعات و اجزاءكاهش مي يابد .

    دو نمونه از مدارهاي الكترونيك قدرت يكي تنظيم كننده زنري وديگري مدار سوئيچينگ در زير ارائه شده است .

    (شکل 1- 1 )

    دو مدار مي توانيم به شرح زير  باشد ، بازده اينdc24v  از يك منبع  به بار dc12v اگر فرض كنيم كه هدف تحويل يك ولتاژ مقايسه كنيم :

     زنري :dc  تنظيم كننده 2-3-1

     مطابق زير باشد i_v اگر فرض كنيم كه ديود زنر داراي مشخصه

    ( شکل 1- 2)

     مي باشد . اگرجريان زنر را برابر با 10% جريان بار ،2A مي باشد جريان بار   وچون Vz=12v

     ، در نظر بگيريم خواهيم داشت :Iz=.2A

     :dc  تنظيم كننده سوئيچينگ 3-3-1

    با فرض روشن و خاموش شدن متناوب كليد ايده آل شكل موج خروجي مطابق شكل زير بدست مي آيد

    ( شکل 1- 3 )

     غير صفر مي باشد و مقدار آن از رابطه زير بدست مي آيد .dc كه داراي مقدار

    مي باشد. Ts ، نسبت ميزان نسبت روشن بودن كليد به زمان تناوب سوئيچينگ D در اين رابطه

     را برابر 5. انتخاب مي كنيم يعني كليد دوره اشتغال 5. يا 50% را دارد . در اين D , Vo,ave12v براي

     مي باشد كه بازده 100% را نتيجه 48W و قدرت متوسط ورودي 48W حالت ، قدرت متوسط خروجي

    مي دهد . اين امر با فرض ايده آل بودن كليد بدست مي آيد .

    با توجه به مطالب بالا متوجه مي شويم قطعات سوئيچينگ نيمه هادي نسبت به تنظيم كننده هاي خطي داراي بازده بهتري مي باشند .

     مشخصه هاي كليد زني : 4-3-1

    الف) کلیدهای ایده آل :

    تا حد ممكن مطلوب است كه عمل كليدهاي قدرت نزديك به كليد ايده آل باشد براي اينكه يك قطعه نيمه هادي داراي عملكرد ايده آل باشد بايد خصوصيات زير را دارا باشد :

    1- در هنگام وصل هيچ محدوديتي بر مقدار جريان (مستقيم و معكوس) عبوري نداشته باشد .

    2- در هنگام قطع هيچ محدوديتي بر مقدار ولتاژي( مستقيم يا سد كنندگي معكوس) كه تحمل مي كند نداشته باشد  3- افت ولتاژ حالت وصل صفر باشد.

    4- جريان حالت قطع صفر باشد به عبارت ديگر مقاومت اين حالت بي نهايت باشد .

     آن صفر باشد .Fal time  وRise time -5

    ب) کلیدهای عملی :

    مشخصات كليدهاي عملي به قرار زير مي باشد :

    1- قدرت محدودي را مي تواند جابجا كند يعني در حالت وصل جريان محدود و در حالت قطع ولتاژ سد كننده محدودي تحمل مي كند



    برچسب ها: پایان نامه درباره طراحی مبدل های تشدید سری و موازی پایان نامه تحقیق درباره طراحی مبدل تشدید سری و موازی مبدل تشدید سری و موازی مبدل تحقیق درباره مبدل تشدید سری تحقیق درباره مبدل تشدی موازی
  

به ما اعتماد کنید

تمامي كالاها و خدمات اين فروشگاه، حسب مورد داراي مجوزهاي لازم از مراجع مربوطه مي‌باشند و فعاليت‌هاي اين سايت تابع قوانين و مقررات جمهوري اسلامي ايران است.
این سایت در ستاد سازماندهی ثبت شده است.

درباره ما

فروش اینترنتی فایلهای قابل دانلود، پروژه، مقاله، پایان نامه، گزارش کار و....
در صورتی که نیاز به راهنمایی دارید، صفحه راهنمای سایت را مطالعه فرمایید.
ایمیل: info [at] stufile.ir
پیامک سایت: 500028356615
شرکت به پرداخت ملت درگاه پرداخت پارسیان

تمام حقوق سایت StuFile.ir محفوظ می باشد و هرگونه کپی برداری پیگرد قانونی دارد. طراحی سایت