الکترونیک قدرت ترکیبی از قدرت، الکترونیک و کنترل است. کنترل به بررسی مشخصه های دینامیک و حالت پایدار سیستم‌های با حلقه بسته می‌پردازد. قدرت، وسایل قدرت استاتیک و گردنده را که در تولید، انتقال و توزیع توان الکتریکی بکار‌گرفته می‌شوند را بررسی می‌کند. الکترونیک، مدارها و وسایل پردازشگر یا پردازنده سیگنال‌ها را بررسی می‌کند که برای بدست آوردن هدفهای کنترلی مطلوب مورد استفاده قرار می‌گیرند. الکترونیک قدرت را می‌توان به صورت کاربردهای الکترونیک حالت جامد در کنترل و تبدیل توان الکتریکی نیز تعریف کرد. الکترونیک قدرت بر اساس خاصیت کلیدزنی عناصر نیمه‌هادی قدرت پایه گذاری شده است. با پیشرفت تکنولوژی نیمه‌هادی‌های قدرت، قابلیت کار با توان و سرعت کلیدزنی بالا در ادوات الکترونیک قدرت بطور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته است. پیشرفت در تکنولوژی میکروکنترلرها[1] تاثیر زیادی در کنترل و ایجاد روشهای کنترلی برای عناصر نیمه‌هادی قدرت داشته است[1].
همانطورکه قبلا اشاره شد الکترونیک قدرت بر کلیدزنی المان‌های قدرت استوار است. بکارگیری این المان‌ها معایبی را هم به همراه دارد. غیرخطی بودن این عناصر باعث به وجود آمدن اعوجاج در شکل موج جریان خط می‌شود که خود سبب بوجود آمدن معایب زیادی از جمله کاهش ضریب توان[2] (P.F)به عنوان یکی از مهمترین اثرها می‌شود. مبدلهای اصلاح ضریب توان[3] (PFC) ورودی را به حالت سینوسی و هم‌فاز با ولتاژ نزدیک می‌کنند. مشکل اعوجاجات جریان ورودی مدت زیادی است که شناخته شده است. اخیرا توجه به اثرات زیان آور هارمونیک‌ها منجر به ایجاد یک فرمولاسیون راهبردی و همچنین استانداردهایی گردیده است که باعث شده توجه به راه های محدود کردن اعوجاجات جریان بیشتر شود[3].
به طورکلی PFC، ظرفیت تولید یا جذب توان راکتیو در یک بار متصل به شبکه بدون استفاده از منبع میباشد. ضریب توان را می‌توان نسبت توان واقعی[4] به توان ظاهری[5] و به صورت رابطه (1‑1) تعریف کرد:
| (1‑1) |
که در آن توان واقعی مقدار متوسط حاصلضرب ولتاژ لحظه‌ای در جریان لحظه‌ای در یک سیکل میباشد و توان ظاهری حاصلضرب مقدار موثر جریان در مقدار موثر ولتاژ میباشد. اگر ولتاژ و جریان سینوسی و هم فاز باشند، ضریب توان مقدار واحد و برابر با یک خواهد داشت. در صورتیکه ولتاژ و جریان سینوسی و غیر هم‌فاز باشند ضریب توان کسینوس اختلاف فاز آن ها خواهد بود. این تعریف از ضریب توان تنها در مواقعی که ولتاژ و جریان سینوسی باشند معتبر است، به عبارتی تعریف فوق از ضریب توان، تنها تحت شرایطی که بار ترکیبی از عناصر خطی مانند مقاومت، خازن و القاگر باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد، این در حالی است که معمولا در ورودی مبدلهای اصلاح ضریب توان یک یکسوساز نیم‌موج یا تمام‌‌موج قرار دارد، که همین امر یعنی استفاده از عناصر غیرخطی در این مبدلها باعث می‌شود که نتوانیم از تعریف فوق برای ضریب توان استفاده کنیم.
1-2- موضوع پایان‌نامه
در یک دسته‌بندی کلی می‌توان روشهای اصلاح ضریب توان را به دو دسته‌ی کلی اصلاح ضریب توان غیرفعال[6] و فعال[7] تقسیم‌بندی نمود. روشهای اصلاح ضریب توان غیرفعال عموما به کنترل توان راکتیو جذب شده از منبع می‌پردازند. در روش اصلاح ضریب توان غیرفعال، برای از بین بردن اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان کشیده شده از منبع، یک خازن با ظرفیت مناسب را با بار موازی می‌کنند تا جریان
و ولتاژ ورودی باهم هم‌فاز شوند. در روش اصلاح ضریب توان فعال که در مبدلهای اصلاح ضریب توان الکترونیک قدرت و منابع تغذیه سوییچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد، با کنترل شکل موج جریان ورودی، اصلاح ضریب توان انجام می‌شود. در روش اصلاح ضریب توان فعال پالس اعمالی به کلید‌های مبدل طوری خواهد بود که جریان ورودی سینوسی و هم‌فاز با ولتاژ منبع باشد.
در این پایان نامه، در فصل 2 بر تعاریف ارائه شده برای ضریب توان و همچنین روشهای اصلاح ضریب توان خواهیم داشت، سپس در ادامه عملکرد مداری مبدلهای DC که در مبدلهای اصلاح ضریب توان مورد استفاده قرار می‌گیرند بررسی خواهند شد و در نهایت روشهای کنترلی این مبدلها با هم مقایسه می‌شوند و چگونگی عملکرد یکی از روشهای کنترلی به طور کامل شرح داده خواهد شد. در فصل 3 بر چگونگی عملکرد مبدل شپارد- تیلور[8] خواهیم داشت، سپس در ادامه فصل 3 به طور خلاصه به بررسی مقالاتی که در این زمینه منتشر شده‌اند خواهیم پرداخت. در انتها چگونگی عملکرد روش جدید کلیدزنی پیشنهادی شرح داده خواهد شد. در فصل 4 نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده و نتایج آزمایشات عملی با بهره گرفتن از روش کلیدزنی پیشنهادی، ارائه خواهند شد.
در این پایان‌نامه در ابتدا عملکرد مبدل شپارد- تیلور بعنوان یکی از انواع جدید مبدلهای اصلاح ضریب توان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. سپس با تغییر در ساختار این مدار، یک روش جدید کلیدزنی بر‌مبنای روش کنترل هیسترزیس جهت کاهش تلفات مدار مذکور ارائه گردیده است. در روش پیشنهادی تلفات کلیدزنی مبدل، نسبت به روش کلیدزنی مرسوم کاهش یافته است. جهت رسیدن به هدف نهایی که ساخت مبدل اصلاح شده‌ی شپارد- تیلور با روش کلیدزنی جدید بر مبنای روش کنترل هیستزیس میباشد، در ابتدا براساس تحقیقاتی که توسط سایر محقیقین در کذشته انجام شده بود، مبدل اصلاح ضریب توان شپارد-تیلور در نرم‌افزارهای متلب و پروتئوس شبیه‌سازی گردید و پس از حصول نتایج قابل قبول مبدل اصلاح شده در روش کنترل پیشنهادی نیز با این دو نرم افزار مورد شبیه‌سازی قرار گرفت. سپس با توجه به نتایج شبیه‌سازی مدار در بعد آزمایشگاهی پیاده‌سازی شد. نتایج شبیه‌سازی و آزمایشات عملی در فصل چهارم آورده شده که به خوبی نشان می‌دهد، مبدل در روش کنترل پیشنهادی دارای عملکرد مطلوب میباشد.
1-3- نوآوری پژوهش
امروزه با گسترش مصرف کننده های DC و بارهای غیرخطی متصل به شبکه، طراحی و ساخت مدارات اصلاح ضریب توان با بهره گرفتن از مبدلهای الکترونیک قدرت، اهمیت ویژه‌ای یافته است. با پیشرفت تکنولوژی، مدارات مجتمع در این عرصه به کمک آمده‌اند، باتوجه به پیچیدگی و عملکرد غیرخطی این نوع مبدلها و نیاز به کنترل لحظه‌ای جریان ورودی و ولتاژ خروجی در آنها استفاده از مدارات مجتمع و پردازشگرهای الکترونیکی امری اجتناب‌ناپذیر است. مبدل شپارد- تیلور یکی از انواع جدید مبدلهای اصلاح ضریب توان میباشد که بدلیل عملکرد مطلوب آن در این حوزه، در سالیان اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است. روشهای کنترل متعددی جهت کنترل پالس کلیدزنی و اصلاح ضریب توان برای مبدل اصلاح ضریب توان شپارد- تیلور ارائه شده است. در این پایان نامه سعی خواهد شد تا با اصلاح روش کلیدزنی مبدل اصلاح ضریب توان شپارد- تیلور، ضمن حفظ شکل موج جریان ورودی در حالت سینوسی (هم فاز با ولتاژ ورودی)، عملکرد مدار را بهبود داده و تلفات کلیدزنی را کاهش دهیم.
[1] Microcontrollers
[2] Power factor
[3] Power factor correction
[4]Real power
[5] Apparent power
[6] Passive
[7] Active
[8] Sheppard-Taylor
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
فرم در حال بارگذاری ...