توصيفگر ها :
مبدل چندسطحي خازن‌شناور با خازن كاهش‌يافته , مبدل پنج‌سطحي خازن‌شناور , مبدل شش‌سطحي خازن‌شناور , متعادل‌سازي ولتاژ خازن شناور در مبدل چندسطحي
چكيده فارسي :
در اين پايان‌نامه به توسعه مبدل‌هاي چندسطحي خازن‌شناور با ادوات كاهش‌يافته پرداخته شده است. مبدل‌هاي الكترونيك قدرت dc-ac امروزه در صنعت كاربردهاي گوناگوني در سطوح مختلف توان پيدا كرده‌اند. در اين ميان مبدل‌هاي دوسطحي نوع ولتاژ يكي از شايع‌ترين و پركاربردترين مبدل‌ها بوده و در ساختارهاي الكترونيك قدرت به وفور از آن استفاده مي‌شود. مبدل هاي دوسطحي در كاربردهاي توان‌بالا و ولتاژبالا داراي نقاط ضعفي مي‌باشند. بعضي از اين نقاط ضعف عبارتند از نياز به سري و يا موازي كردن كليدهاي نيمه‌هادي براي تحمل ولتاژها يا جريان‌هاي بالاتر و ايجاد مشكل در تعديل ولتاژ يا جريان آنها در حالت ديناميكي، dv/dt زياد در خروجي مبدل در حين پديده كليدزني و پايين بودن كيفيت هارمونيكي ولتاژ و جريان. براي غلبه بر اين مشكلات مبدل‌هاي چندسطحي معرفي شده‌اند. اين مبدل‌ها از ساختارهاي گوناگوني براي نيل به شكل موج‌هاي چندسطحي در خروجي استفاده مي‌كنند. استفاده از مبدل هاي چندسطحي باعث كاهش استرس ولتاژ كليدها، افزايش كيفيت هارمونيكي ولتاژ و جريان خروجي و كاهش dv/dt ولتاژ خواهد شد. محققان همواره در تلاش‌اند كه با كاهش ادوات در مبدل‌ها، هزينه و حجم مبدل‌ها را كاهش دهند. يكي از ساختارهاي متداول مبدل‌هاي چندسطحي، مبدل چندسطحي با خازن شناور است. در اين پايان‌نامه ابتدا ساختار مرسوم مبدل‌هاي چندسطحي خازن‌شناور پنج و شش‌سطحي بررسي شده و سپس با كاهش تعداد خازن مشخص از ساختار اين مبدل‌ها، به مبدل‌هاي خازن‌شناور پنج و شش‌سطحي با خازن كاهش‌يافته دست يافته و سپس مدولاسيون و كنترل اين مبدل‌ها، چالش‌ها و راه حل‌ها مورد بررسي قرار خواهد گرفت. يكي از چالش‌هاي اصلي مبدل‌هاي خازن‌شناور، حفظ تعادل و به عبارت ديگر تثبيت ولتاژ خازن‌ها است؛ اين امر توسط حالات كليدزني اضافي يا متعدد انجام خواهد شد. زمانيكه تعداد خازن‌ها در مبدل كاهش يابد، حالات كليدزني اضافي نيز كاهش خواهد يافت و همين امر باعث ايجاد چالش در متعادل‌سازي ولتاژ خازن‌ها خواهد شد. در اين پژوهش، براي تحقق تثبيت ولتاژ خازن‌ها از روش مدولاسيون مبتني بر ولتاژهاي بازسازي‌شده استفاده شده است و مورد بررسي قرار خواهد گرفت. بدين ترتيب توسط اين روش مشكل متعادل‌سازي ولتاژ خازن‌ها حل خواهد شد. اين روش داراي معايبي نيز هست كه از جمله آنها مي‌توان به بالا بودن فركانس متوسط كليدها و وجود خطا در متعادل كردن ولتاژ خازن‌ها اشاره كرد. براي راه حل از روش جديدي موسوم به روش مدولاسيون مبتني بر سطوح ولتاژ بازسازي شده اكتيو جهت كاهش فركانس كليدزني و كاهش خطا در تثبيت ولتاژ خازن‌ها، استفاده خواهد شد. اين روش با اضافه كردن فيدبك از ولتاژ خازن‌ها و ايجاد تغييراتي در روش قبلي، عيوب روش مبتني بر سطوح ولتاژ بازسازي‌شده حل خواهد شد. در نهايت مبدل‌هاي پنج و شش‌سطحي پيشنهادي با مبدل مرسوم خود مورد شبيه‌سازي قرار خواهد گرفت و نتايج آنها بررسي، و سپس مقايسه خواهد شد. مبدل‌هاي پيشنهادي، حجم خازن كمتري نسبت به مبدل‌هاي مرسوم خواهند داشت و در مقابل با كمي افزايش فركانس كليدزني مواجه هستند. در پايان، نتيجه گيري و پيشنهادات براي ادامه كار ارائه خواهد شد.
چكيده انگليسي :
In this thesis, the development of multilevel converters with reduced devices is investigated. Nowadays, dc-ac power converters have found different applications in the industry. among these converters, the two-level voltage converter is one of the most common and widely used converters and is widely used in power electronics structures. two-level inverters have weak points in high power and high voltage applications. some of these weaknesses include the need to set or parallel the semiconductor switches to withstand higher voltages or currents and create problems in the modulation of voltage or current in the dynamic state, dv/dt in the converter output during the switching phenomenon and low voltage and current harmonic quality. to overcome these problems, multilevel inverters have been introduced. these converters use various structures to achieve the shape of multilevel waveforms at the output. the use of multilevel inverters reduces the voltage stress of the switches, increasing the harmonic quality of the output voltage and current and reducing dv/dt. researchers have always tried to reduce the cost and volume of inverters by reducing devices in converters. in this thesis, at first, the classical structure of five and six-level converters is investigated. then, by reducing the number of specified capacitor from the structure of these converters, the five and six-level converters with reduced components have been achieved and then modulation and control of these converters, challenges and solutions investigated. one of the main challenges FCC converters is to maintain balance and in other words to fix voltage of capacitors, which will be done by redundant switching states. when the number of capacitors in the converter is reduced, so redundant switching states will also be reduced and this will cause a challenge in balancing capacitors. in this research, the modulation technique based on the reconstructed voltages will be used to balance the capacitor voltages. in this way, the voltage balancing of capacitors will be solved. this method has some disadvantages such as high average switching frequency and error in balancing capacitors voltage. a novel method called modulation technique based on the active reconstructed voltages is used to reduce the switching frequency and reduce the error in the capacitors voltage balancing. this method will be solved by adding feedback from capacitor voltages and to make changes in the previous method. finally, the proposed five and six-level converters with their classical converter will be simulated and the results will be reviewed and then compared. the proposed converter will have less capacitor volume than classic converters and little increase switching frequency. finally, conclusion and conclusion will be presented to continue work.
