چكيده فارسي :
نياز روزافزون صنعت به انرژي، روند اتمام سوخت‌هاي فسيلي را تسريع كرده است. اتمام سوخت‌هاي فسيلي در آينده نزديك موجب توجه مضاعف بر انرژي‌هاي تجديد پذير گشته است. سطح ولتاژهاي توليدي با انرژي‌هاي تجديد پذير كم است و براي كاربردهاي صنعتي مناسب نيست. لذا ارائه مبدل‌هاي افزاينده ولتاژ در جهت حل اين مشكل ضروري است. به‌طوركلي تمهيدات طراحي اين مبدل‌ها عبارت‌اند از: بهره بالا، راندمان بالا، هزينه و قابليت اطمينان. اولين هدف در طراحي مبدل‌هاي افزاينده DC-DC افزايش بهره ولتاژ مي‌باشد. به اين منظور ساختارهاي متنوعي مانند كسكد، كليدهاي سلفي/خازني و سلف كوپل شده ارائه شده‌اند. مبدل‌هاي افزاينده جديد DC-DC عمدتاً تركيبي از اين ساختارها مي‌باشند. دومين فاكتور اساسي در طراحي اين مبدل‌ها راندمان است. بهبود راندمان از دو روش كاهش تلفات هدايتي و كاهش تلفات كليدزني امكان پذير است. به‌طور كلي تلفات هدايتي خود به دو عامل تعداد و مقاومت المان‌ها وابسته است. به اين ترتيب ارائه مبدل با كمترين تعداد المان و كمترين تنش ولتاژ روي المان‌هاي نيمه‌هادي در اولويت است. برخي ساختارهاي افزايش بهره مانند كليد اكتيو سلفي به‌طور ذاتي در كاهش تنش ولتاژ المان‌ها نقش دارند. در ساير ساختارها اين مهم با طراحي توپولوژي مناسب برقرار مي‌شود. عطف به شرايط كليدزني، استفاده از مدارات كمكي جهت حصول كليدزني نرم از راهكارهاي متداول در مبدل‌هاي افزاينده DC-DC است. ايراد اين ساختارها افزايش تلفات هدايتي به علت حضور المان‌هاي اضافي مي‌باشد. راهكار متداول ديگر بهره بردن از سلف نشتي سلف‌هاي كوپل شده مي‌باشد كه از روشهاي محبوب ايجاد كليدزني نرم به شمار مي‌رود. در فصل اول اين پايان نامه روشهاي پايه اين مبدل‌ها بحث مي‌شوند. فصل دوم به معرفي تعدادي از ساختارهاي جديد و بررسي مزايا و چالش‌هاي هر ساختار اختصاص داده شده است. در ادامه، در فصل‌هاي سوم چهارم، دو مبدل بسيار افزاينده پيشنهادي به‌تفصيل مورد مطالعه و تحقيق قرار مي‌گيرند. به‌طور خلاصه، ساختار مبدل‌هاي پيشنهادي بر مبناي كليد سلفي است. افزايش بهره در هر دو مبدل از طريق سلف‌هاي كوپل شده و اين ساختار انجام شده است. از منظر راندمان، افزون بر تلفات هدايتي كاهش يافته به سبب ساختار سلفي و تعداد المان كم، تلفات كليدزني نيز با فراهم كردن شرايط كليدزني نرم كاهش پيدا كرده است. اين تلفات در مبدل اول كاهش يافته و در مبدل دوم كاملاً حذف شده است. طراحي مبدل اول بر مبناي كليد سلفي و سلف كوپل شده است. در اين مبدل با طراحي مناسب شرايط روشن شدن كليد در جريان صفر با بهره بردن از سلف نشتي فراهم شده است. در مبدل دوم، يك مدار اسنابر به ساختار مبدل اول اضافه شده كه شرايط خاموش شدن كليدها در ولتاژ صفر را فراهم مي‌كند. افزون بر اين، مشابه مبدل اول كليدهاي اين مبدل نيز در شرايط جريان صفر روشن مي‌شوند كه موجب عملكرد اين مبدل در شرايط كليدزني نرم كامل مي‌گردد. مبدل اول در توان250 W ، ولتاژ ورودي 50 V و ولتاژ خروجي 500 V و مبدل دوم در توان200 W ، ولتاژ ورودي 40 V و ولتاژ خروجي 400 V طراحي شده است. در فصل پاياني نيز به جمع بندي مطالب بيان شده در فصول سوم و چهارم پرداخته مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The growing demand for energy in industries has accelerated the phase-out of fossil fuels, drawing increased attention to renewable energy sources. The input voltage levels produced by these sources are relatively low, necessitating the use of high step-up converters to address this issue. Key factors in designing these converters include high gain, efficiency, cost, and reliability. Improvements in these aspects have led to the introduction of new topologies. The primary goal in designing DC-DC converters is to increase voltage gain. Various topologies, such as cascade, switched inductor/capacitor, and coupled inductor, have been introduced for this purpose. New converters are often a combination of these methods. The second crucial factor in designing these converters is efficiency. Efficiency improvement is achievable through two approaches: reducing conduction loss and switching loss.Conduction loss is related to the number of elements and their resistance. Therefore, introducing a converter with a low number of components and a low semiconductor stress voltage is a priority. Certain topologies, such as active switched inductors, inherently contribute to reducing the stress voltage of the components, while others achieve this through a suitable design.Regarding switching conditions, the use of auxiliary circuits is a common solution in high-step-up DC-DC converters. However, this may lead to an increase in conduction loss due to extra elements. Another common solution is utilizing the leakage inductor of coupled inductors, a popular method for achieving soft switching.The first chapter of this thesis discusses the basic techniques of these converters. The second chapter introduces several new structures, examining the advantages and challenges of each. Subsequently, in the third and fourth chapters, two proposed high step-up converters are studied in detail. The structure of these converters is based on an active switched inductor, utilizing a coupled inductor for boosting gain. Both converters reduce conduction losses through the active switched inductor structure and a minimal number of elements. Additionally, switching losses are minimized by providing soft switching conditions, with the second converter eliminating them entirely. The design of the first converter is based on an active switched inductor and coupled inductors. In this converter, with appropriate design, the conditions for switch turn-on under zero current have been provided by utilizing leakage inductance. In the second converter, a snubber circuit is added to the structure of the first converter to provide zero voltage switching conditions during turn-off for the switches. Furthermore, similar to the first converter, the switches in this converter also turn on under zero current switching conditions, ensuring its operation under fully soft switching conditions. The first converter is designed for an output power of 250 W, with an input voltage of 50 V and an output voltage of 500 V, while the second converter is designed for an output power of 200 W, with an input voltage of 40 V and an output voltage of 400 V.The final chapter summarizes the content discussed in the third and fourth chapters.
