توصيفگر ها :
مبدل هاي بسيار افزاينده , مبدل هاي چند ورودي , اسنابر بدون تلفات , تكنيك هاي كليدزني نرم
چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير، همزمان با رشد فزاينده استفاده از انرژي، توجه به جايگزين‌هاي مناسب براي سوخت‌هاي فسيلي كه پركاربردترين منابع انرژي هستند معطوف شده است. در اين ميان اين جايگزين‌ها، انرژي خورشيدي محبوبيت بيشتري دارد. پانل‌هاي خورشيدي عمدتاً ولتاژ خروجي زير 50 ولت دارند. براي اتصال به اينورتر و تحويل توان به اينورتر متصل به شبكه، نياز است ولتاژ پانل‌ها تا 380 ولت افزايش يابد. استفاده از روش سري كردن پانل‌ها گرچه ولتاژ مجموع آن‌ها را افزايش مي‌دهد، اما مشكلاتي مانند اثر سايه و آسيب ديدن يكي از پانل‌ها باعث افت توان مجموعه مي‌شود. به جاي اين روش مي‌توان از مبدل‌هاي بسيار افزاينده استفاده كرد. مبدل بوست معمولي در بهره‌هاي بالا، به دليل افزايش تلفات هدايتي در آن، با مشكل كاهش بازده مواجه شده و براي اين كار مناسب نيست. خوشبختانه تكنيك هاي زيادي براي افزايش بهره مبدل بوست معرفي شده است كه از آن جمله مي‌توان به استفاده از ساختار آبشاري، سلف تزويج‌شده، تكنيك‌هاي سوئيچ-خازني و سوئيچ-سلفي، استفاده از مدار دوبرابر كننده ولتاژ، استفاده از منبع امپدانسي و منبع شبه امپدانسي اشاره كرد. از ميان اين تكنيك‌ها، استفاده از منبع شبه امپدانسي به جاي سلف مبدل بوست، به دليل داشتن بهره بالا روش مناسبي است. بيشترين بهره اين مبدل در ضريب وظيفه‌هاي كمتر از 50% در دسترس است كه اين باعث كاهش تلفات هدايتي مي‌شود. مزيت ديگر اين مبدل، كلمپ بودن ولتاژ كليد نيز است. به دليل اين كه انرژي خورشيدي به صورت مداوم در دسترس نيست، نياز است در يك سيستم انرژي يك يا چند منبع يا ذخيره‌كننده‌ي انرژي ديگر نيز موجود باشد تا قابليت اطمينان سيستم افزايش يابد. جهت استفاده از همه اين منابع، نياز است از يك مبدل چند ورودي استفاده شود. اين مبدل مي‌تواند، انرژي دريافتي از چند منبع را پردازش كند. ضمن اين كه نياز به يك مبدل براي هر كدام از منابع را مرتفع مي‌كند. براي ساخت چنين مبدلي ابتدا يك مبدل بسيار افزاينده را به عنوان مبدل اصلي در نظر گرفته و سپس با روش‌هاي سيستماتيك، اين مبدل به چند ورودي تبديل مي‌شود. در اين پايان‌نامه، مبدل شبه امپدانسي به عنوان مبدل اصلي در نظر گرفته شده و با اضافه كردن مولد پالس جريان (مبدل بوست) در خازن بافر اين مبدل، به چند ورودي تبديل مي‌شود. يك نمونه آزمايشگاهي با توان 200 وات براي صحت سنجي نتايج تئوري ساخته شده است. به منظور كاهش تلفات كليدزني بر روي كليد مبدل و افزايش بازده، از اسنابر بدون تلفات استفاده مي‌شود. به منظور ساده‌تر شدن كنترل و كاهش هزينه، اسنابر مورد نظر از نوع پسيو انتخاب مي‌شود. بدين منظور در اين پايان نامه، ابتدا يك اسنابر بدون تلفات پسيو براي مبدل بوست معرفي شده است. اين اسنابر داراي يك سلف تزويج‌شده با سلف مبدل بوست و تنها دو ديود و يك خازن اسنابراست. بنابراين داراي حداقل تعداد المان نيمه‌هادي و تنها يك هسته مغناطيسي است. از نتايج استفاده از اين اسنابر، خاموش شدن كليد مبدل به صورت ZVS و روشن شدن آن به صورت تقريباً ZVS و تحت شرايطي ZVZCS است. علاوه براين خاموش شدن ديودهاي مبدل به صورت ZCS انجام مي‌شود. همچنين در بارهاي سبك، اين اسنابر مانند محدود‌كننده براي ولتاژ كليد عمل مي‌كند. يك نمونه آزمايشگاهي با توان 200 وات از اين اسنابر بدون تلفات پسيو ساخته شده و تست‌هاي عملي بر روي آن انجام گرفته است. به منظور كاهش تلفات كليدزني مبدل چند ورودي معرفي شده، اسنابر بدون تلفات طراحي شده بر روي مولدهاي پالس جريان و مبدل شبه امپدانسي قرار مي‌گيرد تا شرايط كليد زني نرم براي كل مبدل چند ورودي فراهم گردد. بدين ترتيب در مبدل چند ورودي با كليدزني نرم، خاموش شدن كليد مبدل شبه امپدانسي به صورت ZVS و در مولدهاي پالس جريان، خاموش شدن كليد به صورت ZVS و روشن شدن به صورت ZVZCS مانجام مي‌گيرد. در پايان مبدل چند ورودي با كليدزني نرم براي توان 200 وات در محيط PSpice شبيه‌سازي مي‌شود.
چكيده انگليسي :
In recent years, along with the growing use of energy, attention has shifted to suitable alternatives. Among these alternatives, solar energy is more popular. Photovoltaic (PV) panels have an output voltage of under 50 V. For connecting PV panels to a grid connected inverter, this voltage needs to be boosted up to about 380 V. One solution is to connect a number of PV panels in a series way to increase the total voltage of panels. The most important problems of this method are the shadow effect on the panels and the failure of one or some of them, which can cause total power to be reduced. Instead, high step-up converters can be used. The traditional boost converter at high gains, due to increase in conductive losses, is not appropirate for that solution. Fortunately, many techniques have been introduced to increase the boost converter gain, that include cascaded structure, coupled inductor, switched capacitor, switched inductor, voltage doubler and using impedance source or using a quasi-impedance source (QZS). Among these techniques, using a quasi-impedance source instead of the boostʹs inductor is suitable because of its high gain. The highest gain of this converter is available in around 50% duty cycles, and thus, can cause conduction loss decreases, Also the input current of QZS converter is continuous. Another advantage of this converter is the clamped voltage of the main switch in off state. Because the solar energy is not available continuously, one or more other energy sources or energy storages need to be present in the system to increase system reliability. For using all these sources, a multi input converter is needed. This converter can process all input source power and satisfy a number of separate converters for each input source. For designing such a converter, at first, a high step-up converter is considered as a base converter, then by utilizing systematic methods, the converter is changed to a multi input converter. In this thesis, the QZS converter is the base. Current pulse generator (boost converter) is added to the buffer capacitor of the QZS converter. A 200 W prototype of the proposed multi input converter is implemented for examining theoretical results. For reducing the switching losses of the main switch and increasing the efficiency, the lossless snubber is used. The passive type of the lossless snubber is selected because of less cost and control complexity than the active type. In this thesis, a lossless passive snubber is introduced for the boost converter that contains only one coupled inductor, two diodes and one snubber capacitor. So it has the least number of semiconductor elements and magnetic cores. In the proposed converter, the switch turn off is under ZVS condition. Also switch turn on is under almost ZVS and in some duty cycles it is ZVZCS. Furthermore, diodes turn off is under ZCS conditions. In light loads this snubber acts as a clamp circuit for the main switch voltage. A 200 W prototype is implemented to test the theory resulsts of the proposed snubber. For reducing switching losses of the proposed multi input converter, at first this snubber is added to current pulse generators and then another one is added to the QZS converter that its inductor is coupled with one of the QZS inductors. These snubbers provide ZVS turn off for QZS switch and ZVS turn off and ZVZCS turn on for current pulse generator switch. At last the proposed soft switching multi input converter is simulated.
