18736

16261

كارشناسي ارشد

مدارهاي مجتمع الكترونيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

شانزده، 103

1402/06/19

كتابنامه

مهندسي برق

مهندسي برق و كامپيوتر

1402/06/19

2490335

امروزه تقاضا براي مبدل‌هاي اصلاح ضريب توان (PFC) به دليل استفاده گسترده از بارهاي غير خطي در شبكه برق شهري افزايش يافته است. در حالي كه مبدل‌هاي نوع بوست به طور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرند، تحقيقات اخير بر مبدل‌هاي كاهنده متمركز شده است. با اين حال، مبدل‌هاي باك معمولي يك اشكال قابل توجه در جريان ورودي و اعوجاج در شكل موج اين جريان دارند. در سال‌هاي اخير براي پرداختن به اين موضوع ، ايجاد تغييراتي در ساختار مبدل باك و يا استفاده از مبدل‌هاي باك- بوست به عنوان ساختار جايگزين پيشنهاد شده است. اين تحقيق يك مبدل كاهنده با كليدزني كاملاً نرم با ساختار باك بدون پل اصلاح شده پيشنهاد مي‌كند كه زاويه مرده در شكل موج جريان ورودي را با استفاده از يك مدار كمكي غير فعال حذف مي‌كند. مبدل پيشنهادي طيف وسيعي از تغييرات بار را با راندمان بالا و اعوجاج هارمونيك كل(THD) پايين با عملكرد در هر دو وضعيت DCM و DCVM شامل مي‌‍شود. يك مبدل نمونه پياده سازي شده است كه با يك ساختار كنترل ساده PWM به راندمان % 93.7 و THD 4.3% در ولتاژ خروجي 24 ولت دست مي‌يابد. علاوه بر اين، اين تحقيق يك مدار رزونانسي DC-DC در فركانس بالا را پيشنهاد مي‌كند كه شرايط كليدزني كاملاً نرم را تضمين مي‌‌‌كند و منجر به بهبود كارايي در مبدل مي‌شود. اين ساختار جريان خروجي مستقل از بار را به دست مي‌آورد و نياز به حسگر جريان و حلقه بازخورد جريان خروجي را از بين مي‌برد. نمونه‌ي اوليه مدار راه‌انداز LED، در فركانس بالاي 200 كيلوهرتز كار مي‌كند و توان خروجي 50 وات و ولتاژ خروجي 30 ولت را فراهم مي‌كند و با استفاده از يك كليد MOSFET مقرون به صرفه به راندمان % 95.3 مي‌رسد. لذا يك مبدل رزونانسي DC-DC با سطح پيچيدگي كاهش يافته و يك مدار كنترلي ساده پيشنهاد شده است. در انتها مبدل سوم پيشنهادي، مبدل‌هاي اول و دوم را براي كاهش پيچيدگي ساختار، تركيب مي‌كند و به عنوان مبدل PFC در تأمين توان بار LED استفاده مي‌شود. ساختار يكپارچه با استفاده از كليدهاي مقرون به صرفه IGBT و MOSFET و دايودهاي ارزان قيمت و با كيفيت بالا براي ولتاژ خروجي 30 ولت، راندمان % 91.34 و THD % 5.8 را به دست مي‌آورد.

Today the demand for power factor correction (PFC) converters has increased due to the widespread use of non-linear loads in the urban power grid. While boost-based converters are widely used, recent research has focused on step-down converters. However, conventional buck converters have a significant drawback of distortion in the input current waveform. In order to tackle this problem, there have been suggestions in recent years to modify the structure of the buck converter or to consider the buck-boost converters as an alternative. This research proposes a fully soft switching high-step down converter with a modified bridgeless buck structure that eliminates input current dead angle using a passive auxiliary circuit. The proposed converter accommodates a wide range of load variations with high efficiency and low total harmonic distortion by operating in both DCM and DCVM modes. A sample converter is implemented, achieving 93.7% efficiency and 4.3% THD at 24V output voltage, controlled by a simple PWM control structure. In addition, this research proposes a simplified high-frequency DC-DC resonant circuit that ensures completely soft switching conditions, leading to improved efficiency in the converter. The structure achieves load-independent output current, eliminating the need for a current sensor and output current feedback loop. The prototype LED driver circuit operates at a high frequency of 200 kHz, providing 50 W output power and 30 V output voltage, achieving an efficiency of 95.3% using an affordable MOSFET switch. A resonant DC-DC converter with reduced complexity and a simple control circuit is proposed. The third proposed converter integrates the first and second converters to reduce complexity and is used as the PFC converter in supplying the LED load power. The unified structure achieves 91.34% efficiency and 5.8% THD using cost-effective IGBT switches, MOSFET switch, and low-cost, high-quality diodes for a 30V output voltage.

احسان اديب

حسين فرزانه فرد

محمد صدقي