پایان نامه ارائه يك ساختار جدید برای اينورترها به منظور كنترل مستقل چند بار

تومان13,000

پایان نامه ارائه يك ساختار جدید برای اينورترها به منظور كنترل مستقل چند بار

توضیحات

چكيده

در بسیاری از سیستم های انرژی الکتریکی، ترکیبی از چندین تولیدکننده، مصرف کننده یا ذخیره کننده انرژی به تبادل توان با یکدیگر می پردازند.منابع تغذیه بدون وقفه، خودروهای برقی و پروسه های صنعتی نمونه ای از این سیستم های انرژی ترکیبی می باشند. در سیستم های انرژی ترکیبی با توجه به وجود چندین سیستم انرژی، به چندین مبدل الکترونیک قدرت نیاز می باشد. وجود چندین مبدل مجزا می تواند سبب افزایش حجم و  قیمت و کاهش قابلیت اطمینان سیستم شود. در این پایان نامه به معرفی و بررسی مبدل سه فاز کلید کاهش یافته با چند خروجی سه فاز پرداخته شده است. مبدل پیشنهادی ساختاری شبیه به مبدل چهار کلیده دارد که به ازای هر خروجی اضافی یک ردیف کلید و خازن در لینک dc استفاده شده است. برای مبدل پیشنهادی مدولاسیون پهنای باند سینوسی در دو حالت کاری خروجی های هم فرکانس و غیر هم فرکانس ارائه شده است. همچنین سطوح ولتاژ خازن های لینک dc با توجه به آفست ولتاژهای مرجع محاسبه شده است. برای تصدیق مطالب نظری عنوان شده، شبیه سازی در محیط MATLAB/SIMULINK انجام گردیده است.

کلمات کلیدی: مبدل های کلید کاهش یافته، مبدل چهار کلیده، مبدل نه کلیده، مبدل شش کلیده، مدولاسیون پهنای باند سینوسی [1]، مدولاسیون بردار فضایی [2]

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست جدول‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………………….. ‌أ

فهرست شكل‌‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………………. ‌ب

فصل 1-    مقدمه     ………………………………………………………………………………………………………………………………… ‌د

1-1-   پیشگفتار……………………………………………………………………………………………………………………………………. 1

1-2-   هدف از پایان نامه……………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-3-   ساختار پایان نامه………………………………………………………………………………………………………………………. 4

فصل 2-    اینورتر های چند خروجی………………………………………………………………………………………………………….. 5

2-1-   اینورتر پنج ساق…………………………………………………………………………………………………………………………. 5

2-2-   اینورتر نه کلیده…………………………………………………………………………………………………………………………. 9

2-2-1-   اینورتر منبع ولتاژ نه کلیده و مدولاسیون  آن…………………………………………………… 9

2-2-2-   مدولاسیون بردار فضایی…………………………………………………………………………………………………. 15

2-3-   مبدل چند خروجی با ساختار پایه نه کلیده………………………………………………………………………….. 19

2-4-   ساختار  با استفاده از مبدل نه کلیده………………………………………………………………………. 21

فصل 3-    ساختارهای کلید کاهش یافته با لینک dc  چند خازنی……………………………………………………… 25

3-1-   مبدل چهار کلیده سه فاز……………………………………………………………………………………………………….. 25

3-2-کلیدزني اينورتر چهار کلیده……………………………………………………………………………………………………….. 25

3-3-   مبدل سه و شش کلیده تک فاز با دو خروجی……………………………………………………………………… 28

3-3-1-   آرایش اینورتر شش کلیده تک فاز………………………………………………………………………………… 28

3-3-2-   اینورتر سه کلیده تک فاز……………………………………………………………………………………………….. 32

3-4-   مبدل شش کلیده سه فاز با دو خروجی………………………………………………………………………………… 34

3-4-1-   طرح کلیدزنی   توسعه یافته……………………………………………………………………….. 36

3-4-2-حالت های کاری اینورتر شش کلیده سه فاز…………………………………………………………………….. 40

راه حل اول……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 40

راه حل دوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 42

3-5-   بهینه سازی ظرفیت خازن های لینک ……………………………………………………………………………. 44

فصل 4-    ساختار تعمیم یافته مبدل شش کلیده سه فاز با لینک  خازنی…………………………………….. 48

4-1-   مقدمه…………………………………… ………………………………………………………………………………………………..49

4-2-   الگوریتم کلی کاهش کلید در مبدل های سه فاز با یک ساق خازنی…………………………………… 48

4-2-1-   حالت کاری …………………………………………………………………………………………………………….. 49

4-2-2-   حالت ……………………………………………………………………………………………………………………… 51

4-3-   محاسبه اندازه ولتاژ خازن ها………………………………………………………………………………………………….. 53

4-3-1-   حالت غیرهم فرکانس …………………………………………………………………………………………… 53

4-3-2-   حالت کاری هم فرکانس ……………………………………………………………………………………….. 54

4-4-   نتایج شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………………. 53

4-4-1-   حالت کاری …………………………………………………………………………………………………………… 54

4-4-2-   حالت کاری ……………………………………………………………………………………………………………. 67

4-5-   مقایسه بین   و بازده……………………………………………………………………………………………………. 72

4-6-   نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….. 74

فصل 5-    نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………. 75

5-1-   نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….. 75

5-2-   پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول ‏2‑1:بردارهای کلیدزنی اینورتر نه کلیده 17

جدول ‏2‑2:وضعیت کلیدها در بردارهای کلیدزنی اینورتر نه کلیده 17

جدول ‏2‑3: مقایسه بین دو ساختار نه کلیده و پشت به پشت در کاربرد  ]13[. 24

جدول ‏3‑1- بردارهاي کليدزني مبدل B4. 27

جدول ‏3‑2: مقایسه ساختارهای مختلف… 34

جدول ‏3‑3:وضعيت‌هاي كليدزني ولتاژهاي خروجي بالايي و پاييني اينورتر دو پايانه اي مرجع ]25[ 37

جدول ‏3‑4:جزئیات راه‌ حل‌های پیشنهادی برای حذف مولفه DC در حالت DF. 41

`جدول ‏3‑5: جزئیات راه‌ حل‌های پیشنهادی برای حذف مولفه DC در حالت EF. 43

جدول ‏4‑1:حالات کلیدزنی برای حالت سه خروجی.. 50

جدول ‏4‑2: پارامترهای شبیه سازی حالت …….. 56

جدول ‏4‑3:پارامترهای شبیه سازی حالت ……. 68

 

فهرست شكل‌‌ها

عنوان                                                                                                                                 صفحه

شکل ‏1‑1: اینورتر پنج ساق برای کنترل دو موتور سه فاز]1-3[. 2

شکل ‏1‑2:اینورتر پنج ساق با کاربرد در خودروی برقی]4[. 2

شکل ‏1‑3: اینورتر چهار کلیده پشت به پشت برای کنترل دو موتور دو فاز]5[. 2

شکل ‏1‑4:اینورتر نه کلیده]6 و 7[. 3

شکل ‏1‑5: اینورتر نه کلیده با کاربرد منابع تغذیه بدون وقفه]9[. 3

شکل ‏2‑1: اینورتر پنج ساق]1-3[. 6

شکل ‏2‑2: اینورتر پنج ساق منبع امپدانس]10[. 7

شکل ‏2‑3- روش مدولاسیون اینورتر پنج ساق منبع امپدانس]10[. 8

شکل ‏2‑4:دیاگرام کنترلی اینورتر پنج ساق منبع امپدانس]10[. 9

شکل ‏2‑5: ساختمان اینورتر نه کلیده[7]. 11

شکل ‏2‑6: اینورتر نه کلیده: راست) اینورتر یک. چپ) اینورتر دو[6]. 12

شکل ‏2‑7: نحوه کلیدزنی اینورتر نه کلیده[7]. 12

شکل ‏2‑8:نحوه مدولاسیون  برای اینورتر نه کلیده[7]. 12

شکل ‏2‑9: پیاده سازی مدولاسیون  برای اینورتر نه کلیده[7]. 13

شکل ‏2‑10: مدولاسیون بهبود یافته اینورتر نه کلیده[7]. 14

شکل ‏2‑11: بلوک دیاگرام مدولاسیون بهبود یافته اینورتر نه کلیده[7]. 14

شکل ‏2‑12: مدولاسیون اینورتر نه کلیده در حالت [7]. 15

شکل ‏2‑13: مدولاسیون اینورتر نه کلیده در حالت [7]. 15

شکل ‏2‑14:کلید زنی PWM برای اینورتر نه کلیده بر حسب بردارهای کلیدزنی]12[ 16

شکل ‏2‑15:ترکیبی از بردارهای کلیدزنی ویژه برای  اینورتر نه کلیده ]12[ 16

شکل ‏2‑16:دیاگرام بردار فضایی برای تعیین بردارهای فعال  اینورتر نه کلیده]12[ 19

شکل ‏2‑17: اینورتر با ساختار شبیه نه کلیده برای تغذیه  بار]14[. 20

شکل ‏2‑18: تقسیم فضای مدولاسیون برای کنترل مستقل چند بار]14[. 21

شکل ‏2‑19: نحوه تولید پالس های کلیدها در حالت تغذیه چند بار]14[. 21

شکل ‏2‑20: اینورتر نه کلیده در ساختار  ]13[. 22

شکل ‏2‑21: نحوه گذر از حالت عادی به حالت کمبود ولتاژ]13[. 22

شکل ‏2‑22: بلوک دیاگرام بخش سری  ]13[. 23

شکل ‏2‑23: بلوک دیاگرام بخش موازی  ]13[. 23

شکل ‏3‑1- مبدل چهار کلیده ] 21[. 25

شکل ‏3‑2-سوئيچزني مبدل چهار سوئيچه به روش CBPWM. ]21[. 26

شکل ‏3‑3-بردارهاي کليدزني اينورتر دو ساق  ]21[. 26

شکل ‏3‑4: اینورتر تک فاز با سه یا شش کلید]23[. 29

شکل ‏3‑5: حالات کلیدزنی اینورتر شش کلیده تک فاز]23[. 30

شکل ‏3‑6: بلوک دیاگرام کنترلی اینورتر شش کلیده]23[. 32

شکل ‏3‑7: حالات کلیدزنی اینورتر سه کلیده تک فاز]23[. 32

شکل ‏3‑8: ساختار پيشنهادي در مرجع ]25[ 35

شکل ‏3‑9: طرح كليدزني CBPWM و بردارهاي كليدزني منتجه]25[ 36

شکل ‏3‑10: ضرایب ولتاژ لینک DC در مقابل تغییرات آفست بالایی]25[. 42

شکل ‏3‑11: سیستم یکسوساز اینورتری دو پایانه‌ای پیشنهادی برای کنترل مستقل دو بار سه فاز]25[. 44

شکل ‏4‑1- اینورتر سه فاز دارای  خروجی.. 50

شکل ‏4‑2- کلیدزنی  در حالت چهار خروجی و غیر هم فرکانس…. 51

شکل ‏4‑3- اصول روش  در اینورتر سه فاز چند خروجی.. 52

شکل ‏4‑4- مراجع ولتاژ و موج حامل در حالت ……. 53

شکل ‏4‑5: سیگنال های مرجع برای شبیه سازی حالت …….. 56

شکل ‏4‑6: ولتاژ خازن اول در حالت کاری …….. 57

شکل ‏4‑7: ولتاژ خازن دوم در حالت کاری …….. 58

شکل ‏4‑8: ولتاژ خازن سوم در حالت کاری …….. 58

شکل ‏4‑9: ولتاژ خازن چهارم در حالت کاری …….. 58

شکل ‏4‑10: ولتاژ خازن پنجم در حالت کاری …….. 59

شکل ‏4‑11: جریان بار خروجی اول در حالت …….. 59

شکل ‏4‑12: جریان بار خروجی دوم در حالت …….. 59

شکل ‏4‑13: جریان بار خروجی سوم در حالت …….. 60

شکل ‏4‑14: جریان بار خروجی چهارم در حالت …….. 60

شکل ‏4‑15: جریان بار خروجی اول در حالت  و لینک  باتری.. 60

شکل ‏4‑16: ولتاژ خط در حالت  و لینک  باتری.. 61

شکل ‏4‑17: جریان بار خروجی دوم در حالت  و لینک  باتری.. 61

شکل ‏4‑18: ولتاژ خط خروجی دوم در حالت  و لینک  باتری.. 61

شکل ‏4‑19: جریان بار خروجی سوم در حالت  و لینک  باتری.. 62

شکل ‏4‑20: ولتاژ خط خروجی سوم در حالت  و لینک  باتری.. 62

شکل ‏4‑21: جریان بار خروجی چهارم در حالت  و لینک  باتری.. 62

شکل ‏4‑22: ولتاژخط خروجی چهارم در حالت  و لینک  باتری.. 63

شکل ‏4‑23: سیگنال های مرجع برای شبیه سازی حالت ……. 68

شکل ‏4‑24: جریان بار خروجی اول در حالت  و لینک  خازنی.. 69

شکل ‏4‑25: جریان بار خروجی دوم در حالت  و لینک  خازنی.. 69

شکل ‏4‑26: جریان بار خروجی سوم در حالت  و لینک  خازنی.. 69

شکل ‏4‑27: جریان بار خروجی چهارم در حالت  و لینک  خازنی.. 70

شکل ‏4‑28: ولتاژ خازن اول در حالت ……. 70

شکل ‏4‑29: ولتاژ خازن دوم در حالت ……. 70

شکل ‏4‑30: ولتاژ خازن سوم در حالت ……. 71

شکل ‏4‑31: ولتاژ خازن چهارم در حالت ……. 71

شکل ‏4‑32: ولتاژ خازن پنجم در حالت ……. 71

شکل ‏4‑33: جریان بار خروجی اول در حالت  و لینک  باتری.. 72

شکل ‏4‑34: جریان بار خروجی دوم در حالت  و لینک  باتری.. 72

شکل ‏4‑35: جریان بار خروجی سوم در حالت  و لینک  باتری.. 72

شکل ‏4‑36: جریان بار خروجی چهارم در حالت  و لینک  باتری.. 73

1 Sinuduial Pulse Width Modulation

2Space Vector Modulation

 

×
×

سبد خرید