طراحی و ساخت یک مبدل چندپایانه ای سه فاز کلید کاهش یافته جدید بر اساس مبدل b4
چکیده
یکی از راه های موثر کاهش هزینه مبدل های الکترونیک قدرت، کاهش تعداد کلید های فعال آن ها می باشد. به مبدل هایی که تعداد کلید های آن ها نسبت به مبدل های دیگر کاهش پیدا کرده است مبدل های کلید کاهش یافته می گویند. کاهش تعداد کلید ها علاوه بر کاهش هزینه سیستم الکترونیک قدرت، موجب کاهش حجم و وزن و افزایش قابلیت اطمینان آن نیز می گردد. مبدل های کلید کاهش یافته را می توان در حالت کلی به دو دسته مبدل های تک پایانه و چند پایانه تقسیم کرد. مبدل سه فاز چهار کلیده b4 یکی از مبدل های کلیدکاهش یافته تک پایانه است که به عنوان یک جایگزین عملی برای مبدل سه فاز شش کلیده b6 پیشنهاد شده است. همچنین مبدل نه کلیده و مبدل پنج بازویی دو نوع از مبدل های کلید کاهش یافته دوپایانه ac می باشند که می توانند جایگزینی برای استفاده از دو مبدل مجزای b6 باشند. مبدل نه کلیده برای کنترل مستقل دو پایانه سه فاز تنها از 9 کلید فعال استفاده می کند که نسبت به استفاده از دو مبدل b6، تعداد کلیدهای آن 33 درصد کاهش یافته است. این کاهش تاثیر قابل توجهی در حجم و وزن سیستم خواهد داشت و در مواردی می تواند به کاهش هزینه سیستم الکترونیک قدرت نیز منجر شود. در این رساله به منظور کاهش بیشتر تعداد کلید های فعال مبدل نه کلیده، یک مبدل دو پایانه ای جدید پیشنهاد می شود که برای کنترل دو پایانه ac سه فاز، تنها از شش کلید فعال استفاده می کند. تعداد کلید های این مبدل پیشنهادی که در این رساله مبدل dtssc نامیده می شود در مقایسه با مبدل نه کلیده 33 درصد کاهش یافته است. مبدل dtssc پیشنهادی کمترین تعداد کلید های فعال را درمیان تمام مبدل هایی که تاکنون برای کنترل مستقل دو پایانه ac سه فاز پیشنهاد شده اند دارا می باشد. با توجه به کاهش تعداد کلید ها در مبدل جدید، تعداد مدارهای کنترلی و مدارهای درایو کلید ها نیز کاهش یافته که این موضوع منجر به کاهش هزینه، حجم و وزن و همچنین افزایش قابلیت اطمینان سیستم الکترونیک قدرت به خصوص در کاربردهای با توان متوسط و پایین می شود. معرفی مبدل شش کلیده دو پایانه ای جدید، مدل سازی و ارائه روش های جدید کلیدزنی آن و استفاده از آن در سیستم های مختلف به منظور کنترل مستقل دو پایانه سه فاز ac و مقایسه آن با سیستم های مرسوم قبل، زمینه اصلی تحقیقاتی این رساله می باشد. با توجه به ساختار جدید مبدل پیشنهادی، روابط ریاضی حاکم و مدل سیگنال بزرگ مبدل به منظور مدل سازی آن استخراج شده است. همچنین بر اساس روابط حاکم بر مبدل پیشنهادی، روش کلیدزنی pwm و روش svm جدیدی برای آن ارائه شده است. در مواقعی که ولتاژ پایانه dc تغییرات زیادی دارد (پایانه dc می تواند از یک منبع انرژی تجدیدپذیر تغذیه شود و در محدوده وسیعی تغییر کند)، به منظور تثبیت ولتاژهای ac خروجی مبدل پیشنهادی، در این رساله چندین مبدل باک-بوست جدید ارائه می شود. این مبدل ها از ترکیب بعضی از مبدل های افزاینده ولتاژ با مبدل شش کلیده پیشنهادی و همچنین انجام اصلاحاتی در ساختار مبدل بوست، به دست آمده است. همچنین استفاده از مبدل پیشنهادی به منظور تغذیه مستقل دو بار سه فاز و تبدیل ac/ac سه فاز به سه فاز نیز پیشنهاد و مورد بررسی قرار می گیرد.