یک مبدل اصالح ضریب توان جدید بدون پل فالی بک با شرایط سوئيچينگ نرم تحت ولتاژ صفر

Size: px

Start display at page:

Download "یک مبدل اصالح ضریب توان جدید بدون پل فالی بک با شرایط سوئيچينگ نرم تحت ولتاژ صفر"

Buck Gilbert
5 years ago
Views:

1 31 / 1004 یک مبدل اصالح ضریب توان جدید بدون پل فالی بک با شرایط سوئيچينگ نرم تحت ولتاژ صفر 1 رضا مدرد 1 محمد مهدوی مزده دانشجوی كارشناد ارشد دانشگاه نزاد ادالم واحد اصفهان )اورادگان( دانشکده مهندد سوه بسق reza_modaresi@yahoocom ادتادیار سوه بسق دانشگاه نزاد ادالم واحد اصفهان )اورادگان( mumahdavi@gmailcom چکيده - در این مقاله یک مبدل اصالح ضریب توان بدون پل فالی بک سوئيچينگ نرم ZS( (ارائه شده است برای کاهش تلفات هدایتی در این مبدل پلدیود ورودی با مبدل ترکيب شده است همچنين برای کاهش تلفات کليدزنی از یک تکنيک سوئيچينگ نرم فرکانس ثابت )ZT( استفاده می کند به دليل بدون پل بودن مبدل پيشنهادی و وجود مدار رزونانسی کمکی با ساختار ساده و تلفات کمتر نسبت به مدار اصلی که در زمان بسيار کوتاهی از سيکل سوئيچينگ فعال شده و شرایط سوئيچينگ نرم را برای المانهای نيمههادی مدار فراهم ميکند راندمان کلی مدار نسبت به مبدلهای معمول آن افزایش می یابد در این مبدل به دليل استفاده از مبدل فالی بک شرایط ایزوالسيون بين ورودی و خروجی فراهم گردیده است در این مقاله حالت های عملکرد مبدل تجزیهوتحليل و نتایج شبيه سازی آن با استفاده از نرم افزار Psim ارائه گردیده است كليد واژه- بدون پل سوئيچينگ نرم تحت ولتاژ صفر مبدل های اصالح ضریب توان ZT مقدمه 1- یکسوكنندههای دیودی تمام پل بل الا س دلاد ملد زیادی در مبدلهای A- ادتفاده م شدند ب دليل شلک جسیان غيس دينود این مبدلها و مشکالت ك ب هملين دليل ایجاد م كسدند بسای اصالح ضسیب توان معموال ب دنبلال ننهلا یک مبدل - متص م شد تا وظيف اصالح ضسیب تلوان و تنظيم ولتاژ اسوج را انجام دهد ول مشک ننجا بلسوز ميکنلد ك افت ولتاژ روی پ دیودی باعث ایجلاد تلفلا هلدایت لابل توج ای م شود بنابساین بسای افزایش راندمان یکسوكنندههای اصالح ضسیب توان بدون پ معسفل شلده انلد[ 1 ]چنلدین رو بسای داات مبدلهای اصالح ضسیب توان بدون پل وجلود دارد 1- جایگزین كسدن تمام یا لسلمت از یکسلوكننده تملام پل بلا دوئيچهای رو و MOSFET ك تلفا هدایت كمتسی دارند البت ا س مقاومت ننها در حالت روشن ب لدر كاف كوچک با دوب - [] دیگس ادتفاده از یک جفت دوئيچ ب عنوان یک دلوئيچ دو سف م باشد تا جسیان ب صور دوجهت - اط A ورودی شار كند[ 3 ] دااتار دیگسی نيز وجود دارد ك در ملدارهلای اكتيلو در نيم ديک های + [5] [4] ب نام ولتاژ و پسليو[ 6 ] مورد ادتفاده لسار ميگيسد و در مقایس با یکسوكننده هلای تملام پ ولتاژ اازن نن نصل مل باشلد و هملين املس دلبب صلسف التصادی و ارزانتس شدن دااتار نن م شود اايسا مبلدل هلای های اصالح ضسیب توان A- معسفل شلده انلد كل دلااتار ولتاژ دوب را با بدون پ تسكيب ميکنند تا راندمان مبدل افزایش پيدا كند و این تسكيب ن تنها تعداد نيم هادی هلای مسليس عبللور جسیللان كللاهش ملل یابللد بلکلل ادللتس ولتللاژ روی تسانسفورماتورهای لدر نيز كاهش م یابد تا كنون مبدل هلای PF بدون پل ك با دااتار ولتاژ دوتای ارائ شده اند توپولوژی نن ها بس مبنای مبدلهای بودت[ 8] [7 ] بلا [9] وSEPI [11] بوده ادت و در این مقال مبدل فالی بک بکار رفت ادت بسای افزایش بيشتس راندمان نياز م باشد علالوه بلس كلاهش تلفا هدایت تلفا دوئيچينگ نيز ب ور موازی كلاهش یابلد چندین دااتار [11] تا [16] در دالهای ذشت معسف شدهاند تا مشک تلفا دوئچينگ مشک بازیلاب معکلو دیلودهلا و EMI نویز را كاهش بدهنداین مبدلها ب ور عموم ب عنلوان حالت ذر ولتاژ صفس) ZT ( ددت بندی و ناميده م شلوند و از دوئيچ كمک ادتفاده م كنند تا دیلود مبلدل بل صلور نلسم اامو و دوئيچ اصل در شسایط ZS )كليد زنل ولتلاژ صلفس( روشن بشود این مبدلها دليقا نظيس مبدلهلای PWM معملول رفتار م كنند ب جز زمان بسيار كوتاه از دليک دلوئيچينگ

2 3 / 1004 ك نظيس مبدلهای رزونانس عم م كنند این ونل مبلدلهلا حدال یک از مشکال زیس را دارا م باشند كليد زن نسم دویيچ اصل تودط مدار كمک انجام ميشلود ك اود مدار كمک دوئيچ نن با تلفا اامو ميشود ب یک ادنابس تلفات نياز داریم تا تودلانا ناشل از تعامل بين دل مدار كمک و اازن اسوج دوئيچ كمکل را كلاهش دهيم ادتس ولتاژ و پيک جسیان دوئيچ در این نوع ملدارا بلاال اواهد بود دااتار مدار كمک اغلب پيچيده م باشد دوئيچ های مدار كمک اغلب ب زمين متص نيسلتند و بل همين دلي ب یک يت درایو معلق نياز داریم مدار كمکل در مصلار كليدزن نسم ادتفاده م شود PF كلاربسد نلدارد و فقلط بلسای در هس نيم ديک متقارن م باشد و بسای دلاد تحليل ملدار فسض ميشود مبدل در وضعيت هدایت سست M كار ميکند و تمام المان های مدار ایده نل هسلتندهم چنلين الارن هلای اسوج ب اندازه ای بزرگ هستند ك بتلوان ننهلا را بل صلور منبع ولتاژ ایده نل در نظس سفت بل علالوه ولتلاژ ورودی در هلس ديک دوئيچينگ ثابت و بسابلس فلسض شلده ادلت بلا ac t 0 توج ب فسضيا فوق این مبدل در هس ديک دوئيچينگ در نيم ديک مثبت بسق شهس دارای هفت وضعيت كاری مل باشلد كل شک موج های حاص از تحلي تئوریک و حاللت هلای عمکلسد مدار ب تستيب در شک هلای )( و )3( نشلان داده شلده ادلت عمکسد مبدل در نيم ديک منف بسق شهس نيلز بل لور مشلاب انجام م شودپيش از شسوع حالت اول فسض ميشود تمام الملان های نيم هادی اامو هستند و توان اسوج از سیق الازن های اسوج تا مين م شود - معرفی عملکرد مدار ارائه شده مبدل ك در این مقال معسف و در شک )1( نمایش داده م شود مشکال ذكس شده در باال را ب صور چشمگيسی بهبود بخشيده ادت این مبدل بوديل یک مدار رزونانس داده ك بل ور موازی با دویيچهای اصلل للسار سفتل و تلفلا كليلدزن كم دارد ب عملکسد ZS o1 ددت م یابددر این مقالل ملدهای عملکسد مدار توضيح و شبي دازیهای الزم بسای اثبلا افلزایش راندمان مبدل ارائ سدیده ادت A Db S 1 D o T R شک 1 مبدل اصالح ضسیب توان بدون پ پيشنهادی در دااتار مطسح شده دو مبدل فالی بک بلسای توليلد یلک مبدل بدون پ تسكيب شده ادت ك هس یک از مبدل ها در یلک نيم ديک مورد ادتفاده لسار م يسندكاركسد مبدل پيشلنهادی كمک بين شک شک موج های كليدی مبدل پيشنهادی وضعيت اول ] 1 [ t0 t : شک 3 )ال ) عملکسد مدار را در این وضعيت نشان م دهددر ابتلدای ایلن وضعيت دلویيچ S 3 L ap و ب صور )ZS( روشن مل شلود و یلک رزونلان snb )1( صور م يسد بنابساین i b ( t) ( ) sin[ 1( t 0 )] Z s3 t r s1( t) ( b )cos[ 1( t t0 )] )(

3 ج) د) ه) و) 33 / 1004 Z r b N N L ap snb 1 o 1 و 1 snb L ap و snb snb1 در نن ها ك snb1 snb snb )ولتاژ b بس شت ) در انتهای این بازه snb اصل بسابس صفس ميشود كامال دشارژ م شود و ولتاژ دوئيچ ) وضعيت دوم s1 3 )ب( عملکسد مدار را در L ap باید ادام پيدا وضعيت دوم ] [ t1 t :شک این وضعيت نشان م دهدچون جسیان دل دیود بدن كند روشن شدن دیود بدن شسوع ب هدایت م نماید شسوع ميگسدد بنابساین این وضعيت با در ولتاژ s1 صفس كلمپ م شود و همين عامل م شود تا دوئيچ اصل ب هنگام روشن شدن ب صور )ZS( شسوع ب كار كند این S 3 وضعيت تا اامو شدن و روشن شدن م یابد ادام ) وضعيت چهارم )ال ) وضعيت اول ) وضعيت بنجم )ب( وضعيت دوم ) وضعيت ششم

4 ز) ج) د) ه) 34 / 1004 شک 3 ) وضعيت هفتم مدهای عملکسد مبدل ارائ شده عملکسد در 7 مد تفکيک شده ادت وضعيت سوم[ [ t t 3 : شک ) 3 عملکسد مدار را این بازه نشان م دهددر ابتدای ایلن بلازه دلوئيچ اصلل تحلت ولتاژ صفس )ZS( روشن م شلود بنابسیلان i ap )جسیلان دلل ) L ap نا هان متوفق م شود و باعث م شود تلا پالریتل ولتلاژ روی تغييس كند بنابساین دیود مجبور ب هدایت ميشود D r L as و انسژی ذايسه شده در دل L ap در وضعيت اول تودط ب اسوج انتقال م یابد این وضعيت تا تخلي كام انلسژی دلل ادام م یابد بنابساین i o ( t) ip ( t t1) L as )3( b in ip i p (ماكزیمم جسیان دویيچ كمک ) Zr مد زمان این وضعيت با مساوی صفس لسار دادن رابطل )3( بددت م نید اصل وضعيت چهارم ] 4 [ t3 t : شک ) 3 عملکلسد ملدار را این بازه نشان م دهد این وضعيت تا اامو شدن دلوئي ادام م یابد مد زمان این وضعيت تودط ملدار كنتلسل تعيين م كسدد اامو ZS صور م شود ولتاژ در این بازه از رابط زیس بددت م نید این وضعيت تلا ردليدن ولتلاژ دلوئيچ بل ولتلاژ ورودی بعالوه بس شت ادام م یابد ilm ( t) ( t 3) s1 t snb )4( ك اسوج i Lm indt L m وضعيت ششم [ t5 t 6 ] شلک این بازه نشان م دهد این وضعيت تا اامو D 1 و تخلي كام انسژی وضعيت هفتم L m [ t6 t 7 ] 3 )و( عملکلسد ملدار را شلدن دیلود ب اسوج ادام م یابد شلک 3 )ز( عملکلسد ملدار را این بازه نشان م دهد این وضعيت تا شلسوع دليک بعلدی ادام م یابد در پایان این بازه یلک دليک دلوئيچينگ كامل م شودو بعد از این بازه وضعيت های 1 تا 7 تکسار م شوند -3 اسوج شبيه سازی و نتایج مدار مبللدل پيشللنهادی بللسای ولتللاژ ورودی rms 111 فسكان ساح شده ادتبس این ادا دوئيچينگ 1111 F اازن ادنابس معلادل بسابلس كوپ شده بسابس ك پا ك 1 ولتللاژ 51 KHz و توان 111 وا مقدار اازن های اسوجل بسابلس 511 F و دلل هلای 1/1 mh شده ادتدر این بخلش نتلای شلبي دازی با مقادیس ذكس شده در ادام نملده ادتشلک هلای 4 و 5 همفاز بودن ولتاژ و جسیان ورودی را نشان م دهند و همان ور لاب مشلاهده ادلت بل راحتل ادلتاندارد IE و ضلسیب تلوان بل الوب اصلالح سدیلده ادلتهمچنين راندمان این مبدل با راندمان مبدل معمول مقایسل شلده ادلت 5 درصد افزایش راندمان را در توان نام نشان م دهد ایلن مقایس در شک 6 نشان داده شده ادت وضعيت پنجم[ [ t4 t 5 : شلک ) 3 عملکلسد ملدار را ل ایلن بلازه نشلان مل دهلد در شلسوع ایلن بلازه دلوئيچ اامو م شود جسیان دوئيچ نا هان لطع مل شلود ولل ولتاژ دودس دوئيچ ب ور اط با شلارژ شلدن snb تودلط جسیان Lm تسان ب نرام باال م رود بنابساین دلوئيچ بل

5 35 / 1004 )ال ) شک )4( نتای شبي دازی مبدل ارائ شده )جسیان و ولتاژ ورودی( شک )5( جسیان ورودی در حوزه فسكان )ب( 7 شک شک )6( مقایس راندمان مبدل پيشنهادی با مبدل معمول ولتاژ و جسیان دوئيچ های مدار پيشنهادی را نشلان م دهد در این شک فساهم شدن شسایط دلوئيچينگ نلسم Z بسای دو دوئيچ اصل و شسایط Z در هنگام روشن شلدن بلسای دوئيچ كمک دیده م شود )ج( شک )7( نتای شبي دازی مبدل پيشنهادی ال و ب ) دوئيچينگ نسم دوئيچ های اصل ج( دوئيچينگ نسم دوئيچ كمک

6 36 / 1004 [11] E H Ismail, Bridgeless SEPI rectifier with unity power factor and reduced conduction losses, IEEE Trans Ind Electron, vol 56, no 4 pp , Apr 009 [1] G Hua, -S Lieu, Y Jiang, and F Lee, "Novel zerovoltagetransition PWM converters," IEEE Trans On PowerElec, vol 9, no, pp 13-19, Mar 1994 [13] L Yang and Q Lee, "Analysis and design of boost zerovoltage-transition PWM converter," in IEEE Appl Power Elec onj Rec, 1993, pp [14] J P Gegner and Q Lee, "Zero-voltage-transitioconverters using a simple magnetic feedback technique," in IEEE Appl Power Elec on$ Rec, 1994, pp [15] J Bazinet and J O'onnor, "Analysis and design of a zerovoltage-transition power factor correction circuit," in IEEE Appl Power Elec on$ Rec, 1994, pp [16] 6 Moschopoulos, P Jain and G Joos, "A novel zero voltage switched PWM boost converter," in IEEE Power Elec Spec onj Rec, 1995, pp [17] K M Smith and K M Smedley, "A comparison of voltage mode soft switching methods for PWM converters,," in IEEE Appl Power ElecconfRec,1996, pp نتيجه گيری و بحث فالی در این مقال بک دوئيچينگ یک مبدل اصالح ضسیب توان جدید بلدون پل نسم )ZS( معسفل و ارائل سدیلدمزایای اصل این مبدل شلام فلساهم كلسدن شلسایط دلوئيچينگ نلسم تودط یک مدار رزونانس داده بسای دوئيچ هلای اصلل ملدار و همچنين كاهش تلفا هدایت مسيس عبور تلوان تودلط دلااتار بدون پ نن م باشد در این مقال نام تمام ملدهای عملکلسد ملدار مورد تجزی و تحلي لسار سفت و نتای شبي دازی تحلي های تئوریک را تایيد نموده و نشان دهنده شسایط دوئيچنگ نسم بسای تمام المان های نيم هادی ملدار مل باشلد همچنلين مقایسل راندمان مدار پيشنهادی با نوع معمول نن نشان م دهد در توان راندمان حدود 5 درصد افزایش یافت ادلت و ضلسیب تلوان مبدل پيشنهادی نزدیک یک م باشد مراجع [1] L Huber, Y T Jang, and M M Jovanovi, Performance Evaluation of Bridgeless PF Boost Rectifiers, IEEE Trans Power Electron, vol 3, no 3, pp , May 008 [] B Su, J Zhang, and Z Lu, Totem-pole boost bridgeless PF rectifier with simple zero-current detection and full-range ZS operating at the boundary of M/M, IEEE Trans Power Electron, vol 6, no, pp , Feb 011 [3] W Y hoi, J M Kwon, E H Kim, J J Lee, and B H Kwon, Bridgeless boost rectifier with low conduction losses and reduced diode reverse-recovery problems, IEEE Trans Ind Electron, vol 54, no, pp , Apr 007 [4] R Redl, and L Balogh, Power-factor correction in bridge and voltage- doubler rectifier circuits with inductors and capacitors, in Proc IEEE Applied Power Electronics onference and Exposition, vol 1, pp , 1995 [5] I Yamamoto, K Matsui, and F Ueda, A power factor correction with voltage doubler rectifier, in Proc 6th Annual onfjerence of the IEEE Industrial Electronics Society, vol 4, pp , 000 [6] J Zhang, L Huber, M M Jovanovi c and F Lee, Singlestage input- current-shaping technique with voltage-doublerrectifier front end, IEEE Trans Power Electron, vol 16, no 1, pp 55-63, Jan 001 [7] D Maksimovi c, and R Erickson, Universal-input, highpower-factor, boost doubler rectifiers, in Proc IEEE Applied Power Electronics onference and Exposition, vol 1, pp , 1995 [8] Roberto Mendes Finzi Neto, Fernando Lessa Tofoli, and Luis arlos de Freitas, A high-power-factor half-bridge doubler boost converter without commutation losses, IEEE Trans Ind Electron, vol 5, no 5, pp , Oct 005 [9] W Y hoi, J M Kwon, and B H Kwon, An improved bridgeless PF boost-doubler rectifier with high-efficiency, in Proc IEEE Applied Electronics Specialists onference, pp , 008 [10] Y Jang, and M M Jovanovi c, Bridgeless high-power-factor buck converter, IEEE Trans Power Electron, vol 6, no, pp , Feb 011

پایگاه داده ها طراحی پایگاه داده رابطهای با نگاشت ER و EER به رابطهها امیر جهانگرد

پایگاه داده ها طراحی پایگاه داده رابطهای با نگاشت ER و EER به رابطهها امیر جهانگرد رئوس مطالب الگوریتم تبدیل ER به رابطه ها گام 1: تبدیل نوع موجودیتهای معمولی گام 2: تبدیل نوع موجودیتهای ضعیف گام 3: تبدیل