دانلود رایگان

افزایش راندمان و بالا بردن چگالی توان در منابع تغذیه سوئیچینگ - دانلود رایگان



دانلود رایگان افزایش راندمان و بالا بردن چگالی توان در منابع تغذیه سوئیچینگ

دانلود رایگان افزایش راندمان و بالا بردن چگالی توان در منابع تغذیه سوئیچینگ چکیده
جهت افزایش راندمان و بالا بردن چگالی توان در منابع تغذیه سوئیچینگ در سال­های اخیر روش­های کلید زنی نرم زیادی پیشنهاد شده است اگر چه تولید ادوات نیمه هادی با کیفیت و سرعت بیشتر در این مسیر راه­گشاست اما مشکل اصلی این است که تلفات ناشی از کلید زنی رابطه مستقیمی با فرکانس دارد در نتیجه باید به دنبال روش­های کلیدزنی نرم جدیدی باشیم تا ضمن کاهش تلفات سوئیچینگ بتوانیم راندمان و چگالی توان را بالا ببریم. روش­های کموتاسیون نرم کلید، شامل روش­های سوئیچینگ نرم، روش­های مبتنی بر کنترل گذار نرم و اسنابر می­باشد. استفاده از اسنابرها مزایای زیادی از جمله افزایش بازدهي، كاهش تلفات، سادگی طراحی و تقليل جهش­های ولتاژ وجريان را با حداقل هزینه، داراست.
در این پایان­نامه تحلیل ریاضی جامعی بر روی چند گونه از اسنابرها انجام پذیرفته است تا شناخت بهتری از نحوه عملکرد آن­ها بدست آوریم به همین منظور مقایسه­ای بین آن­ها انجام می­شود سپس به طراحی اسنابر پسیو بدون اتلاف خود می­پردازیم،طراحی و ساخت یک اسنابر پسیو بدون اتلاف جدید با حداقل استرس ولتاژ و جریان تحمیلی موضوع اصلی این پایان­نامه است. در این راستا مبدل PFC بوست در توان 80 وات با ولتاژ ورودی 150 تا 250 ولت و ولتاژ خروجی 380 ولت را به اسنابر پیشنهادی مجهز کرده و شرایط کلیدزنی در جریان و ولتاژ صفر برای آن ایجاد می­شود. شبیه­سازی­هایی به وسیله نرم افزار Orcad انجام می­گیرد سپس دامنه تغییرات ولتاژ ورودی برای بررسی عملکرد صحیح اسنابر زیاد می­گردد. مبدل هدف در مقابل طیف وسیعی از تغییرات ولتاژ ورودی مقاوم بوده و باعث افزایش راندمان می­شود. در نهایت به منظور تایید قابلیت­هاي مبدل هدف و اثبات ادعاها، نمونه آزمایشگاهی ساخته و نتایج عملی ارائه می­شوند.
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه

پیشگفتار.............................................. 1
فصل اول............................................... 2
مروری بر منابع تغذیه سوئیچینگ......................... 2
1-1- مقدمه.......................................... 2
1-2-انواع منابع تغذیه............................... 2
1-2-1- منابع تغذیه خطی............................ 2
1-2-1-1- مزایاي منابع تغذیه خطی.................. 2
1-2-1-2- معایب منابع تغذیه خطی................... 3
1-2-2- منابع تغذیه سوئیچینگ....................... 3
1-2-2-1- مزایاي منابع تغذیه سوئیچینگ.............. 3
1-2-2-2- معایب منابع سوئیچینگ.................... 4
1-3-چرا منابع تغذیه سوئیچینگ........................ 4
1-4-انواع منابع تغذیه سوئیچینگ...................... 4
1-4-1- رگولاتور باک................................ 4
1-4-2- رگولاتور بوست............................... 6
1-4-3- رگولاتور باک-بوست........................... 8
1-4-4- رگولاتور کیوک.............................. 10
1-4-5- رگولاتور زتا............................... 13
1-5-نتیجه گیری..................................... 15
فصل دوم.............................................. 16
بررسی انواع روش های کاهش تلفات کلیدزنی............... 16
2-1- مقدمه......................................... 16
2-2- انواع روشهای کموتاسیون نرم.................... 17
2-2-1- روش سوئیچینگ نرم.......................... 17
2-2-1-1- ZCS در گذار روشنایی................... 17
2-2-1-2- ZCS در گذار خاموشی.................... 18
2-2-1-3- ZVS در گذار روشنایی................... 18
2-2-1-4- ZVS در گذار خاموشی.................... 18
2-2-1-5- ZVZCS................................. 18
2-3- چهار تکنیک جهت ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم....... 18
2-3-1- مبدل های رزنانسی.......................... 18
2-3-1-1- مبدل های رزنانس سری.................... 19
2-3-1-2- مبدل های رزنانس موازی.................. 19
2-3-1-3- مبدل های رزنانس سری موازی.............. 19
2-3-2- مبدل های شبه رزنانسی...................... 19
2-3-3- مبدل های ZVS و ZCS نوع PWM................ 20
2-3-4- مبدل های مبتنی بر کنترل گذار نرم ZVTو ZCT. 20
2-4- انواع اسنابرها................................ 21
2-4-1- اسنابرهای با اتلاف......................... 21
2-4-2- اسنابرهای با کلید اضافی................... 22
2-4-3- اسنابرهای بدون اتلاف....................... 23
2-4-3-1-ایجاد شرایط ZCS......................... 23
2-4-3-2- ایجاد شرایط ZVS........................ 23
2-4-3-3- بازیابی انرژی.......................... 24
2-5- نتیجه گیری.................................... 24
فصل سوم.............................................. 25
مروری بر پنج اسنابر پسیو بدون اتلاف................... 25
3-1- مقدمه......................................... 25
3-2- اسنابر اول.................................... 25
3-3- اسنابر دوم.................................... 32
3-4- اسنابر سوم.................................... 38
3-5- اسنابرچهارم................................... 49
3-6- اسنابر پنجم................................... 55
3-7- تفاوت بکار گیری اسنابرها در مبدل DC-DC و PFC... 61
3-8- مقایسه ای بین اسنابرهای تحلیل شده............. 62
3-9- نتیجه گیری.................................... 63
فصل چهارم............................................ 64
ارائه سلول پسیو بدون اتلاف پیشنهادی................... 64
4-1- مقدمه......................................... 64
4-2- سلول اسنابر پسیو پیشنهادی..................... 64
4-3- فرضیات........................................ 65
4-4- تحلیل ریاضی اسنابر پسیو بدون اتلاف پیشنهادی.... 69
4-5- نتیجه گیری.................................... 73
فصل پنجم............................................. 74
طراحی، شبیه سازی و ساخت مبدل PFC بوست 80 وات با و بدون اسنابر 74
5-1- مقدمه......................................... 74
5-2-مروری بر انواع روش های اصلاح ضریب توان.......... 74
5-2-1- حالت CCM.................................. 74
5-2-2-حالت DCM................................... 76
5-2-3- حالت BCM.................................. 77
5-3-مروری کوتاه بر نحوه عملکرد آی سی L6562A......... 77
5-4- طراحی مبدل PFC بوست در توان 80 وات............ 78
5-5- شبیه سازی مبدل PFC بوست در نرم افزار اورکد.... 80
5-6- طراحی اسنابر برای مبدل PFC بوست............... 82
5-7-محاسبه ton(min) و toff(min).............................. 83
5-8-طراحی اسنابر................................... 83
5-9-بایاس آی سی L6562A.............................. 88
5-10-مقایسه نتایج شبیه سازی و عملی................. 95
5-11- نتیجه گیری................................... 99
5-11-1- محاسبه ضریب توان......................... 99
5-11-2- محاسبه راندمان........................... 99
فصل ششم............................................. 100
نتیجه گیری و پیشنهادات.............................. 100
مراجع............................................... 102
  1. ABSTRACT............................................ 105
پیوست 1............................................. 106
پیوست 2............................................. 107
پیوست 3............................................. 108




فهرست اشکال
عنوان شماره صفحه
شکل 1‑1- نمونه ای از یک مبدل خطی...................... 3
شکل 1-2- رگولاتور باک.................................. 5
شکل 1-3- رگولاتور باک در دو مد کاری.................... 6
شکل 1-4- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل باک........... 6
شکل 1-5- رگولاتور بوست................................. 7
شکل 1-6- رگولاتور بوست در دو مد کاری................... 7
شکل 1-7- شکل موج های ولتاژ و جریان.................... 8
شکل1-8-رگولاتور باک بوست............................... 9
شکل1-9- رگولاتور باک بوست در دو مد کاری................ 9
شکل 1-10- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل باک بوست 10
شکل 1-11- رگولاتور کیوک............................... 12
شکل 1-12- رگولاتور کیوک در دو مد کاری................. 12
شکل 1-13- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل کیوک........ 12
شکل 1-14- رگولاتور زتا................................ 13
شکل 1-15- رگولاتور زتا در دو مد کاری.................. 13
شکل 1-16- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل کیوک........ 15
شکل 2-1- روشهای کموتاسیون نرم کلید.................. 17
شکل 2-2- سلول های کلید رزنانسی (a) کلید PWM سخت (b) کلید شبه رزنانسی ZVS(c) کلید شبه رزنانسی ZCS (d) کلید شبه رزنانسی چند رزنانسی 20
شکل 2-3- مبدل کاهنده ZVS-PWM (نسخه بهبود یافته ZVS-QRC) 20
شکل 2-4- اسنابر RCD سمت راست و RLD سمت چپ............ 22
شکل 2-5- اسنابر فعال با سلف تزویج.................... 22
شکل 2-6- اسنابر فعال با حداقل تعداد المان............ 22
شکل 2-7- جایابی سلف اسنابر جهت ایجاد خاصیت ZCS درمبدل بوست 23
شکل 2-8- جایابی خازن اسنابر جهت ایجاد خاصیت ZVS درمبدل بوست 24
شکل 2-9- اسنابر پسیو بدون اتلاف متصل به مبدل بوست..... 24
شکل3-1- ساختار سلول اسنابر اول....................... 25
شکل3-2- مبدل بوست با اسنابر پسیو بدون اتلاف اول....... 26
شکل 3-3- مدار معادل مرحله اول........................ 26
شکل 3-4- مدار معادل مرحله دوم........................ 27
شکل 3-5- مدار معادل مرحله سوم........................ 28
شکل 3-6- مدار معادل مرحله چهارم...................... 28
شکل 3-7- مدار معادل مرحله پنجم....................... 29
شکل3-8- مدار معادل مرحله ششم......................... 29
شکل 3-9- مدار معادل مرحله هفتم....................... 30
شکل 3-10- مدار معادل مرحله هشتم...................... 30
شکل 3-11 مدار معادل مرحله نهم........................ 31
شکل 3-12- شکل موج اجزای مختلف مدار در یک پریود کلیدزنی 31
شکل 3-13- اتصال سلول اسنابر به مبدل های DC-DC متفاوت : (a) مبدل باک. (b) مبدل بوست. (c) مبدل باک بوست. (d) مبدل کیوک. (e) مبدل سپیک. (f) مبدل زتا 32
شکل3-14- مبدل بوست با اسنابر پسیو بدون اتلاف دوم..... 32
شکل3-15- مدار معادل مد اول........................... 33
شکل3-16- مدار معادل مد دوم........................... 34
شکل3-17- مدار معادل مد سوم........................... 35
شکل3-18- مدار معادل مد چهارم......................... 36
شکل3-19- شکل موج اجزای مختلف مدار در یک پریود کلیدزنی 38
شکل 3-20- دو ساختار متفاوت از سلول اسنابر سوم........ 39
شکل3-21- اتصال سلول اسنابر به مبدل های مختلف(a) باک،(b) بوست،(c) باک- بوست،(d) کیوک.............................................. 40
شکل3-21- (ادامه) اتصال سلول اسنابر به مبدل های مختلف (e ) سپیک ،(f) مبدل فوروارد دوکلیده،(g) مبدل فلای بک دو کلیده................... 41
شکل 3-22- مدار معادل مرحله اول....................... 42
شکل 3-23- جریان دیود هرزگرد در مرحله ی بازیابی معکوس 42
شکل3-24- مدار معادل مرحله سوم........................ 43
شکل 3-25- مدار معادل مرحله چهارم..................... 45
شکل3-26- مدار معادل مرحله پنجم....................... 45
شکل 3-27- مدار معادل مرحله ششم....................... 46
شکل3-28- مدار معادل مرحله هفتم....................... 47
شکل3-29- مدار معادل مرحله هشتم....................... 47
شکل3-30- مدار معادل مرحله نهم........................ 48
شکل3-31- مدار معادل مرحله دهم........................ 48
شکل3-32- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل بوست با اسنابر پسیو بدون اتلاف سوم...................................................... 49
شکل 3-33- مبدل بوست با اسنابر چهارم.................. 49
شکل 3-34- مدار معادل مرحله اول....................... 50
شکل3-35- مدار معادل مرحله دوم....................... 50
شکل3-36- مدار معادل مرحله سوم....................... 51
شکل3-37- مدار معادل مرحله چهارم..................... 51
شکل3-38- مدار معادل مرحله پنجم...................... 52
شکل3-39- مدار معادل مرحله ششم....................... 52
شکل3-40- مدار معادل مرحله هفتم...................... 53
شکل3-41- مدار معادل مرحله هشتم...................... 53
شکل3-42- مدار معادل مرحله نهم....................... 54
شکل3-43- مدار معادل مرحله دهم....................... 54
شکل3-44- مدار معادل مرحله یازدهم.................... 55
شکل3-45- مبدل بوست با اسنابر پسیو بدون اتلاف پنجم 55
شکل 3-46- مدار معادل مرحله اول....................... 56
شکل3-47– مدار معادل مرحله دوم........................ 56
شکل 3-48 مدار معادل مرحله سوم........................ 57
شکل 3-49- مدار معادل مرحله چهارم..................... 58
شکل 3-50- مدار معادل مرحله پنجم...................... 58
شکل3-51- مدار معادل مرحله ششم........................ 58
شکل3-52- مدار معادل مرحله هفتم........................ 59
شکل3-53- مدار معادل مرحله هشتم....................... 60
شکل3-54- مدار معادل مرحله نهم......................... 60
شکل3-55- مدار معادل مد اضافی......................... 61
شکل 3-56- شکل موج ولتاژ و جریان مبدل بوست با اسنابر پنجم 61
شکل4-1- سلول اسنابر پسیو بدون اتلاف پیشنهادی.......... 64
شکل4-2- اتصال سلول اسنابر پیشنهادی به مبدل های Dc-Dc متفاوت : (a) مبدل باک. (b) مبدل بوست. (c) مبدل باک بوست....................... 66
شکل4-2- (ادامه) اتصال سلول اسنابر پیشنهادی به مبدل های Dc-Dc متفاوت : (d) مبدل کیوک. (e) مبدل سپیک. (f) مبدل زتا................... 67
شکل4-3- مدهای عملکرد. (a) مد 1 [t0-t1]. (b) مد 2 [t1-t2]. (c) مد 3 [t2-t3]. (d) مد 4 [t3-t4]. (e) مد 5 [t4-t5]. (f) مد 6 [t5-t6]. (g) مد 7 [t6-t7]. (h) مد 8 [t7-t8].(i) مد 9[t8-t9]......................................................... 68
شکل4-4- شکل موج های ولتاژ و جریان مبدل بوست با اسنابر پسیو بدون اتلاف پیشنهادی................................................. 73
شکل (5 -1) PFC تك فاز تك سوئيچه ي تك مرحله اي نوع بوست 75
شکل(5-2) جريان يك مبدل CCM نمونه با فركانس سوئيچ زني ثابت 75
شکل (5-3) جريان يك مبدل DCM نمونه با فركانس سوئيچ زني ثابت و α ثابت 76
شکل(5-4) جريان يك مبدل DCM نمونه با فركانس سوئيچ زني ثابت و α متغير......................................................... 76
شکل(5-5) جريان يك مبدل DCM نمونه با فركانس سوئيچ زني متغير و α ثابت – بالادر حوزه ي زمان و ﭘايين در حوزه ي فركانس................. 77
شکل (5-6) جریان القاگر در مد BCM.................... 78
شکل (5-7) ولتاژ درین-سورس مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت 80
شکل (5-8) جریان درین-سورس مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت 81
شکل (5-9) ولتاژ دو سر دیود بوست مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت 81
شکل (5-10) جریان دیود بوست مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت 81
شکل (5-11) مجموع تلفات در حالت بدون اسنابر مبدل PFC بوست 81
شکل (5-12) جریان ورودی مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت 82
شکل (5-13) مدار شبیه سازی شده به همراه اسنابر پسیو بدون اتلاف 85
شکل (5-14) ولتاژ درین-سورس مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم 85
شکل (5-15) جریان درین-سورس مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم 85
شکل (5-16) جریان درین-سورس در نمای بسته مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم......................................................... 86
شکل (5-17) ولتاژ دو سر دیود بوست مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم 86
شکل (5-18) جریان دیود بوست مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم 86
شکل (5-19) جریان دیود بوست در نمای بسته مبدل PFC بوست با کلیدزنی نرم......................................................... 86
شکل (5-20) جریان سلف Lr.............................. 87
شکل (5-21) ولتاژ خازن اسنابر......................... 87
شکل (5-22) ولتاژ خازن بافر........................... 87
شکل (5-23) مجموع تلفات مبدل PFC بوست با اسنابر....... 87
شکل (5-24) جریان ورودی مبدل PFC بوست با اسنابر....... 88
شکل (5-25) مدار ارائه شده در دیتاشیت آی سی L6562A.... 88
شکل (5-26) مدار داخلی آی سی L6562A................... 89
شکل (5-27) نمودار معادل ضرب کننده به ازای تغییرات ولتاژ پین 2 و3 و4 90
شکل (5-28) شماتیک مدار عملی.......................... 92
شکل(5-29) جریان درین-سورس مبدل PFC بوست بدون اسنابر 92
شکل(5-30) جریان ورودی سمت چپ و ولتاژ درین-سورس سمت راست بدون اسنابر 92
شکل(5-31) جریان دیود بوست بدون اسنابر................ 93
شکل(5-32) جریان درین-سورس با اسنابر پسیو بدون اتلاف 93
شکل(5-33) ولتاژ درین-سورس با اسنابر.................. 93
شکل(5-34) ولتاژ خازن اسنابر.......................... 94
شکل(5-35) جریان ورودی با اسنابر سمت چپ و جریان دیود بوست سمت راست 94
شکل(5-36) ولتاژ دیود بوست با اسنابر.................. 94
شکل(5-37) جریان درین-سورس مبدل PFC بوست بدون اسنابر شکل موج عملی 95
شکل (5-38) جریان درین-سورس مبدل PFC بوست با کلیدزنی سخت شکل موج شبیه سازی..................................................... 95
شکل(5-39) جریان ورودی سمت چپ و ولتاژ درین-سورس سمت راست بدون اسنابر شکل موج عملی............................................. 95
شکل (5-40) جریان ورودی سمت چپ و ولتاژ درین-سورس سمت راست بدون اسنابر شکل موج شبیه سازی........................................ 95
شکل(5-41) جریان دیود بوست بدون اسنابر شکل موج عملی 96
شکل(5-42) جریان دیود بوست بدون اسنابر شکل موج شبیه سازی 96
شکل(5-43) جریان درین-سورس با اسنابر پسیو بدون اتلاف شکل موج عملی 96
شکل(5-44) جریان درین-سورس با اسنابر پسیو بدون اتلاف شکل موج شبیه سازی......................................................... 96
شکل(5-45) ولتاژ درین-سورس با اسنابر شکل موج عملی 97
شکل(5-46) ولتاژ درین-سورس با اسنابر شکل موج شبیه سازی 97
شکل(5-47) ولتاژ خازن اسنابر شکل موج عملی............. 97
شکل(5-48) ولتاژ خازن اسنابر شکل موج شبیه سازی........ 97
شکل(5-49) جریان ورودی با اسنابر سمت چپ و جریان دیود بوست سمت راست شکل موج عملی................................................. 98
شکل(5-50) جریان ورودی با اسنابر سمت چپ و جریان دیود بوست سمت راست شکل موج شبیه سازی............................................ 98
شکل(5-51) ولتاژ دیود بوست با اسنابر شکل موج عملی..... 98
شکل(5-52) ولتاژ دیود بوست با اسنابر شکل موج شبیه سازی 98













فهرست جداول
عنوان شماره صفحه
جدول 1-1- مقایسه بین منابع تغذیه سوئیچینگ و خطی 4
جدول 3-1- مقادیر vx و Ix برای انواع مبدل های DC-DC 39
جدول 3-2- ترتیب روشن و خاموش شدن دیودها 39
جدول 3-3- مقایسه اسنابرهای بررسی شده به صورت خلاصه 62
جدول 3-4- نوع کموتاسیون المان های نیمه هادی اسنابرهای بررسی شده 62
جدول 4-1- سوئیچینگ نرم اجزای مبدل Dc-Dc با اسنابر پسیو بدون اتلاف 65
جدول4-2- مقادیر Vx و Ix برای انواع مبدل ها 65
جدول 4-3- تغییرات سوئیچ زنی دیودها و کلید در ده مرحله کاری 65
جدول 5-1- محاسبه ضریب توان در حالت بدون اسنابر در توان 55 وات 99
جدول 5-2- محاسبه ضریب توان در حالت با اسنابر در توان 55 وات 99
جدول 5-3- محاسبه راندمان در حالت بدون اسنابر در توان 55 وات 99
جدول 5-4- محاسبه راندمان در حالت با اسنابر در توان 55 وات 99


کلید زنی در جریان صفر


کلید زنی در ولتاژ صفر


اسنابر


PFC


مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه


پاورپوینت اتونومی براساس نگرش اسلام

قلب مصنوعي

تحقیق در مورد پيامدهاي جنگ احد (word با فرمت)

تحقیق درباره ضرب دیدگی یا پیچ خوردگی

نقشه زمین شناسی 100000 عشق آباد

انرژی الکتریکی

تحقیق درمورد پیشرفت ژاپن

بيماری های طيور

ریاضیات یونان و ریاضیات اسلام

کارآموزی عمران نحوه ساخت پی و اسکلت بتنی تا پایان سقف اول 50 ص

پاورپوینت در مورد تعيين اسلامپ بتن (گزارش كار آزمايشگاه تكنولوژي بتن)

طرح کارآفرینی درباره گالري هنر شرق

تحقیق درباره درسهاي آموختني ازبحران اقتصادي جهاني

جدایی واقعی 32ص

دانلود چرخه عمر صنايع روشنايي (نور)

پاورپوینت در مورد نقش خانواده در کاهش عوارض اعتیاد

تحقیق: انواع مكتب ها و نظريه هاي هنري

تحقیق. جلوه هایی از سیره اخلاقی پیامبر