چکیده:
مبدلهای چند سطحی در سالهای اخیر مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته اند. خصوصا درسیستم های منابع انرژی گسترده مانند سلولهای خورشیدی، باطری های گوناگون، انرژیهای فسیلی، انرژی باد و میکروتوربین ها که مبدلهای چند سطحی می تواند در آنها برای تغذیه بار یا شبکه ac بدون مسایل نامتعادلی ولتاژ به کار رود. مزیت مهم دیگر مبدلهای چندسطحی پایین بودن فرکانس سویچینگ درآنها نسبت به مبدلهای قدیمی تر می باشد که به معنی کاهش در تلفات سویچینگ در این مبدل هاست.
موج ولتاژ خروجی در مبدلهای چند سطحی به صورت پله ای می باشد از اینرو این مبدلها هارمونیکها را در مقایسه با مبدل های موج مربعی به میزان بیشتری کاهش می دهند. در این تحقیق به بررسی روشهایی جهت بهبود هرچه بیشتر عملکرد مبدلهای چند سطحی که منجر به کاهش هارمونیک در آنها خواهد شد پرداخته ایم.
مقدمه:
یکی از بزرگترین مشکلات در مفاهیم کیفیت توان در سیستم های الکتریکی، مولفه های هارمونیکی است. هارمونیک ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: 1- هارمونیک های ولتاژ 2- هارمونیک های جریان. هارمونیک های جریان معمولا به
وسیله هارمونیک های موجود در منابع ولتاژ تولید می شوند و بستگی به نوع بار مثلا بار القایی، مقاومتی یا خازنی دارد. هر دو گروه هارمونیک ها می توانند در سمت بار یا منبع تولید شوند. هارمونیک هایی که به وسیله بار تولید می شود با توجه به رفتار غیر خطی وسایلی مانند مبدل های توان و… ایجاد می شوند. هارمونیک های بار می تواند باعث گرمای بیش از حد هسته های مغناطیسی ترانسفرمرها و موتورها شود. از طرف دیگر، هارمونیک های منبع به طور عمده به وسیله منبع توان با شکل موج ولتاژ غیر سینوسی تولید می شوند. هارمونیک های منبع جریان و ولتاژ، باعث تلفات انرژی، تداخل الکترومغناطیسی و گشتاور نوسانی در محرکه های موتور AC می شوند. در این تحقیق به یک سری از روشهای عملی و تئوری برای بهبود عملکرد مبدلهای چند سطحی (از جمله کاهش هارمونیک ها) اشاره خواهد شد.
فصل اول: کلیات
1-1- هارمونیک ها در سیستم های الکتریکی
یکی از بزرگترین مشکلات در مفاهیم کیفیت توان در سیستم های الکتریکی، مولفه های هارمونیکی است. هارمونیک ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: 1- هارمونیک های ولتاژ 2- هارمونیک های جریان. هارمونیک های جریان معمولا به وسیله هارمونیک های موجود در منابع ولتاژ تولید می شوند و بستگی به نوع بار مثلا بار القایی، مقاومتی یا خازنی دارد. هر دو گروه هارمونیک ها می توانند در سمت بار یا منبع تولید شوند. هارمونیک هایی که به وسیله بار تولید می شود با توجه به رفتار غیر خطی وسایلی مانند مبدل های توان و… ایجاد می شوند. هارمونیک های بار می تواند باعث گرمای بیش از حد هسته های مغناطیسی ترانسفرمرها و موتورها شود. از طرف دیگر، هارمونیک های منبع به طور عمده به وسیله منبع توان با شکل موج ولتاژ غیر سینوسی تولید می شوند. هارمونیک های منبع جریان و ولتاژ، باعث تلفات انرژی، تداخل الکترومغناطیسی و گشتاور نوسانی در محرکه های موتور AC می شوند. هر شکل موج تناوبی می تواند به صورت جمع مولفه اصلی و مولفه های هارمونیکی نمایش داده شود. با به کار بردن تبدیل فوریه، این مولفه ها می توانند گسترده شوند. فرکانس هر مولفه هارمونیکی مضرب صحیحی از فرکانس مولفه اصلی است. معیارهای مختلفی برای تعیین مقدار مولفه های هارمونیکی وجود دارد. متداول ترین معیار TDH است که به صورت معادله (1-1) تعریف می شوند.
تعداد صفحه : 98
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات 3
1) هارمونیک ها در سیستم های الکتریکی 4 -1
2) اینورترهای متداول منبع ولتاژ دو سطحی و سه سطحی 4 -1
3-1 ) اینورتر منبع ولتاژ چند سطحی 6
7 (DCMI ) اینورتر چند سطحی Diode-clamped (1-3-1
8 (FCMI) flying-capacitor 2-3 ) اینورتر چند سطحی -1
مجزا 10 dc با منابع تغذیه cascade 3-3 ) اینورتر چند سطحی -1
4-1 ) مقایسه بین 3 ساختار اینورتر چند سطحی در مفاهیم کاربردی 11
فصل دوم: استراتژی سوییچینگ برای بهبود خاصیت ماژولاریتی اینورترهای
همراه با ترانس cascade چند سطحی 13
14 cascade 1-2 )اینورترهای چندسطحی با ترانسفرمرهای
2) مقایسه و آنالیز طرح های سوییچینگ 14 -2
و متد سوییچینگ متداول 15 cascade 1) ساختار اینورتر چندسطحی -2 -2
15 THD کردن مقدار min 2) تعیین زاویه هدایت برای -2 -2
و معرفی cascade 3) اینورتر چند سطحی با به کار گیری ترانس های -2-2
استراتژی سوییچینگ جدید 18
3-2 ) نتایج عملی 22
چندسطحی همراه با ترانسفرمر PWM فصل سوم: طرح کنترلی جدید اینورتر
(PV) در سیستم توان فتوولتاییک cascade
26
1) مقدمه 27 -3
3 سطحی 28 k چندسطحی مبتنی بر اینورتر PWM 2) اینورتر -3
ز
چندسطحی معرفی شده PWM با به کارگیری اینورتر PV 3) سیستم -3
32
-4 شبیه سازی و نتایج آزمایش 36 -3
بر اساس تعداد سطوح ولتاژ خروجی 36 EMI -1 مقایسه بین منبع نویز -4 -3
36 (THD) -2 مقایسه اعوجاج هارمونیکی کل -4 -3
-3 مقایسه با اینورترهای چندسطحی دیگر 39 -4 -3
-4 نتایج آزمایش 41 -4 -3
متصل به شبکه تکفاز 43 PV برای سیستم های cascade فصل چهارم :اینورتر
بدون ترانس
-1 مقدمه 45 -4
-2 توصیف سیستم 47 -4
-3 کنترل سیستم 49 -4
-4 توالی سوییچینگ 50 -4
ماژولار چندحاملی با قاعده شیفت فاز 52 PV فصل پنجم :اینورتر متصل به شبکه
جدید
-1-5 مقدمه 53
-2 شیوه عملکرد مدار 55 -5
-3 قاعده شیفت فاز کلی 61 -5
-1 مورد اول: قاعده متداول 62 2 -3 -5
n
-2 مورد دوم: قاعده پیشنهاد شده 63 -3 -5 n
متصل به شبکه 67 PV فصل ششم :مبدل های چندسطحی برای سیستم های
تک فاز
-1-6 مقدمه 68
بدون ترانس 69 PV -2 جریان های نشتی در سیستم های -6
-3 توپولوژی های اینورتر چندسطحی 72 -6
-1-3 ساختار دیود کلامپ نیم پل 72 -6
-2-3 کلامپ تک بازوی تمام پل 73 -6
74 cascade -3-3 اینورتر -6
ح
-4-3 مبدل چندپله ای 75 -6
-5-3 کوپل مغناطیسی 76 -6
77 Flying capacitor -6-3 -6
-4 بحث 77 -6
فصل هفتم : نتیجه گیری 80
فهرست منابع و مراجع 83
89
چکیده انگلیسی
سمینار ارشد برق مبدل های چند سطحی و روش های حذف هارمونیک در آنها
