………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 108
4.2 شکل موج پله ای هارمونیک بهینه شده………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111
4.2.1 اینورتر چند سطحی با تقارن ربع موج……………………………………………………………………………………………………………………………………. 111
4.2.2 سری فوریه شکل موج مورد نظر…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 113
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..123
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
فصل اول سیستمهای محرک موتور های AC
شکل 1.1 انواع تبدیل توان الکتریکی و مبدلهای الکترونیک قدرت مربوط …………………………………………………………………………………….. 16
شکل 1.2 نمای کلی یک مولد قدرت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 17
شکل 1.3 مبدل توان پایه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 18
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………20 DC شکل 1.4 شکل موج ولتاژ ورودی
شکل 5.1 شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی در اینورتر پایه ………………………………………………………………………………………………….. 21
شکل 1.6 ساختار پل نیمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
شکل 1.7 شکل موج خروجی پل نیمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
شکل 1.8 ساختار پل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
شکل 1.9 شکل موج خروجی پل………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 28
شکل 1.10 روش کنترل دامنه توسط کنترل فاز………………………………………………………………………………………………………………………………… 31
شکل 1.12 طیف فرکانسی در حالات مختلف …………………………………………………………………………………………………………………………………. 36
شکل 1.13 سیستم محرک .وموتور آهنربای دائم……………………………………………………………………………………………………………………………….. 38
شکل 1.14 طرح شماتیک کنترل موتور آهنربای دائم…………………………………………………………………………………………………………………………….. 42
فصل دوم اینورترهای چند سطحی
شکل 2.1 شمای تک قطبی اینورتر چند سطحی با بهره گرفتن از سوئیچ……………………………………………………………………………………………….. 56
شکل 2.2 شکل موج خروجی بصورت پله ای……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 57
شکل 2.3 شماتیک کلی اینورترهای چند سطحی سه فاز…………………………………………………………………………………………………………………….. 58
سه سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60 DCMLI شکل 2.4
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..61 DCMLI شکل 2.5 اینورتر تک فاز از
شش سطحی سه فاز ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 63 DCMLI شکل 2.6 اینورتر
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………64DCMLI شکل 2.7 ساختار های دیگر
…………………………………………………………………………………………………………………………. 66 CAPACITOR CLAMPED شکل 2.8 اینورترهای
سه سطحی……………………………………………………………………………………………………………. 67CAPACITOR CLAMPED شکل 2.9 اینورتر
……………………………………………………………………………………………………………… 70CASCCADE شکل 2.10 یک سلول اینورتر چند سطحی
شکل 2.11 اتصال سلول ها به صورت آبشاری…………………………………………………………………………………………………………………………………… 71
……………………………………………………………………………………………………….. 72CASCCADEشکل 2.12 ساختار کلی اینورتر چند سطحی
شکل 2.13 ساختار تکفاز اینورتر چند سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………… 73
فصل سوم اینورترچند سطحی کسکید با ساختار ترکیبی
شکل 3.1 ساختار کلی اینورتر ساده پل ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 79
شکل 3.2 الگوی سوئیچینگ برای وصل بودن یکسان تمام سوئیچ ها…………………………………………………………………………………………..80
شکل 3.3 حالت دوم الگوی سوئیچینگ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 81
شکل 3.4 زمان پوچ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 82
سطحی تکفاز………………………………………………………………………………………………………………………………..83 M اینورتر آبشار ی شکل 3.5
شکل 3.6 شکل موج ولتاژ خروجی یک اینورتر نه سطحی……………………………………………………………………………………………………………..84
…………………………………………………………………………………………………………85MATLAB شکل 3.7 شمای مدلینگ اینورتر نه سطحی در
……………………………………………………………………………………………………..86MATLAB شکل 3.8 نتایج شبیه سازی اینورتر نه سطحی در
……………………………………………………………………………………………87MATLAB شکل 3.9 مدار و نتایج شبیه سازی اینورتر 7 سطحی در
…………………………………………………………………………………………..88MATLAB شکل 3.10مدار و نتایج شبیه سازی اینورتر 9 سطحی در
ممکن …………………………………………………………………………………………………………………………………………….90DC شکل 3.11 دو اتصال منبع
شکل 3.12 اتصال کوتاه های ممکن در هر حالت……………………………………………………………………………………………………………………………. 91
………………………………………………………………………………………………………………………….93 شکل 3.13 دیاگرام مداری کسکید افزایشی
شکل 3.14 ساختار کسکید افزایشی با دو سلول………………………………………………………………………………………………………………………………. 93
شکل 3.15 شماتیک شبیه سازی و تحلیل فرکانسی کسکید
افزایشی…………………………………………………………………………………………. 95
شکل 3.16 نمونه ای از مدار سلول کسکید افزایشی پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………. 98
شکل 3.17 دیاگرام مداری سلول پیشنهادی کسکید افزایشی……………………………………………………………………………………………………. 99
شکل 3.18 شماتیک مدل پیشنهادی کسکید افزایشی در MATLAB ……………………………………………………………………………………… 100
شکل 3.19 دیاگرام مداری ماژولی سلول پیشنهادی کسکید افزایشی………………………………………………………………………………………… 100
شکل 3.20 خروجی مدار و تحلیل فرکانسی سلول کسکید افزایشی پیشنهادی…………………………………………………………………………. 101
شکل 3.21 دیاگرام مداری ساختار کسکید افزایشی کاهشی……………………………………………………………………………………………………….. 104
شکل 3.22 شماتیک شبیه سازی مدل کسکید افزایشی و نتایج شبیه سازی……………………………………………………………………………… 105
فصل چهارم روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله OHSW
شکل 4.1 S اینورتر چند سطحی H-BRIDG که به صورت سری به هم متصل شده اند…………………………………………………………. 109
شکل 4.2 ولتاژ خروجی S اینورتر H-BRIDG که به صورت سری به هم متصل شده اند…………………………………………………………. 110
شکل 4.3 تقارن ربع موج S اینورتر H-BRIDG …………………………………………………………………………………………………………………………..113
شکل 4.4 یک چهارم اول شکل موج مورد نظر ………………………………………………………………………………………………………………………………114
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
فصل اول سیستمهای محرک موتور های AC
جدول 1. 1 سوئیچینگ ساختار پل …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27
فصل دوم اینورترهای چند سطحی
جدول 2.1 حالات مختلف کلید ها برای خروجی های متفاوت………………………………………………………………………………………………………. 62
جدول 2.2 حالتهای مختلف کلیدها برای capacitor clamped سه سطحی…………………………………………………………………………… 67
جدول 2.3 حالتهای کلید زنی برای capacitor clamped شش سطحی …………………………………………………………………………………… 68
جدول 2.4 مقایسه پیکربندی های مطرح شده…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75
جدول 2.5 مقایسه اینورترهای ولتاژ در تعداد سوئیچ…………………………………………………………………………………………………………………………… 76
فصل چهارم روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله OHSW
جدول 4.1 زوایای بدست آمده به ازای شاخص های مدولاسیون………………………………………………………………………………………………………… 122
لیست علایم و اختصارات
| یکسو کننده های سیلسیومی قابل کنترل | SCR |
| منابع تغذیه بدون وقفه | UPS |
| اعوجاج هارمونیکی کل ( (total harmonic distortion | THD |
| ضریب جابجایی ( ( displacement factor | DF |
| مدولاسیون پهنای باند | PWM |
| اینورتر منبع ولتاژ (Voltage Source Inverter) | VSI |
| اینورتر منبع جریان (Current Source Inverter) | CSI |
| Diode –Clamped Multilevel Inverter | DCMI |
| Flying –Capacitor Multilevel Inverter روش هارمونیک بهینه برای شکل موج پله ای |
FCMI OHSW |
فصل اول
1.
2.
سیستمهای محرک موتور های AC
1-1)الکترونیک قدرت چیست؟
الکترونیک قدرت امروزی پس از ساخت یکسو کننده های سیلسیومی قابل کنترل (SCR)یا تریستور ,توسط شرکت جنرال الکتریک در سال 1958 آغاز شد . SCRیک کلید قدرت نیمرسانای یکسویه است که می تواند با اعمال پالس الکتریکی با توان پایین به گیت آن وصل شود . مقادیر مجاز ولتاژ و جریان SCRها از تمامی انواع دیگر کلیدهای قدرت نیمرسانا بیشتر است .
در کشورهای توسعه یافته مبدلهای الکترونیک قدرت در کلیه مناطقی که انرژی الکتریکی در آنها توزیع شده است کاربرد وسیعی یافته است این مبدلهای توان الکتریکی را برای کاربردهای مختلف مانند راه اندازی موتورهای الکتریکی , منابع تغذیه بدون وقفه( UPS ) ,گرمایش و روشنایی ,فرایندهای الکتروشیمیایی ,خطوط انتقال dc ,جبران کننده های توان راکتیو ومنابع تغذیه تنظیم شونده و… مناسب می سازد. همچنین ورود مبدلهای الکترونیک قدرت به تمامی مراحل تولید ,انتقال و توزیع توان باعث افزایش فوق العاده ای در توانایی سیستم بدون سرمایه گذاری در نیروگاه ها و خطوط انتقال جدید می شود بنابراین با توجه به موارد فوق منطقی است که پیش بینی کنیم که هر مهندس برق در طول مدت کارش با بعضی از مبدلهای الکترونیک قدرت برخورد خواهد کرد انواع تبدیل توان الکتریکی و مبدلهای مربوطه که در الکترونیک قدرت امروزی بکار می روند در شکل 1 نشان داده شده است .برای نمونه تبدیل dcبهac توسط اینورتر ها محقق میشود که این مبدل موضوع اصلی بحث ما نیز می باشد.
فرم در حال بارگذاری ...