Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farzanehfard,Ehsan Adib
حسین فرزانه فرد (استاد مشاور) احسان ادیب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Foroozeshfar
رضا فروزش فر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Improvement and implementation of three phase power factor correction converters
Three phase AC-DC power converters are vastly applied in industrial applications including adjustable speed drives, uninterruptible power supplies, battery energy storage systems, electroplating welding units and inverters.AC-DC rectification is usually performed using diode or thyristor bridge rectifier with a large output capacitor. This type of rectifier operates at low power factor and injects significant amount of harmonics into the power system. Harmonics in the input current have many adverse effects such as: distortion of input voltage, increased conduction losses, increased volt-ampere rating of the power system equipment’s, error in metering and malfunctioning of utility relays and many other problems. Six switch three phase rectifiers are one of the preferred topologies for implementation of active input current shaping in three phase AC-DC converters. This circuit suffers from high switching losses and severe problems due to reverse recovery of switches anti-parallel diodes. Several examples of soft switching auxiliary circuits for six switch boost converter are reviewed in this thesis. In a method, current harmonics are generated on the DC side of the diode bridge rectifier by a modulation circuit and then injected into the main using an injection circuit. Modulation and injection circuits can be either passive or active which are fully reviewed. Modular approach and three or four switch converters are other reviewed solutions to improve the power factor. For fewer component count and simplified control and drive, three phase PFC rectifier can be implemented using a converter with just one switch. Single switch three phase PFC converters are divided into two categories of discontinuous voltage mode and discontinuous current mode converters that both are investigated. In this thesis, a solution is proposed to avoid discontinuous current at the input of the diode bridge rectifier. Three switches and three high frequency transformers are applied to shape the input AC current especially at the zero voltage crossings. Proposed rectifier operates at high switching frequencies and therefore, the auxiliary circuit volume is low. Also, a new three phase power factor correction circuit base on DVM Cuk converter is introduced. DVM Cuk converter has excellent power factor with very low harmonic content. This is due to the fact that in this converter discharging mode of capacitor does not affect the input current. Also, a new single stage, single switch, soft switching three phase power factor correction converter is introduced. The proposed discontinuous current mode Cuk and SEPIC converters have the capability to step up or step down the voltage and only employ a single switch. Also, the efficiency is improved due to the achieved zero current and zero voltage switching at turn on and turn off instants without any extra switch. Keywords: Three phase AC –DC converter, Three phase rectifier, Power factor correction.
یک دسته مهم از مبدل های الکترونیک قدرت مبدل های سه فاز AC-DCهستند. از جمله کاربرد های این دسته می توان به درایو با قابلیت تنظیم سرعت(ASDS)، منابع تغذیه بدون وقفه(UPS)،سیستم های ذخیره انرژی در باطری(BESS)، شارژ باطری در خودرو های الکتریکی و همینطور منبع تغدیه برای سیستم های مخابراتی و بسیاری کاربرد های دیگر را می توان نام برد. ساده ترین را هی که برای تبدیل انرژیAC به DC به کار برده می شود استفاده از پل دیودی و تریستوریبه همراهیک خازن بزرگ است. این روش در عین سادگی باعث ایجاد هارمونیک های زیادی در جریان ورودی می شود که این هارمونیک ها می توانند مشکلاتی مانند اعوجاج در ولتاژ ورودی، افزایش تلفات هدایتی و ترانس های شبکه قدرت ،افت ولتاژ در شبکه انتقال،ایجاد تداخل با سیگنال های کنترلی و ارتباطی، خطا در بانک خازن و بسیاری مشکلات دیگر را ایجاد کنند از اینرو تلاش های گسترده براییکسو کننده هایی با ضریب توان بالا صورت گرفته است. ساختارهای متفاوتی مناسب برای توان های متفاوت وارد بازار شده اند. در کاربرد های توان بالا و جاهایی که کیفیت جریان ورودی مهم است استفاده از مبدل های پیچیده تر با سوییچ های بیشتر مانند مبدل بوست تنها راه حل است.اما در این مبدل ها تلفات سوییچینگ از عامل های جدی محدود کننده فرکانس و بازدهی است که اهمیت سوییچینگ نرم را دو چندان می کندکه در این پایان نامه گونه های مختلف آن توضیح داده شده است.روش دیگری که برای بهبود کیفیت جریان ورودی به کار می رود استفاده از روش تزریق جریان است که هارمونیک های مرتبه سوم در طرفDC ساخته می شوند و در منبع تزریق می شوند این روش نیز در توان های متوسط و بالا به صورت گسترده به کار می رود و به دلیل سوییچ های کمتر دارای استقبال خوبی است. در بعضی ساختار ها هم تعداد سوییچ ها را به چهار و سه کاهش داده اند..بعضی ساختار ها مانند مبدل هایی که که در مد گسسته جریان و یا مد گسسته ولتاژ کار می کنند به دلیل کم بودن تعداد سوییچ ها و المان ها برای کاربرد های توان پایین بسیار مناسب هستند.در این پایان نامه در یکی از ایده های پیشنهادی برای حل مشکل گسسته بودن جریان فاز که برای سیستم سه فاز وجود دارد از یک ترانس سه فاز برای هر فاز استفاده شده است. با موازی قرار گرفتن یک سر ترانس موازی با ولتاژ خروجی ،ولتاژ مناسب به سر دیگر سیم پیچ القا می شود وجریان در فاز مربوطه شکل می گیرد. مبدل پیشنهادی دارای ساختاری ساده و به دلیل فرکانس عملکرد بالا دارای حجم ،وزن و قیمت پایین است. مبدل پیشنهادی دیگر مربوط به مبدل تک سوییچ ،مد گسسته ولتاژ نوع چوک است . مزیت اصلی این مبدل نسبت سایر مبدل ها در این دسته کیفیت بالای جریان آن است که ضریب توان نزدیک به یک را دارد.مبدل پیشنهادی بعدی مربوط به دسته مد گسسته جریان است . مبدل های پیشنهادی چوک و سپیک قادر هستند کار اصلاح ضریب توان و شرایط سوییچینگ نرم و تنظیم ولتاژ خروجی را در یک طبقه انجام دهند. کلمات کلیدی: 1- مبدل های سه فاز AC-DC 2-اصلاح ضریب توان3- یکسوکننده های سه فاز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی