Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farzanehfard,Ehsan Adib
حسین فرزانه فرد (استاد راهنما) احسان ادیب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Sadouni
فاطمه سعدونی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Improvement of Single Stage Power Factor Correction Converter
Non-linear loads will force current harmonics to the grid. These harmonics will increase the grid losses and therefore, the grid is not used effectively. Furthermore, theses harmonics can have unwanted effects on other loads. Therefore, IEC standards are enacted to limit current harmonics produced by the users. Usually, two stage converters are used as power factor correction circuit. The first stage forces a sinusoidal current to the grid and the second stage meets the requirements of the load. For low power applications the power factor correction stage and voltage regulation stage are combined to simplify the circuit. Theses converters are known as single stage power factor correction circuits. These converters are preferred for low power applications. In this thesis single stage power factor correction converters are studied. Theses converters are usually based on isolated converters such as flyback converter and suffer from voltage spikes across converter switch. In this thesis two new single stage power factor correction circuits with active clamp are presented. The control circuit is simple and just a simple voltage controller is required. Furthermore, active clamp circuit provides soft switching condition. The proposed converters are analyzed and the advantages are discussed. The converters are simulated and simulation results justify the theoretical analysis. Also, a prototype converter is implemented. Keywords: Power Factor Correction (PFC), single stage Power Factor Converter, Soft Switching, Flyback-forward Converter, Flyback Converter, Active Clamp Circuit
شبکه¬های مدرن توزیع، مصرف‌کنندگان زیادی وجود دارند که از شبکه جریان غیر سینوسی می¬کشند و مولد هارمونیک¬های ناخواسته هستند. یکی از عوامل ایجاد این هارمونیک‌ها به‌کارگیری المان‌ها و بارهای غیرخطی در سیستم است که موجب پیدایش اعوجاج در موج اصلی جریان و ولتاژ می‌گردد. علاوه بر این هارمونیک تزریق‌شده به سیستم توسط یک مصرف‌کننده، بر روی مصرف‌کنندگان دیگر نیز تأثیر منفی دارد. به همین دلیل استانداردها بین‌المللی مانند IEC61000-3-2 برای محدود کردن میزان تزریق هارمونیک¬های جریان توسط تجهیزات متصل به شبکه برق تعیین‌شده است و بر ضریب توان نزدیک به واحد تأکید می¬کند. مبدل¬هان مبدل¬های تصحیح ضریب توان بسیاری به بهبود این مسائل پرداخته¬اند. در بارهای غیرخطی شکل جریان از حالت سینوسی خارج شده، درحالی‌که تصحیح ضریب توان به‌صورت پسیو فقط جبران ضریب جابجایی را پاسخ‌گو است. برای جبران ضریب اعوجاج باید از مبدل¬های الکترونیک قدرت استفاده کرد که به. این روش را تصحیح ضریب توان اکتیو گویند. ازجمله روش¬های تصحیح ضریب توان اکتیو، مبدل¬های دومرحله‌ای است که از دو مرحله¬ی تصحیح ضریب توان و dc-dc تشکیل‌شده است. استفاده از دو مرحله مبدل، به معنای پیچیده شدن مدار، دو بار پردازش توان، افزایش قیمت و کاهش بازده است. برای کاهش معایب مبدل¬های دو مرحله، مبدل¬های یک مرحله با ادغام دو مرحله ایجادشده‌اند. در این مبدل¬ها در هر دو مرحله¬ از یک سوئیچ مشترک استفاده می¬شود که باعث می¬شود در کنترل سوئیچ، تنها یک متغیر کنترلی کنترل می¬شود. در بیشتر کاربردها ولتاژ خروجی باید تنظیم شود درحالی‌که ضریب توان نمی¬تواند کنترل شود، بنابراین مرحله¬ی PFC باید به‌طور ذاتی تصحیح ضریب توان را انجام دهد. ازآنجاکه مبدل یک مدار کنترلی مجزا برای تنظیم متوسط ولتاژ خازن بالک ندارد این ولتاژ می¬تواند به‌طور قابل‌توجهی نوسان کند. این شرایط استرس زیادی بر روی سوئیچ اصلی ایجاد می¬کند. این مبدل به دلیل سوئیچینگ سخت، تلفات سوئیچینگ بالایی دارد. بنابراین بازده¬ی این نوع مبدل پایین است و استفاده از این مبدل به توان¬های پایین محدود می¬شود؛ اما این روش تعداد المان¬ها را به‌طور مؤثری کاهش می¬دهد. گروهی از مبدل¬های یک مرحله با اضافه کردن چند المان به مبدل dc-dc به دست می¬آیند. اغلب این مبدل¬ها دارای یک مدار کنترلی و یک سوئیچ هستند و ازنظر اقتصادی و اندازه مناسب هستند. مشکل عمده¬ی این مبدل¬ها بالا بودن ولتاژ خازن بالک است. در این پایان¬نامه روش¬هابا اضافه کردن چند المان به مبدل dc-dc و با قرار دادن یک شبکه امپدانسی بین یکسو کننده ورودی و خازن بالک عمل تصحیح ضریب توان انجام می¬شود. به دلیل عملکرد مبدل در حالت جریان گسسته، تصحیح ضریب توان به‌صورت ذاتی انجام می¬شود و به مدار کنترل اضافه نیازی نیست. در مبدل پیشنهادی اول، جهت شکل‌دهی به جریان ورودی و تنظیم ولتاژ خروجی از یک مبدل فلای بک استفاده‌شده است و جهت کاهش تلفات و افزایش بازده مبدل، از روش¬ کلید زنی نرم استفاده‌شده است. در مبدل پیشنهادی دوم با ترکیب مبدل¬های فلای بک و فوروارد سعی شده از ترانس مبدل به‌صورت بهینه استفاده شود. همچنین خروجی دوم مبدل به‌صورت تمام پل است، درنتیجه در این حالت پیک جریان سوئیچ کمتر از مبدل پیشنهادی اول است. مبدل¬ پیشنهادی پس از طراحی، شبیه‌سازی گردیده و یک نمونه¬ی آزمایشگاهی از آن ساخته‌شده است. نتایج ساخت مؤید تحلیل تئوریک مدار پیشنهادی است. کلمات کلیدی: 1- تصحیح ضریب توان (PFC) 2-مدار تصحیح ضریب توان تک‌مرحله‌ای 3-کلید زنی نرم 4- مبدل فلای¬بک 5- مبدل فوروارد-فلای بک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی