Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Adib,Hossein Farzanehfard
احسان ادیب (استاد راهنما) حسین فرزانه فرد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Masoud Ghazali
مسعود غزلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Introducing a High Power Factor and High Efficiency Single-Stage Power Factor Correction Converter
Today, the incredible growth i the use of electronic device that require DC power supplies leads to employing more and more DC-DC converters. The main function of these converters is to transfer the power from the power grid to the electronic equipment. The rectifier of the converter, which is placed at the input of the converter, is consists of a bridge diode and a capacitor. The input capacitor is charged through input bridge diode at the peak of the line voltage, which causes a pulsating input current. This pulsating current causes power grid problem, and pollutes line current with harmonic components. Therefore, in order to limit the injected harmonics and to achieve high power factor (PF), some regulations must be met. As the power usage increases, the standards are more stringent. To meet these standards, electronic equipment designers should use power factor converters (PFC), which are located after the bridge diode in order to shape the input current. PFCs are divided into several categories and Single-Stage PFC is one of these structures. Single-Stage PFCs are best suitable for low power application, due to their reduced number of electrical components. In this thesis, basic concepts and some indicators for measuring the undesirable harmonics are introduced at first. Then a review of various structures is presented in the second chapter. In Chapter III, the first proposed Single-Stage power factor structure is presented, which uses the buck converter as PFC stage. This converter benefits from low voltage stress of the bulk capacitor owing to the use of the Buck converter. Also, despite the Buck converter, the proposed structure doesn’t require a floating-source pulse to trigger the switch. Another advantage of the proposed converter is that the issue of distortion of zero crossing for the input current of the Buck converter can be almost completely eliminated by using a compensator circuit with the minimum number of elements. In section IV, another Single-Stage PFC structure is proposed, in which the soft switching conditions is provided in addition to having the advantages of the previous converter. Thus, the efficiency of the converter is greatly increased. In other words, both proposed converters achieve to overcome the disadvantages of the buck converter, while still maintaining the benefits of the Buck converter, making them an ideal option for power factor correction. In section V, the two proposed structures are compared with the converters discussed in the second section, and their advantages and disadvantages are compared from different aspects. Key Words : Power factor correction, single stage, soft switching
در سال‌های اخیر روز به روز استفاده از تجهیزات الکترونیکی بیشتر شده و از آنجا که اکثر این تجهیزات توان مورد نیاز خود را از طریق منابع تغذیه DC تامین می‌کنند، نقش منابع تغذیه پر رنگ‌تر شده است. وظیفه‌ی این منابع گرفتن توان مورد نیاز از شبکه برق شهر و تحویل آن به تجهیزات الکترونیکی است. به دلیل اینکه در ورودی این منابع مدار یکسوساز که شامل پل‌دیودی و خازن است، قرار داده شده است، جریانی که از شبکه کشیده می‌شود سوزنی شکل بوده و شامل هارمونیک‌های فرکانس اصلی برق شهر است. چنین جریانی برای شبکه ایجاد اختلال می‌کند؛ بنابراین استانداردهایی تدوین شده‌اند که مقدار این هارمونیک‌ها را محدود می‌کند و هرچه توان گرفته شده از شبکه بیشتر باشد، سختگیرانه‌تر هستند. لذا برای رفع این مشکل راه‌حل‌های متفاوتی مطرح شده که یکی از آن‌ها معرفی مدارهایی تحت عنوان مدارهای اصلاح ضریب‌توان است که بین منبع تغذیه‌ی اصلی و شبکه‌ی قدرت قرار گرفته و وظیفه‌ی آنها کنترل مقدار هارمونیک‌های ناخواسته است. مدارهای اصلاح ضریب‌توان در چند دسته تقسیم بندی می‌شوند که یکی از آنها مدارهای اصلاح ضریب‌توان تک‌طبقه هستند. با توجه به اینکه در این دسته از مدارها تعداد المان‌ها نسبت به دسته های دیگر کاهش یافته، این مدارها را تبدیل به مناسب‌ترین گزینه برای توان های پایین کرده است. در این گزارش ابتدا به بررسی مفاهیم اولیه و شاخص‌هایی که برای اندازه‌گیری هارمونیک‌های نامطلوب است، پرداخته می‌شود. سپس ساختارهای پایه‌ی ضریب توان معرفی و مقایسه شده و در فصل دوم مروری بر ساختارهای مختلف ارائه می‌شوند. در فصل‌های سوم اولین ساختار اصلاح ضریب توان تک مرحله‌ای پیشنهادی مطرح می‌شود که قسمت اصلاح ضریب توان آن توسط مبدل باک صورت می‌گیرد. در این مبدل با توجه به استفاده‌ی از مبدل باک، از مزیت پایین بودن استرس ولتاژ خازن بالک بهره می‌برد. همچنین بر خلاف مبدل باک، ساختار به گونه‌ایست که نیاز به پالس گیت سورس شناور برای تحریک کلید ندارد. نکته‌ی دیگر اینکه با استفاده از یک مدار جبران‌ساز با کمترین تعداد المان ممکن مشکل اعوجاج گذر از صفر برای جریان ورودی مبدل باک تقریبا به طور کامل بر طرف شده است. در فصل چهارم نیز مشابه با فصل سوم ساختار تک مرحله‌ای دیگری پیشنهاد شده که در آن علاوه بر داشتن مزایا‌ی مبدل فصل سوم، شرایط کلیدزنی نرم را توانسته برای کلید مبدل فراهم کند و تا حد زیادی راندمان مبدل را نیز افزایش دهد. به این ترتیب در هر دو مبدل علاوه بر استفاده از مزایای مبدل باک، معایب آن نیز برطرف شده و آن را به گزینه‌ی ایده‌آل جهت اصلاح ضریب توان تبدیل می‌کند. در فصل پنجم نیز دو ساختار پیشنهادی با مبدل‌های مطرح شده در فصل دوم مقایسه می‌شوند و نقاط ضعف و قوت آنها نسبت به یکدیگر از جنبه‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. کلمات کلیدی : مبدل اصلاح ضریب توان تک‌طبقه، کلیدزنی نرم، اصلاح ضریب توان

تحت نظارت وف ایرانی