Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Adib,Ahmadreza Tabesh,Hamid Reza Karshenas
احسان ادیب (استاد مشاور) احمدرضا تابش (استاد مشاور) حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Ghasemi
علی قاسمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Introduction of Two High Step-up DC/DC Converters for use in Medium Power Photovoltaic Systems
Today heavy dependence of the industry on electrical energy and increasingly fast depletion of fossil fuel sources has created the need for a proper substitute energy source. One of the best choices for this matter is the renewable energy sources like solar energy. The most common way of converting the solar energy to electrical energy is by the means of solar panels or solar cells. The electrical energy required by the consumers is of high voltage AC type. However, the amount of electrical voltage produced by these solar panels is of low voltage DC type, which means there should be a voltage boosting phase in the power generation procedure. This phase is usually done with different methods such as series connection of the solar panels, low frequency AC transformers at the DC/AC converter’s output, using of high gain DC/DC converters and series connection of DC/DC converters. In this thesis, high power high step up DC/DC converters are the main focus. Due to the reasons such as low power demand, parasite capacitance of the panels and local shadow effect the number of series connected solar panels can be small, therefore Such converters are a suitable choice for converting the low output voltage of a single or multiple solar panels to a high DC voltage required by the DC/AC converters. From the wide range of DC/DC converters, the ones with high gain and low input current ripple are a suitable for this application. To achieve the mentioned goals, the advantages of the coupled inductors and autotransformer application in converters are used on a basic SEPIC converter to increase the output voltage gain without increasing the voltage stress of the switch. In this thesis, first an overview of methods and converters proposed for high power and high voltage gain applications in various papers is given. Then, the proposed isolated SEPIC converter with coupled inductor is introduced and the operational modes and the equations required for converter design is explained along with soft switching conditions applied on it. In the following, the proposed non isolated SEPIC converter with coupled inductors is described. For the hard switching conditions of the converter, experimental results obtained by a 200W converter are proposed along with the ones obtained in simulations. Also experimental and simulation results are given for the first proposed converter on 360W. Keywords: High step-up DC/DC converter, SEPIC converte, Coupled inductors, Active clamp, Photovoltaic system,.
وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی بخصوص انرژی الکتریکی از یک طرف و رو به اتمام بودن سوخت¬های فسیلی از طرف دیگر، لزوم انتخاب جایگزین¬های مناسب برای این منابع را ایجاب می¬کند. یکی از بهترین گزینه ها، استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی خورشید می-باشد. مرسوم ترین روش برای تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی استفاده از سلول¬ها یا پنل¬های خورشیدی است. از طرفی در سیستم¬های خورشیدی، سطح ولتاژ DC پنل¬های خورشیدی و ولتاژ AC مورد نیاز مصرف کننده¬ها بگونه ای است که در فرآیند پردازش انرژی، نیاز به چند برابر کردن ولتاژ می¬باشد. این افزایش ولتاژ معمولا توسط روش-هایی مانند سری کردن پنل¬های خورشیدی، استفاده از ترانسفورمر¬های فرکانس پایین برای افزایش ولتاژ AC در خروجی مبدل DC/AC، استفاده از مبدل¬های DC/DC با بهره ولتاژ بالا ،سری کردن مبدل¬های DC/DC صورت می¬گیرد. در این پایان نامه تمرکز بر روی مبدل DC/DC با توان چندین صد وات و با بهره ولتاژ بالا می¬باشد. چنین مبدلی برای تبدیل ولتاژ یک تا چند پانل خورشیدی به ولتاژ DC بالاتر و مناسب برای ورودی مبدل DC/AC کاربرد دارد. زیرا ولتاژ ورودی مبدلDC/DC در شرایطی که تعداد پنل¬های سری شده در یک شاخه به دلیل مشکلاتی نظیر خازن¬های پارازیتی پنل¬ها و تاثیر سایه موضعی نمی تواند از یک حدی بیشتر شود و یا در شرایطی که به علت عدم نیاز به توان بالا نیازی به استفاده از پنل¬های زیادی نمی باشد، کوچک می¬باشد. لذا این مبدل باید بهره ولتاژ بالایی را به جهت داشتن قابلیت تغذیه یک اینورتر تک فاز یا سه فاز داشته باشد. همچنین این مبدل به منظور داشتن عملکرد مناسب در ردیابی نقطه ماکزیمم توان باید دارای ریپل جریان کمی در ورودی خود باشد. لذا در این پایان نامه برای فراهم کردن شرایطی که در بالا به آنها اشاره شد، با توجه به ایده استفاده از سلف های کوپل شونده و استفاده از اتوترانسفورمر و بر اساس مبدل SEPIC ایزوله ساده، دو مبدل جدید ارایه و معرفی شده¬اند تا ضمن حفظ ویژگی¬های خوب مبدل پایه، بهره ولتاژ آن را بدون افزایش در مقدار استرس ولتاژ سوییچ¬ها افزایش دهد. برای این منظور ابتدا مروری بر انواع تکنیک ها و مبدل هایی که در مقالات مختلف جهت استفاده در کاربرد های با توان و بهره ولتاژ بالا ارایه گردیده¬اند، شده است. سپس مبدل پیشنهادی SEPIC ایزوله با سلف کوپل شونده معرفی شده و ضمن ایجاد شرایط کلید زنی نرم در آن (مدار کمکی محدود کننده فعال)، نحوه عملکرد، مدهای کاری و روابط ریاضی مورد نیاز برای طراحی المان ها، آورده شده¬اند. در ادامه مبدل پیشنهادی SEPIC غیر ایزوله با اتو ترانسفورمر و سلف¬های کوپل شده جهت استفاده در کاربرد¬هایی که نیاز به ایزولاسیون الکتریکی ندارند، معرفی گردیده است. در حالت کلید زنی سخت برای هر دو مبدل پیشنهادی علاوه بر نتایج شبیه سازی، نتایج یک نمونه ساخته شده در توان 200 وات نیز ارایه شده¬اند که صحت روابط تئوری ودرستی عملکرد مبدل را نشان می¬دهد. برای مبدل پیشنهادی اول در حالت کلید زنی نرم نیزنتایج شبیه سازی و یک نمونه ساخته شده با توان 360 وات نیز آورده شده¬است. کلمات کلیدی: مبدل¬های بهره بالای DC/DC، مبدل SEPIC، محدود کننده فعال، سلف¬های کوپل شده، سیستم¬های خورشیدی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی