Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farzanehfard,Ehsan Adib
حسین فرزانه فرد (استاد راهنما) احسان ادیب (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Barouti
زهرا باروتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Analysis and efficiency improvement of non-isolated high step-up multi input converters
Nowadays, due to adverse environmental impacts caused by the use of fossil fuels and the reduction of fossil fuels sources, the use of renewable energy sources such as solar energy has received increasing attention. However, most of these energy sources are inherently low voltage. So in order to track the maximum power point as well as adjust the voltage level for the next stage inverter, a DC-DC step-up converter is required. On the other hand, in the field of renewable energy, utilization an energy storage source is inevitable since the instantaneous values of the input and output power are not equal. Instead of using multiple DC-DC converters to transfer power from each input source to the output load, a multi input converter can be used. By integrating several converters in a multi input converter the cost, size and complexity of the system can be reduced. Multi input converters are widely used in photovoltaic systems, hybrid electric vehicles and uninterruptable power supplies. Due to the widespread use of multi input converter with high voltage gain, extensive research is carried out to achieve appropriate structures and to improve them. One of the factors that should be considered in design of the multi input converters is reducing the number of the converter components. Also, by using soft switching methodes, the efficiency of these converters is increased. Multi input converters are categorized into isolated and non-isolated. The goal of this thesis is to analyze and improve the efficiency of non-isolated high step-up multi input converters. At first, the methods of creating multi input converters are described. Then, the most prominent high step-up multi input converters in literature are investigated and their performance is reported. To overcome the drawbacks of the existing converters, the first proposed converter is presented. In this converter, a high voltage gain is obtained by using the coupled inductors technique while only one magnetic element is used in this converter. Also, the number of switches used in this converter is minimal. In order to prevent voltage spikes of switches and recycle the leakage inductance energy, a clamp circuit is used. In this structure, it is possible to expand the number of input sources. The second proposed converter has a high voltage gain. In this converter, all input sources can transfer power simultaneously or individually to the load. In order to reduce switching losses and improve the efficiency of the converter, soft switching conditions are provided. The performance and design process of the proposed converters are investigated. The first introduced converter is implemented and the theoretical analyses is validated by the experimental results. 1-Multi Input Converters, 2-High Step-up Converters, 3-Soft Switching
امروزه با کاهش تدریجی منابع سوخت‌ فسیلی و آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از آن‌ها، استفاده از انرژی‌های تجدید‌پذیر از قبیل انرژی خورشیدی هر چه بیش‌تر مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، این منابع انرژی دارای ولتاژ کمی هستند. بنابراین به منظور ردیابی نقطه توان ماکزیمم و همچنین برای ایجاد ولتاژ مورد نیاز در ورودی اینورتر، یک مبدل افزاینده DC-DC در خروجی آن‌ها نیاز می‌شود. از طرفی در زمینه‌ انرژی‌های تجدید‌پذیر استفاده از یک منبع ذخیره‌کننده‌ انرژی اجتناب‌ناپذیر است. به این ترتیب در مواقعی که توان تولیدی منبع ورودی از توان مورد نیاز بار بیشتر است، می‌توان انرژی را ذخیره کرد و در مواقع نیاز از آن استفاده کرد. به جای استفاده از مبدل‌های DC-DC جداگانه برای انتقال توان از هر منبع ورودی به بار خروجی، از یک مبدل‌ چند ورودی استفاده می‌شود. با ادغام چندین مبدل در یک مبدل چند ورودی حجم، هزینه و پیچیدگی سیستم کاهش می‌یابد. مبدل‌های چند ورودی به طور گسترده در سیستم‌های فتوولتاییک، خودرو‌های هیبریدی و منابع تغذیه بدون وقفه استفاده می‌شوند. با توجه به کاربرد وسیع مبدل‌های چند ورودی با بهره ولتاژ بالا، مطالعات گسترده‌ای جهت دستیابی به ساختار‌های مناسب و بهبود آن‌ها صورت گرفته است. در طراحی مبدل‌های چند ورودی، کاهش تعداد المان‌های مبدل از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین استفاده از روش‌های کلید‌زنی نرم باعث افزایش بازده این مبدل‌ها می‌شود. مبدل‌های چند ورودی به دو دسته‌ ایزوله و غیر ایزوله تقسیم می‌شوند. هدف از این پایان‌نامه، بررسی و بهبود بازده مبدل‌های چند ورودی غیر ایزوله با بهره ولتاژ بالا می‌باشد. در فصل دوم ابتدا روش‌های ایجاد مبدل‌های چند ورودی بیان شده است. سپس تعدادی از مبدل‌های چند ورودی با بهره ولتاژ بالا معرفی شده‌اند و عملکرد آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم، یک مبدل چند ورودی پیشنهاد شده است که با استفاده از روش سلف تزویج‌شده، بهره ولتاژ بالایی برای مبدل حاصل شده است. به منظور جلوگیری از پرش ولتاژ کلید‌ها در زمان خاموش شدن آن‌ها و بازیافت انرژی سلف نشتی از یک مدار کلمپ استفاده شده است. در این مبدل فقط از یک المان مغناطیسی استفاده شده است، همچنین تعداد کلید به‌کار رفته در این مبدل حداقل است. در این ساختار می‌توان با اضافه کردن یک کلید و دایود سری با هر منبع ورودی، تعداد منابع ورودی را افزایش داد. در فصل چهارم، یک مبدل چند ورودی با بهره ولتاژ بالا معرفی شده است. به منظور دستیابی به بهره ولتاژ بالا از روش سلف تزویج‌شده و یکسو‌ساز دو برابر‌کننده ولتاژ استفاده شده است. در این مبدل علاوه بر امکان گسترش تعداد منابع ورودی، هر کدام از منابع می‌توانند به صورت هم‌زمان و یا مستقل توان خود را به خروجی منتقل کنند. با اضافه کردن یک مدار کمکی به مبدل، شرایط کلید‌زنی نرم برای کلید اصلی فراهم شده است. همچنین کلید کمکی نیز به صورت نرم روشن و خاموش می‌شود. بنابراین تلفات کلید‌زنی کاهش و بازده مبدل بهبود می‌یابد. نحوه عملکرد و روند طراحی مبدل‌های پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است و به منظور تأیید صحت تحلیل‌های تئوری، نتایج عملی مبدل معرفی شده در فصل سوم ارائه شده است. همچنین مبدل‌های پیشنهادی با تعدادی از مبدل‌های چند ورودی مقایسه شده‌اند. در پایان، نتیجه‌گیری و پیشنهادهایی برای ادامه کار بیان شده است.‌ کلیدواژه های فارسی: 1- مبدل های چند ورودی 2- مبدل های بهره بالای ولتاژ 3- کلیدزنی نرم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی