Skip to main content
SUPERVISOR
Ali reza Bakhshaei,Hamid Reza Karshenas
علیرضا بخشایی (استاد مشاور) حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Javad Ebrahimi Joozdani
جواد ابراهیمی جوزدانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
This thesis presents new topologies for multilevel converters based on flying capacitor multicell (FCM) structure. The proposed quadruple FCM converter has a modular multicell structure which can be easily extended to increase the number of output voltage levels. Multilevel converters with one dc voltage source are attractive in many applications as they do not need rather expensive and bulky multi-winding input transformer connection at the dc side. On the other hand, not all align=left Key Words capacitor voltage balancing, flying capacitor multicell converter, hybrid topology, phase shifted carrier pulse width modulation, multilevel converter, space vector modulation.
از بدو معرفی مبدل های چندسطحی، چالش ها و مسائل مختلفی در خصوص آن ها مطرح بوده اند. یکی از چالش های اصلی مبدل های چندسطحی، تعداد ادوات بکار رفته در ساختار آن ها است. در این رساله، هدف بهبود ساختارهای مبدل های چندسطحی مبتنی بر خازن های شناور در جهت کاهش تعداد ادوات آن ها است. در این خصوص ساختارهای جدیدی ارائه شده اند. در ساختارهای پیشنهادی، خازن های شناور برای تولید سطوح ولتاژ مختلف به کار گرفته شده اند. ساختارهای پیشنهادی را می توان به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد. دسته اول ساختارهایی هستند که در پیکره بندی آن ها بیش از یک منبع dc مجزا وجود دارد. این ساختارها در ابتدا بر مبنای دو منبع dc مجزا ارائه شده اند. سپس بسط داده شده و ساختارهای جامع ارائه شده اند؛ بدین معنی که پیکره بندی آن ها را می توان برای هر تعداد خازن شناور و یا هر تعداد منبع dc مجزا توسعه داد. این ویژگی یک انعطاف پذیری برای کاربردهای مختلف فراهم می کند. دسته دوم ساختارهایی هستند که برمبنای یک لینک dc هستند. این ساختارها برای یک تعداد سطح ولتاژ خروجی مشخص بهینه شده اند. در این خصوص یک ساختار شش سطحی، یک ساختار پنج سطحی و یک ساختار چهارسطحی پیشنهاد شده است. برای عملکرد درست ساختارهای پیشنهادی، روش مدولاسیون مناسب ارائه شده است. برای ارزیابی ساختارهای پیشنهادی، هم با ساختارهای مبتنی بر خازن های شناور مرسوم و هم با ساختارهای ترکیبی هم خانواده، مقایسه هایی انجام شده است. چالش مهمی که در ساختارهای پیشنهادی وجود دارد، حفظ تعادل و تثبیت ولتاژ خازن های شناور است. این مهم، توسط حالت های کلیدزنی متعدد انجام می شود. برای ساختارهای جامع پیشنهادی، روش مدولاسیون مبتنی بر شیفت فاز حامل ها توسعه داده شده که تثبیت ولتاژ خازن های شناور را به صورت ذاتی فراهم می کند. برای ساختارهای مبتنی بر یک لینک dc پیشنهادی، روش مبتنی بر تابع هزینه برای انتخاب حالت کلیدزنی مناسب به کار گرفته شده است. با این روش، ساختار شش سطحی پیشنهادی در شرایط کاری مختلف به درستی کار می کند. ساختار پنج سطحی پیشنهادی دارای تعداد حالت های کلیدزنی متعدد به مراتب کمتری است. این موضوع باعث می شود که حفظ تعادل ولتاژ خازن های شناور در برخی نقاط کاری امکان پذیر نباشد. برای تعدیل این مسئله، روش مدولاسیون مبتنی بر بردارهای فضایی به کار گرفته شده که یک تعدد در تولید ولتاژهای خروجی مبدل فراهم می آورد. بنابراین، به کار گرفتن این مدولاسیون منجر به کاهش نقاط کاری ناپایدار ساختار پنج سطحی پیشنهادی می شود. برای حفظ تعادل ولتاژ خازن های شناور در سایر نقاط کاری ناپایدار، روش مدولاسیون مبتنی بر بردارهای فضایی به طریق مناسبی تغییر داده شده است. لازمه عملکرد درست مبدل های مبتنی بر خازن های شناور با روش های مدولاسیون مرسوم، وجود حالت های کلیدزنی متعدد است. در این رساله، روش مدولاسیونی پیشنهاد شده که می تواند بدون استفاده از حالت های کلیدزنی متعدد در ساختارهای مبتنی بر خازن های شناور، تثبیت ولتاژ خازن های شناور را فراهم کند. بنابراین، با استفاده از این روش می توان تعداد خازن های شناور را در ساختارهایی که تاکنون ارائه شده اند، به میزان قابل توجهی کاهش داد. البته این روش، هزینه هایی هم دارد که مهم ترین آن ها افزایش فرکانس کلیدزنی مبدل است. با توجه به این موضوع، در چند مرحله سعی شده روش مدولاسیون پیشنهادی بهبود یابد و فرکانس کلیدزنی مبدل کاهش یابد. این روش مدولاسیون به صورت خاص بر روی یک ساختار چهارسطحی با ادوات کاهش یافته پیاده شده است. برای ساختارهای پیشنهادی، نتایج شبیه سازی در شرایط مختلف و نتایج عملی ارائه شده اند. کلمات کلیدی: مبدل های چندسطحی، ساختارهای مبتن بر خازن های شناور، ساختارهای ترکیبی، حفظ تعادل ولتاژ خازن های شناور، مدولاسیون پهنای پالس، مدولاسیون فضای برداری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی