Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Adib,Hossein Farzanehfard
احسان ادیب (استاد مشاور) حسین فرزانه فرد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Jafarzadeh jazi
امین جعفرزاده جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Providing Soft Switching in a Wide Load Range for None-Isolated Bidirectional Converters
Bidirectional converters are used to transfer power between two sources. Most of these converters are developed using unidirectional converters and adding a switch in reverse parallel position with each diode and adding a anti-parallel diode with the main switch. These converters are employed in systems that require power transfer in two directions with energy storage capability such as hybrid electric vehicles, photovoltaic systems, fuel cell systems, and uninterruptible power supplies. The bidirectional DC-DC converters are categorized under isolated and non-isolated types. Isolated bidirectional converters are applied in applications which need high voltage gain and isolation. Non-isolated bidirectional converters have recieved the most attention due to their simplicity. In all DC-DC converters, the goal is increasing the switching frequency to reduce volume and size of passive components. However, in hard switching converter, increasing the switching frequency would increase the switching losses and noise.. In order to solve these problems, soft-switching condition should be provided for semiconductor devices. The main challenge is to provide soft-switching condition by employing minimum number of extra passive and active elements. In this thesis, two bidirectional convertrs based on zero voltage transition (ZVT) and active clamped methods are introduced. In ZVT methods, the auxiliary circuit is activated in a short period of time resulting in low circulating current. In addition, the voltage stress of the main switches is low. The main contribution of the proposed converter is reducing the number of auxiliary elements. Also, the first proposed converter provides soft-switching condition for main switches by employing only two auxiliary switches, a diode, an inductor, and a capacitor for both directions. The theoretical analysis and design guideline are presented in details. The presented simulation and experimental results are compared and a through discusion is provided. The second proposed converter is an active clamped-type which is obtained by omitting a switch and replacing it with a diode in the first proposed converter. As a result, simpler converter control is achieved. In contrast to other active clamped converters, the second proposed converter can operate under soft-switching condition even at light loads and high output voltages. Operation principles and design consideration are presented. Also, simulation and experimental results of the proposed converter verify the validity of theoretical analysis. Key words: Bidirectional Converter, Soft Switching, Zero Voltage Transition, Active Clam
مبدل‌های دو‌جهته برای انتقال توان بین دو منبع استفاده می‌شوند. اکثر این مبدل‌ها با افزودن کلید موازی معکوس با دایود و افزودن دایود موازی با کلید اصلی در مبدل‌های پایه شکل می‌گیرند. این مبدل‌ها در سیستم‌هایی که نیاز به انتقال توان در دو طرف یا در سیستم‌هایی که در آن‌ها نیاز به ذخیره‌ساز انرژی وجود دارد مورد استفاده قرار می‌گیرند که از جمله می‌توان به خودرو‌های ‌الکتریکی ‌هیبریدی، سیستم‌های فوتوولتائیک، سیستم‌های پیل ‌سوختی و منابع‌ تغذیه ‌بدون ‌وقفه اشاره نمود. مبدل‌های دوجهته DC-DC به دو دسته ایزوله و غیرایزوله تقسیم می‌شوند. مبدل‌های دو جهته ایزوله در مواردی که اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی زیاد باشد و یا ایزولاسیون اجباری باشد مورد توجه قرار می‌گیرند. مبدل‌های دوجهته غیر ایزوله به دلیل سادگی در کنترل و ساختار، بیشتر مورد توجه هستند. در انواع مبدل‌های DC-DC هدف، افزایش فرکانس کلید‌زنی به منظور کاهش حجم و اندازه المان‌ها است. اما با افزایش فرکانس تلفات و نویز افزایش می‌یابد و باعث محدود شدن فرکانس می‌شود. برای رفع این مشکل کلیدزنی باید به صورت نرم صورت بگیرد. یکی از چالش‌های اصلی در فراهم کردن کلیدزنی نرم، به کارگیری حداقل تعداد المان‌های فعال و غیر فعال است. در این پایان نامه دو مبدل دوجهته از نوع گذار ولتاژ صفر (ZVT) و مهارکننده فعال ارائه شده است. در روش گذار ولتاژ صفر مدار کمکی در مدت زمان کوتاهی فعال است و به همین دلیل جریان گردشی ایجاد شده در مدار، کم است. هم‌چنین استرس ولتاژ اضافی به کلیدهای اصلی مبدل وارد نمی‌شود. ویژگی بارز مبدل پیشنهادی اول، کاهش تعداد المان‌های مدار کمکی است. مبدل پیشنهادی اول تنها با دو کلید، یک دایود،یک سلف و یک خازن شرایط کلیدزنی نرم را برای هر دو کلید اصلی مبدل و در هر دو جهت باک و بوست فراهم می‌کند. تحلیل تئوری همراه با محاسبات مربوط به وضعیت‌ها و طراحی آن به تفصیل آورده شده است. نتایج عملی به همراه شبیه‌سازی، آورده شده است که سازگاری آن‌ها گواه بر عملکرد صحیح مبدل می‌باشد. مقایسه مبدل پیشنهادی با سایر مبدل‌های ZVT، نقاط مثبت آن را نشان می‌دهد. مبدل پیشنهادی دوم یک مبدل مهار کننده فعال است که با حذف یک کلید و جایگذاری آن با یک دایود در مبدل پیشنهادی اول به دست می‌آید. جایگذاری یک المان پسیو با یک المان اکتیو سبب سادگی مدار کنترل می‌شود. مبدل پیشنهادی دوم در مقایسه با سایر مبدل‌های مهارکننده فعال، در مواردی که ولتاژ خروجی بالا و بار خروجی سبک باشد کلید زنی نرم را از دست نمی‌دهد. برای این مبدل نیز وضعیت‌های عملکرد و هم‌چنین نحوه طراحی آن آورده شده است. شکل موج‌های عملی و شبیه‌سازی این مبدل نیز آورده شده است که هماهنگی آن‌ها نشان‌گر عملکرد مطلوب مبدل پیشنهادی دوم می‌باشد. کلمات کلیدی: مبدل دوجهته،کلیدزنی نرم، مبدل دوجهته غیرایزوله، گذار ولتاژ صفر، مهارکننده فعال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی