Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Karshenas,Javad Ebrahimi
حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما) جواد ابراهیمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ahmad Beheshti
احمد بهشتی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

startup of flying capacitor-based multilevel converters
There are various challenges associate with multilevel converters, such as reduction of the number of devices, appropriate modulation scheme, loss management, fault tolerance operation, control method, capacitor voltage balancing and pre-charging. In flying capacitor-based multilevel structures, a main challenge is precharging of dc capacitors during the converter startup. The pre-charging of dc capacitors is required to eliminate the high overvoltage across the semiconductor devices and limit the high inrush current. In this thesis, appropriate methods for pre-charging of dc capacitors in flying capacitor-based multilevel structures is studied. In this regard, appropriate methods for startup of FCM, 5L-ANPC, C and 4L-HC converters are proposed. The startup of FCM converters is studied based on modulation schemes and their operation modes. The startup procedures of the other mentioned multilevel converters are investigated using various methods in rectification and inversion modes. The operation of these methods is studied for different applications. In the 5L-ANPC and 4L-HC converters, the DC link is divided to several parts. As a result, the startup procedures of these converters in inversion operating mode are more simple than other converters. In rectification operating mode, the startup procedure is implemented by FCS-MPC method. The simulations in the PSIM software are provided for proposed startup procedures. In order to verify the practicability of the proposed startup method of the 4L-HC converter, a scaled-down prototype is implemented and the associated results are presented. Keywords : Startup procedure, Multilevel converter, Flying capacitor, MPC method.
این پایان­نامه به بررسی روش­های پیش­شارژ خازن­های بکار رفته در مبدل­های چندسطحی در ساختارهای مختلف و حالت­های کاری متفاوت می­پردازد. از ابتدای معرفی مبدل­های چندسطحی، چالش­های مختلفی برای آن­ها مطرح بوده است مانند کاهش تعداد ادوات، روش مدولاسیون مناسب، مدیریت تحمل خطاها و تلفات و کنترل و تنظیم و پیش­شارژ ولتاژ خازن­های بکار رفته در آن­ها. یکی از چالش­های مهم مبدل­های چندسطحی که در ساختار آن­ها خازن بکار رفته است، شارژ اولیه خازن­های آن­ها در زمان راه­اندازی است. راه­اندازی مبدل­های چندسطحی دارای خازن، بدون پیش­شارژ آن­ها، می­تواند منجر به دو مشکل اساسی یعنی اضافه ولتاژ کلیدهای نیمه هادی و جریان هجومی شود. این مشکلات می تواند باعث آسیب رسیدن به ادوات نیمه­هادی و سایر تجهیزات بکار رفته در سیستم شود. در این پایان­نامه، روش­های مناسب برای راه­اندازی مبدل­های چندسطحیC ،5L-ANPC ،FCM و4L-HC ارائه شده است. ابتدا روش­های راه­اندازی مبتنی بر مدولاسیون و مبتنی بر مدهای کاری برای مبدلFCM در دو حالت اینورتری و یکسوکنندگی ارائه شده است. سپس روش­های راه­اندازی مبدل­های دیگر و مشکلات آن­ها در حالت یکسوکنندگی و اینورتری به تفکیک بررسی شده­اند. پس از آن روش­هایی برای فراهم کردن ولتاژ اولیه خازن­های شناور بر اساس کاربردهای مختلف پیشنهاد شده است. برای راه­اندازی بعضی از مبدل­های چندسطحی به مدار اضافه نیاز است. برای هر مبدل، نوع مدار اضافه شده و کاربرد آن تشریح شده است. در ساختارهای5L-ANPC و4L-HC ، به دلیل وجود خازن­های مقسم لینکDC ، روش راه­اندازی در حالت اینورتری ساده­تر شده است. برای مبدل4L-HC در حالت اینورتری، یک روش راه­اندازی بدون مدار اضافه پیشنهاد شده است. برای راه­اندازی در حالت یکسوکنندگی، روشFCS-MPC با تغییر تابع هزینه نسبت به عملکرد حالت دائمی پیاده­سازی شده است. باتوجه به چالش­های راه­اندازی مختلف می­توان گفت که روش راه­اندازی مناسب، معیاری مهم برای ارزیابی مبدل­های چندسطحی است. روش­های پیشنهادی برای راه اندازی مبدل­های مورد بررسی، در دو حالت اینورتری و یکسوکنندگی توسط نرم افزارPSIM شبیه­سازی شده­اند. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که در راه­اندازی مبدل­ها، با کنترل جریان هجومی و کنترل اضافه ولتاژ کلیدها، خازن­ها شارژ می­شوند. در انتهای پایان­نامه، نتایج پیاده­سازی عملی روش پیشنهادی روی یک نمونه آزمایشگاهی مقیاس-پایین اینورتر4L-HC ارائه شده است. کلمات کلیدی :1- فرایند راه اندازی 2- مبدل چندسطحی 3- خازن شناور 4- روشMPC

ارتقاء امنیت وب با وف بومی