بخشی از مقاله
خلاصه:
در این مقاله یک مبدل کاهنده - افزاینده رزنانسی غیر ایزوله دوطرفه جدید ارائه شده است. این مبدل برای کاربردهای ذخیره سازی انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. مبدل پیشنهادی در دو حالت کاهنده و افزاینده و با تکنیک های سوئیچینگ نرم تحت شرایط جریان صفر Zcs عمل می کند که این امر باعث به حداقل رسیدن استرس جریان و تلفات و سوئیچینگ و افزایش راندمان مبدل ارائه شده نسبت به شرایط سوئیچینگ سخت، برای کاربردهای ذخیره سازی انرژی با توان بالا، می گردد.
کلمات کلیدی: سوییچینگ نرم تحت جریان صفر ZCS، مبدل کاهنده - افزاینده، مبدل دو طرفه
-1 مقدمه
اخیرا، انواع مختلف مبدل های سوئیچینگ نرم برای سیستم های ذخیره کننده انرژی معرفی گردیده است.مبدل های رزنانسی اولین رده از مبدل های سوییچینگ نرم میباشند که در این مبدل ها مدارات رزنانسی جهت ایجاد شرایط سوییچینگ نرم استفاده میشود به گونه ای که جریان و یا ولتاژ کلید ها سینوسی شکل باشد. [1]-[2] بر خلاف مبدل های pwmکه فرکانس سوییچینگ ثابت است و با تغییر سیکل وظیفه می توان بهره را کنترل کرد، در مبدل های رزنانسی، فرکانس سوییپینگ متغیر است و بهره را کنترل می کند. در شرایط سوییچینگ نرم فرکانس سوییچینگ را می توان تا چندین برابر فرکانس حالت سوییچینگ سخت افزایش داد و چگالی توان را به طور مطلوبی افزایش داد. در روش های سوئیچینگ نرم، فرکانس سوئیچینگ مبدل را با کاهش تلفات سوئیچینگ افزایش می دهند.[3]
تعداد زیادی مبدل Zcs و Zvs برای کاربرد های دخیره سازی انرژی معرفی شده اند اما اکثر مبدال های سوییچینگ نرم پیشنهاد شده برای کاربرد های توان پایین هستند.[5]-[4] مبدل پیشنهاد شده در این مقاله برای کاربردهای توان بالا استفاده می گردد و از ویژگی های آن بازده بالا و تلفات سوییچینگ پایین می باشد. هدف اصلی این مقاله، ارائه یک مبدل سویییچینگ نرم کاهنده - افزاینده دو طرفه برای کاربرد های ذخیره سازی انرژی می باشد. این مبدل طوری توسعه یافته است که بتواند به بالاترین بازده و بالاترین فرکانس سوییچینگ دست یابد همچنین دست یابی به Zcs کلید های اصلی بدون اسپایک جریان در زمان روشن و خاموش شدن کلید است. در ادامه و در بخش 2 عملکرد مبدل به طور کامل تشریح گردیده ودر بخش 3 نتایج شبیه سازی آورده شده است.
-2 انالیز مبدل پیشنهادی
شماتیک مبدل ارائه شده در شکل - 1 - نشان داده شده است. مبدل پیشنهادی شامل دو کلید اصلی - S2 ,S1 - ، کلیدهای کمکی - Sa, Sb - ، سلفهای رزنانسی - La,Lb - ، خازن های رزنانسی - Ca,Cb - ، دیودهای - Da,Db - و کلیدهای - Sw1,Sw2 - می باشد.این مبدل ها عمدتاً درحالت کاهنده و حالت افزاینده عمل می کنند. برای هر یک از این دو حالت فقط یک سلول کمکی برای ایجاد سوئیچینگ نرم کلیدهای اصلی وجود دارد. درحالت افزاینده، از طریق Cb,Lb,L,Da,Sb رزنانس ایجاد می شود و درحالت کاهنده ، المان های سلول کمکی شامل: La,L,Db,Sa ,Ca است که برای دستیابی به شرایط سوئیچینگ نرم مورد استفاده قرار می گیرد،در این حالت Sw1 روشن و Sw2 خاموش است. در مبدل پیشنهادی، سلول کمکی می تواند برای دستیابی به ZCS Turn-off , ZCS Turn-on کلیدهای اصلی عمل می کند. شکل موج های این مبدل برای هر دو حالت افزاینده و کاهنده در شکل - 2 - نشان داده شده است.برای هر حالت 6 مرحله وجود دارد. عملکرد حالت افزاینده در شکل و عملکرد حالت کاهنده در شکل نشان داده شده است.
الف - حالت افزاینده مرحله اول : - to,t1 -
در زمان to ، S2 خاموش و کلید کمکی Sb تحت شرایط ZCS روشن می گردد. ZCS کلید کمکی از طریق رزونانس Cb , Lb به دست می آید. در پایان این مرحله ولتاژ Cb به صفر می رسد و دیود Da تحت شرایط ZVS روشن می گردد. مرحله دوم : - t1-t2 - در زمان t1 دیود Da شروع به هدایت می کند وخازن Cb دشارژ می شود. جریان iLb در دیود غیر موازی اصلی وکلیدهای کم کی جاری می گردد و جریان سلف رزونانسی به سمت صفر کاهش می یابد در پایان این مرحله کلید کمکی خاموش است.
مرحله سوم : - t2-t3 -
در زمان t2 کلید کمکی Sb خاموش است. خازن Cb با سلف های Lb , L به طور پیوسته در رزنانس است. در پایان این مرحله دیود غیرموازی خاموش است.
