بخشی از مقاله
مقدمه
موتور بدون جاروبک دی سی برای کاربردهای وسیع خانگی مورد استفاده قرار می گیرد .این سیستم توسط تغذیه متناوب و به کمک یکسو ساز پل تغذیه میشود..در سیستم های یکسو ساز قدیمی مقدار کلی اعوجاج هارمونیکی THD این جریان در حدود 60 تا 80 در صد می باشد که منجر به کاهش ضریب توان در حدود 0,6 تا 0,7 می شود که در استاندارد بین المللی IEC61000-3-2 مورد قبول نمی باشد.
مورد دیگری که از نقاط ضعف موتور های بدون جاروبک دی سی محسوب می شود . استفاده از سنسور ای متعدد و در نتیجه قیمت تمام شده موتور های بدون جاروبک دی سی می باشد.علاوه بر سنسورهای اثر هال برای کنترل موقعیت سنسور های جریان برای کنترل سرعت با استفاده از مدلاسیون عرض پالس مورد نیاز استانتخاب تعداد سنسور با توجه به مود عماکرد کانورتر تعیین می شود..همچنین درایو های موتور بدون جاروبک دی سی از تلفات بالای سوییچ زنی بدلیل فرکانس بالای سوییچ زنی رنج می برند.این تلفات با کاهش فرکانس سوییچ زنی اینورتر برای کموتاسیون الکترونیکی کاهش میابد.
اصلاح کننده های ضریب توان می توانند عملکرد موتور را در بازه استاندارد IEC61000-3-2 [4] تامین کنند .همچنین سرعت موتور بدون جاروبک دی سی با کنترل ولتاژ دی سی لینک خازن قابل کنترل می باشد. این مقاله پیشنهادی جهت حذف آی سی های کنترل کننده خطا و کنترل دقیق و مناسب تر آن توسط میکرو کنترلر می باشد.
معرفی انواع کانورتر ها
کانورتر باک
برای رنج های توانی کمتر از 850 وات و در تمامی رنج استاندارد ولتاژ 264 - ؛ - 80 ولت دارای بازدهی مناسب می باشند.[9]به سبب نوع ساختار در ورودی بخش DC/DC ولتاژ کم می باشد لذا تلفات در نیمه رساناها نیز اندک است.همین خاصیت باعث کاهش تلفات و سایز ترانس می شود.البته باید توجه کرد که در مدار باک به علت جریان در هنگام عبور از صفر تغییر شکل داده نمی شود ، در طول دوره زمانی باعث کاهش ضریب توان و افزایش THD می شود.به همین دلیل در استانداردهای IEC61000-3-2 به عملکرد مناسب در محدوده توانی کوچک توصیه می شود.
کانورتر بوست
کانورتر های بوست قابلیت عملکرد در هر دو حالت پیوسته و ناپیوسته را دارا می باشند.کنترل موتور بدون جاروبک دی سی به وسیله اصلاح کننده ضریب توان بوست پر استفاده ترین روش ساختار در مقالات گزارش شده است..[11]در این ساختار ولتاژ ثابت در باس خازن دی سی تنظیم می شود و سرعت به وسیله کنترل جریان تغییر م یکند.این ساختار نیازمند استفاده از موج PWM با پالس فرکانس بالا می باشدکه باعث تلفات سوییچینگ بالا می شود.[12] برعکس ساختار باک که یک ساختار کاهنده ولتاژ می باشد.در ساختار بوست قبلیت ساخت یک ولتاژ تنظیم شده خروجی از یک ولتاژ ضعیف تنظیم نشده در ورودی می باشد
کانورتر فلای بک
کانورتر های فلای بک راه حل مناسبی برای رگولاسیون ولتاژ برای رنج های مختلف توان می باشند.فلای بک به خاطر نوع ساختارش دارای مزایای متعددی از جمله ساختار ساده ، قیمت پایین و ایزولاسیون آبکاری شده می باشد.]14[این ساختار به عنوان اصلاح کننده ضریب توان در یکسو ساز های ac-dc و اینورتر های dc-ac می باشد.در این کانورتر ها جریان هجومی به وجود نمی آید
.و به راحتی می توان به ضریب توان مناسب دست یافت.]15[اگرچه بازدهی مناسب به خاطر جریان بالای نیمه هادی ها و تبادل انرژی بین اندوکتانس نشتی و خازن اولیه به آسانی میسر نمی باشد.به خاطر همین خصوصیات از آنها به عنوان درایور های کوچک و یا اینورتر های ضیف استفاده می شود.البته اخیرا ساختار های متفاوتی برای فلای بک پیشنهاد شده است که بازدهی مناسب تری را ارائه می دهد
کانورتر SEPIC
کانورتر هایی مانند باک ، باک بوست ، و یا فلای بک و ترکیباتی از آنها از مشکل ناپیوستگی جریان در ورودی رنج می برند.برای حل اینگونه از موارد ساختار هایی مانند کانورتر کیوک و یا SEPIC طراحی شدند.بدین ترتیب هم جریان ورودی و هم جریان خروجی قابلیت عملکرد در مود پیوسته را دارا می باشندحتی در صورت پایین بودن ولتاژ ورودی
در مود پیوسته نیاز به مدار کنترلی ضروری است ولی در مود ناپیوسته با تعریف یک سیکل کاری مناسب می تواند اصلاح ضریب توان مناسبی را انجام دهد.در کانورتر بوست عملکرد ناپیوسته موجب ناپیوستگی جریان ورودی می شود به همین خاطر وجود یک فیلتر پسیو برای سینوسی کردن جریان ورودی لازم است.[35]اما در دو کانوتر کیوک و SEPIC به خاطر وجود دو سلف ،جریان وردی حتی در مود ناپیوسته هم ، دارای پیوستگی می باشد .
کانورتر کیوک
عملکرد مدار کاک در چهار مود مختلف پیوسته و ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است.در مود پیوسته جریان در سلف های ورودی و خروجی و ولتاژ در خازن میانی در سیکل سوییچینگ به صورت پیوسته باقی می ماند.اگر چه عملکرد ناپیوسته خود به دو بخش ناپیوستگی ولتاژ خازن DVCM و ناپیوستگی جریان سلف DICM بر می گردد.در ناپیوستگی جریان جریان درونی سلف درونی یا خارجی ناپیوسته می شود در حالی که در ناپیوستگی ولتاژ ولتاژ خازن میانی در سوییچینگ صفر می شود
کانورتر CSC
عملکرد بسیار خوبی به عنوان رگولاتور اصلاح کننده ضریب توان دارند.
عملکزد کانورتر csc بسیار شبیه کانورتر کیوک می باشد با این تفاوت که در این کانورتر از یک سلف استفاده می شود
تعداد قطعات مورد استفاده در این رگولاتور به نسبت با کانورتر کیوک کمتر می باشد و در بارهای سبک رگولاسیون مناسبی دارد.
کانورتر لوو
در دهه اخیر کانورتر های بدون پل به خاطر عملکرد بهنیه مورد توجه قرار گرفته اند . کانورتر های کیوک به خاطر محدوده بالای تبدیل ولتاژ آنها محبوبیت فراوانی دارند.کانورتر لوو به خاطر توانایی ذاتی آن در بالا بردن ولتاژ اهمیت زیادی دارد.
کانورتر بدون پل لوو در مود ناپیوسته کار می کند تا به عنوان یک پیش تنظیم کننده ضریب توان ذاتی عمل کند. ولتاژ موتور بدون جاروبک دی سی به وسیله ولتاژ دی سی لینک کنترل می شود که از یک سنسور اندازه گیری ولتاژ برای این امر استفاده می کند..این امر به ما اجازه می دهد تا در فرکانس های پایه ای سوییچ ها عمل کنند و این باعث کاهش تلفات سوییچ ها میشود.
کانورتر زتا
کانورتر زتا در مود ناپیوسته کار می کند و به صورت ولتاژ فالوور کنترل می شود.به مثابه یک پیش تنظیم کننده ضریب توان ذاتی عمل می کند.واحد اصلاح ضریب توان برای تولید موج پی دابلیو ام و کنترل سوییچ های Sw1 و Sw2 کانورتر برای ثابت نگه داشتن ولتاژ دی سی لینک مطلوب در ضریب توان واحد استفاده می شود.
طرح یک کانورتر بریج لس زتا از قسمت های مختلف ولتاژ رفرنس تولید کننده ولتاژ خطا ، کنترل کننده ولتاژ و یک تولید کننده پی دابلیو ام تشکیل شده است که در ادامه تشریح می شود
عملکرد اصلاح ضریب توان با توجه به اختلاف ولتاژ خازن دی سی لینک با مقدار رفرنس شکل میگیرد.
بدینصورت که مقدار خطا رگوله شده سپس با ایجاد تقدم و تأخر مناسب و مقایسه با ولتاژ و جریان منبع فرمان برای سوییچ ماسفت موجود در ورودی اعمال میشود.
هدف نهایی دنبال کردن جریان سلف ورودی از شکل موج ولتاژ ورودی است.
