فهرست مطالب
عنوان |
صفحه |
چکیده فارسی……………………………………………………………………………………………………………………. |
1 |
فصل اول : کلیات تحقیق |
|
1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………….. |
3 |
|
|
|
فصل دوم : مروری بر تحقیقات انجام شده |
|
2-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………….. |
9 |
2-2- مبدل های چند سطحی……………………………………………………………………………………………… |
9 |
2-3- دسته بندی مبدل های چند سطحی و کاربردهای آن‌ها ………………………………………………….. |
10 |
2-4- بررسی ساختارهای مبدل های دو سطحی و چند سطحی، مزایا و معایب آن‌ها …………………. |
12 |
2-4-1- ساختار مبدل دو سطحی و سه سطحی ……………………………………………………………………. |
12 |
2-4-2- ساختارهای مبدل های چند سطحی ……………………………………………………………………….. |
14 |
2-4-2-1- مبدل ولتاژ چند سطحی دیود کلمپ …………………………………………………………………… |
14 |
2-4-2-1-1- مزایا و معایب مبدل چند سطحی دیود کلمپ ………………………………………………….. |
18 |
2-4-2-2- مبدل ولتاژ چند سطحی کسکید متقارن(SCMC) ………………………………………………. |
18 |
2-4-2-3- مبدل ولتاژ چند سطحی کسکید نامتقارن (ACMI)……………………………………………… |
21 |
2-4-2-3-1- مزایا و معایب مبدل‌های چند سطحی کسکید نامتقارن ………………………………………. |
22 |
2-4-2-4- مبدلولتاژ چند سطحی خازن شناور(FCC) …………………………………………………………. |
24 |
2-4-2-4-1- مزایا و معایب مبدل‌های چند سطحی خازن شناور …………………………………………… |
26 |
2-4-2-5- مقایسه ساختارهای مختلف مبدل‌های چند سطی دیود کلمپ، خازن شناور و کسکید ………………………………………………………………………………………………………………………………………… |
27 |
2-5- ساختار اینورتر چند سطحی سری ارائه شده با دو کلید و یک منبع………………………………….. |
28 |
2-5-1- تعیین اندازه منابع ولتاژ dc ساختار ارائه شده …………………………………………………………… |
31 |
2-6- ساختار اینورتر چند سطحی سری با دو کلید یکطرفه و دوطرفه و یک منبع……………………… |
32 |
2-6-1- تعیین اندازه منابع ولتاژ dc ساختار ارائه شده …………………………………………………………… |
33 |
2-7- ساختارهای بهینه برای ساختار اینورتر چند سطحی سری ارائه شده…………………………………. |
33 |
2-7-1- ساختار بهینه برای رسیدن به حداکثر تعداد سطوح ولتاژ خروجی با تعداد ثابت کلیدها…. |
33 |
2-7-2- ساختار بهینه برای بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با تعداد منابع ولتاژ ثابت dc……………….. |
34 |
2-7-3- ساختار بهینه برای کمترین تعداد کلید با تعداد سطوح ولتاژ خروجی ثابت ………………….. |
34 |
2-8- ساختار پایه ارائه شده با دو کلید و یک منبع ………………………………………………………………… |
34 |
2-8-1- ساختارهای بهینه برای ساختار پایه ارائه شده با دو کلید و یک منبع ……………………………. |
36 |
2-8-1-1- ساختار بهینه برای بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با تعداد کلیدهای ثابت …………………… |
36 |
2-8-1-2- ساختار بهینه برای بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با تعداد منابع ولتاژ ثابت dc …………… |
37 |
2-8-1-3- ساختار بهینه برای کمترین تعداد کلید با تعداد سطوح ولتاژ ثابت dc………………………. |
37 |
2-8-1-4- ساختار بهینه برای کمترین مقدار ولتاژ بلوکه شده روی کلیدها با تعداد سطوح ولتاژ ثابت dc …………………………………………………………………………………………………………………………… |
37 |
2-9- ساختار ماژول چندسطحی (MLM) …………………………………………………………………………. |
37 |
2-9-1- الگوریتم‌های تعیین اندازه منابع ولتاژ dc …………………………………………………………………. |
39 |
2-9-2- ساختارهای بهینه برای ساختار ماژولهای چند سطحی ……………………………………………….. |
40 |
2-9-2-1- ساختار بهینه برای بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با تعداد ثابت IGBTها …………………. |
40 |
2-9-2-2- ساختار بهینه برای بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با تعداد منابع ولتاژ ثابت dc …………… |
41 |
2-9-2-3- ساختار بهینه برای کمترین تعداد IGBTها با تعداد سطوح ولتاژ ثابت ……………………. |
41 |
2-9-2-4- ساختار بهینه برای کمترین تعداد مدارهای راه‌انداز با تعداد سطوح ولتاژ ثابت ………….. |
41 |
2-9-2-5- ساختار بهینه برای کمترین اندازه ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها با تعداد سطوح ولتاژ ثابت ………………………………………………………………………………………………………………………………… |
41 |
|
|
|
فصل سوم: تحلیل ساختار و الگوریتم‌های پیشنهادی مبدل سری نامتقارن و ارائه ساختار جدید برای اینورترهای چند سطحی |
|
3-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………. |
43 |
3-2- ساختار مبدل چندسطحی سری نامتقارن ……………………………………………………………………… |
43 |
3-2-1- نحوه تعیین دامنه منابع ولتاژ dc در مبدل سری نامتقارن ……………………………………………. |
49 |
3-2-2- ساختار بهینه برایمبدل سری نامتقارن ………………………………………………………………………. |
52 |
3-2-2-1- محاسبه تعداد سلول‌های بهینه در هر واحد برای دست‌یابی به بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با ثابت فرض کردن تعداد کلیدها …………………………………………………………………………………. |
53 |
3-2-2-2- محاسبه تعداد سلول‌های بهینه در هر واحد برای دست یابی به بیشترین تعداد سطوح ولتاژ با ثابت فرض کردن تعداد منابع ولتاژ dc ………………………………………………………………………. |
54 |
3-2-2-3- محاسبه تعداد سلول‌های بهینه در هر واحد با استفاده از کمترین تعداد کلید با ثابت فرض کردن تعداد سطوح ولتاژ ……………………………………………………………………………………………. |
55 |
3-3- ساختار پايه پیشنهادی جدید براي اينورترهاي چند سطحي ……………………………………………. |
57 |
3-3-1- ساختار اینورتر پيشنهادي اول ………………………………………………………………………………… |
58 |
3-3-2- ساختار اینورتر پيشنهادي دوم ………………………………………………………………………………… |
61 |
3-4- مقایسه ساختارها و الگوریتم‌های پیشنهادی با چند ساختار مرسوم ………………………………….. |
63 |
3-4-1- مقایسه ساختار پیشنهادی مبدل کسکید نامتقارن با ساختارهای متناسب و مرسوم …………. |
63 |
3-4-2- مقایسه ساختارهای جدید ارائه شده با دیگر ساختارها ………………………………………………. |
64 |
3-4-2-1- مقایسه تعداد IGBTها و سطوح ولتاژ خروجی ………………………………………………….. |
65 |
3-4-2-2- مقایسه تعداد منابع ولتاژ dc و سطوح ولتاژ خروجی ……………………………………………. |
67 |
فصل چهارم: شبیه سازی |
|
4-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………… |
69 |
4-2- نتايج شبيه‌سازی ……………………………………………………………………………………………………….. |
69 |
4-2-1- نتایج شبیه‌سازی برای مبدل کسکید نامتقارن ……………………………………………………………. |
69 |
4-2-2- نتايج شبيه‌سازی برای ساختارهای پيشنهادی ……………………………………………………………. |
71 |
4-2-2-1- بررسی ساختار پیشنهادی اول ……………………………………………………………………………. |
72 |
4-2-2-2- بررسی ساختار پیشنهادی دوم ……………………………………………………………………………. |
75 |
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات |
|
5-1- نتیجه‌گیری …………………………………………………………………………………………………………….. |
78 |
5-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………. |
79 |
فهرست منابع و مآخذ |
|
فهرست منابع غیر فارسی ……………………………………………………………………………………………………. |
80 |
چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………………………………………… |
84 |
فهرست جدول‌ها
عنوان |
صفحه |
جدول 2-1- حالت کلیدها برای سطوح مختلف ولتاژ خروجی مبدل5 سطحی دیود کلمپ ……… |
17 |
جدول 2-2-حالت کلیدها برای سطوح مختلف ولتاژ خروجی مبدل5 سطحی کسکید ………………. |
20 |
جدول 2-3- حالت کلیدها برای سطوح مختلف ولتاژ خروجی مبدل7 سطحی کسکید نامتقارن…. |
23 |
جدول 2-4- مقایسه مبدل‌های چند سطحی کسکید متقارن و نامتقارن …………………………………….. |
24 |
جدول 2-5- حالت کلیدها برای سطوح مختلف ولتاژ خروجی مبدل5 سطحی خازن شناور …….. |
26 |
جدول 2-6- مقایسه تعداد قطعات لازم برای تولید سطوح ولتاژ یکسان در مبدل‌های چند سطحی مختلف …………………………………………………………………………………………………………………………… |
28 |
جدول 2-7- مقادیر برای حالت‌های مختلف کلیدهای و ………………………………………….. |
29 |
جدول 2-8- مقادیر مختلف برای حالت‌های مختلف کلیدها …………………………………………….. |
30 |
جدول 2-9- مقادیر مختلف برای حالت‌های مختلف کلیدها …………………………………………….. |
35 |
جدول 2-10- مقادیر مختلف و برای حالت‌های مختلف از وضعیت روشن و خاموش بودن کلیدها …………………………………………………………………………………………………………………………….. |
38 |
جدول 3-1- حالت‌های مختلف کلیدها در ساختار مبدل پیشنهادی جدید سری نامتقارن …………. |
47 |
جدول 3-2- نمونه‌‌ای از تعداد کلیدها و منابع ولتاژ dc مورد نیاز برای مبدل پیشنهادی همراه با تعداد سطوح خروجی با افزایش تعداد سلول‌ها و واحدها در ساختار پیشنهادی مبدل جدید سری نامتقارن …………………………………………………………………………………………………………………………… |
52 |
جدول 3-3- مقادير ولتاژ خروجي در حالت‌هاي مختلف از روشن و خاموش بودن کليدها در اينورتر 4 سطحي پايه پيشنهادی …………………………………………………………………………………………. |
57 |
جدول 4-1- جدول کليدزنی اينورتر 31 سطحی ………………………………………………………………….. |
73 |
فهرست شکل ها
عنوان |
صفحه |
شکل 2-1- دسته بندی اینورترهای الکترونیک قدرت ولتاژ متوسط توان بالا……………………………. |
11 |
شکل 2-2- اینورتر نیم پل تک ساق دو سطحی؛ (الف) ساختار مبدل نیم پل تک ساق دو سطحی؛ (ب) حالت کلیدها و شکل موج ولتاژ خروجی مبدل……………………………………………….. |
13 |
شکل 2-4- مبدلپل تمام موج دو ساق سه سطحی؛ (الف) ساختار مبدلپل تمام موج دو ساق سه سطحی؛ (ب) حالت کلیدها و شکل موج ولتاژ خروجی مبدل………………………………………………… |
13 |
شکل 2-5- ساختار تکفاز مبدلچند سطحی دیود کلمپ ……………………………………………………….. |
15 |
شکل 2-6- ساختار مبدل پنج سطحی دیود کلمپ……………………………………………………………….. |
16 |
شکل 2-7- شکل موج ولتاژ خروجی مبدل5 سطحی دیود کلمپ…………………………………………… |
17 |
شکل2-8- ساختار مبدلچند سطحی کسکید سطحی با ماکزیمم ولتاژVdc………………………………. |
19 |
شکل 2-9- مبدل چند سطحی کسکید نامتقارن متشکل از دو سلول با قابلیت تولید7سطح ولتاژ………………………………………………………………………………………………………………………………… |
22 |
شکل 2-10- ساختارمبدل 5 سطحی خازن شناور تک فاز …………………………………………………….. |
25 |
شکل 2-11- ساختارپايه ارائه شده در مرجع]10[براي اينورترهای چند سطحي ………………………. |
28 |
شکل 2-12- اينورتر چند سطحي ارائه شده در مرجع ]10[ بر اساس ساختار پايه ارائه شده در شکل(2-11) …………………………………………………………………………………………………………………… |
29 |
شکل 2-13- یک نمونه شکل موج 5 سطحی بر اساس اینورتر چند سطحی ارائه شده درشکل (2-12)……………………………………………………………………………………………………………………………. |
30 |
شکل 2-14- اينورتر چند سطحي ارائه شده…………………………………………………………………………. |
31 |
شکل 2-15- یک نمونه شکل موج 9 سطحی بر اساس اینورتر چند سطحی ارائه شده در شکل(2-14)……………………………………………………………………………………………………………………. |
31 |
شکل 2-16- ساختار ارائه شده در مرجع ]24[ برای اينورترهای چند سطحی سری …………………. |
32 |
شکل 2-17- (الف) ساختار پايه ارائه شده در مرجع ]9[ براي اينورترهای چند سطحي؛(ب)يک نمونه از شکل موج ولتاژ خروجي ……………………………………………………………………………………… |
34 |
شکل 2-18-اينورتر چند سطحي ارائه شده در مرجع ]9[ بر اساس ساختار پايه ارائه شده در شکل(2-17) …………………………………………………………………………………………………………………… |
35 |
شکل 2-19- واحد پايه سري شده ارائه شده………………………………………………………………………. |
36 |
شکل 2-20- (الف) ساختار ماژول چند سطحی(MLM)؛ (ب) يک نمونه از شکل موج‌های و ………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
38 |
شکل 3-1- ساختار مبدلپایه سری نامتقارن؛ (الف) ساختار مبدلبا یک سلول پایه و قابلیت تولید 7 سطح ولتاژ؛ (ب) ساختار مبدلبا دو سلول پایه و قابلیت تولید 17 سطح ولتاژ؛ (ج) ساختار مبدل با سلول پایه و قابلیت تولید سطح ولتاژ……………………………………………………………………………. |
45 |
شکل 3-2- ساختار مبدل سری نامتقارن با واحد مبدل پایه ارائه شده……………………………………. |
48 |
شکل 3-3- تغییرات برحسب تغییرات n …………………………………………………………………………. |
54 |
شکل 3-4- تغییرات برحسب تغییرات n …………………………………………………………………………. |
55 |
شکل 3-5- تغییرات برحسب تغییرات n …………………………………………………………………………. |
56 |
شکل 3-6- اينورتر 4 سطحي پايه پيشنهادي جدید ……………………………………………………………… |
57 |
شکل 3-7- يک نمونه از ولتاژ خروجي اينورتر نشان داده شده در شکل (3-6) ………………………. |
57 |
شکل 3-8- ساختار اينورتر پيشنهادي اول ………………………………………………………………………….. |
58 |
شکل 3-9- ساختار اينورتر پيشنهادي دوم ………………………………………………………………………….. |
61 |
شکل 3-10- مقایسه تعداد کلیدهای لازم برای تعداد سطوح مختلف ولتاژ ساختار پیشنهادی جدید مبدل کسکید و مراجعارائه شده ………………………………………………………………………………… |
64 |
شکل 3-11- ساختار اینورترهای چند سطحی سری مرسوم ………………………………………………….. |
65 |
شکل 3-12- مقایسه بر حسب برای ساختارها و الگوریتم‌های پیشنهادی با ساختارهای ارائه شده در مراجع ]8،9،10،41[ ……………………………………………………………………………………………… |
66 |
شکل 3-13- مقایسه بر حسب ……………………………………………………………………………………… |
67 |
شکل 4-1- ساختار مبدلکسکید نامتقارن با قابلیت تولید 51 سطح …………………………………………. |
70 |
شکل 4-2- نتایج شبیه‌سازی مبدلکسکید نامتقارن شکل(4-1) ………………………………………………. |
71 |
شکل 4-3- اينورتر 31 سطحی بر اساس ساختار پيشنهادی جدید بر پايه الگوريتم پيشنهاد………… |
72 |
شکل 4-4- نتايج شبيه‌سازی شکل موج‌های ولتاژ خروجی واحدهای پايه ( ) و ( )، مجموع ولتاژهای واحدهای پایه ( ) و ولتاژ خروجی ( ) ………………………………………………………………….. |
74 |
شکل 4-5- نتيجه شبيه سازی شکل موج جريان خروجی …………………………………………………….. |
74 |
شکل 4-6- اينورتر 49 سطحی بر اساس ساختار پيشنهادی جدید بر پايه الگوريتم پيشنهادی……… |
75 |
شکل4-7- نتايج شبيه‌سازی شکل موج‌هایولتاژ خروجی واحدهای پايه اول و دوم ( ) و ( ) و ولتاژ خروجی بار ( ) ………………………………………………………………………………………………………… |
76 |
شکل 4-8- نتیجه شبيه سازی شکل موج جريان خروجی …………………………………………………….. |
76 |
