19391

۱۹۳۹۱

شبيه سازي و ساخت ترانسفورماتور الكترونيك قدرت جهت كاربرد در صنعت تراكشن

كارشناسي ارشد

راه آهن برقي

۱۳۹۷/۰۶/۲۶

دكتر سيد سعيد فاضل

راه آهن

يكي از تجهيزات مهم در لكوموتيوهاي برقي 15-KV/16.7-Hz يا 25-KV/50-Hz، ترانسفورماتورهاي كشش است كه حجم زيادي از فضاي لكوموتيوها را در بر مي‌گيرد. در دهه اخير، يكي از موضوعات تحقيقاتي مورد نظر محققان، ترانسفورماتور الكترونيك قدرت (PET) مي‌باشد كه از طريق افزايش فركانس كاري سبب كاهش حجم ترانسفورماتورهاي كشش مي‌شود. PET تجهيز جديدي است كه جايگزين ترانسفورماتورهاي مرسوم كشش شده و از طريق كليدزني نيمه‌هادي كنترل‌پذير در فركانس بالا، باعث كاهش حجم ترانسفورماتور و لكوموتيو مي‌گردد. در اين پايان‌نامه طراحي، شبيه‌سازي و ساخت يك نمونه PET با حداكثر توان خروجي 5/2 كيلووات در 6 فصل ارائه شده است. در فصل 1 مقدمه و تاريخچه PET بيان شده است. فصل 2 به ارائه ساختار PET و نحوه عملكرد آن در حالت‌هاي مختلف پرداخته است. مدلسازي PET با استفاده از معادلات حالت متوسط و تقريب زده شده به وسيله هارمونيك اول يا مؤلفه DC در فصل 3 شرح داده شده است. طراحي اجزاء PET مثل طراحي شبكه LLC، ترانسفورماتور و سلف فركانس بالا، سلف ورودي، خازن‌ لينك DC، مدار كنترل و برد مدار چاپي (PCB) و همچنين محاسبه تلفات PET در فصل 4 ارائه شده است. در فصل 5 نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي نمونه PET طراحي شده براي دو حالت با كنترل فركانسي PET و بدون كنترل فركانسي آن شرح داده شده است. همچنين آزمايش‌هاي PLL، راه‌اندازي PET، حفاظت‌هاي اعمال شده، مدولاسيون دوقطبي و تك قطبي، سرعت پاسخ مدار كنترل، تغيير بار، كنترل توان راكتيو، حالت هدايت معكوس، عملكرد PET در حالت بي‌باري، THD جريان شبكه، نتايج ولتاژ نامي، حالت ZVS مبدل DC-DC-LLC، جريان‌هاي شبكه LLC در بارهاي مختلف، تعادل جريان بين دو سلول، تأثير خازن خروجي بر جريان رزونانس و راندمان PET براي حالت بدون كنترل فركانسي در اين فصل ارائه شده است.

1397/07/01

Simulation and Experiment of Power Electronic Transformer (PET) For Traction Industry Application

9/23/2018 12:00:00 AM

One of the important equipment in the 15-KV/16.7-Hz Or 25-KV/50-Hz electric locomotives that occupies large volume of space locomotives is traction transformers. In recent decades, one of the researchers topic has been power electronic transformers (PET) which reduce the volume of traction transformers by increasing their frequencies. PET is new equipment that cause the volume to reduce in the transformer and locomotive which has been replaced with conventional traction transformer by controllable semiconductor switching at high frequencies. In this dissertation, design and simulation of a 2.5kw PET prototype that presented in chapter 6. Introduction and history is expressed in chapter 1. In chapter 2, Structure of PET and Performance in different modes have addressed. Modeling of PET using approximated equations and state space averaging technique by first harmonic or DC component described in chapter 3. In chapter 4, component design of PET such as LLC network, high frequency transformer and inductor, input inductor, DC link capacitor, control circuit and printed circuit board (PCB) and calculation of PET losses presented. In chapter 5, simulation and experimental results with control frequency and without it have described. PLL tests, PET startup, implemented protection, bipolar and unipolar modulation, control circuit response, load variation, reactive power control, regenerative mode, PET performance in no load condition, THD of grid current, nominal voltage results, ZVS mode of DC-DC-LLC converter, LLC grid current in variable loads, current balance between two cells, output capacitor effect on resonance current and PET efficiency without control frequency conditions presented.