23489

ارائه روش نوين در اجراي مدولاسيون بردار فضايي به منظور كنترل موج ساز سه فاز سه‌سطحي مهار ديودي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق قدرت - الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

1396

1399/11/20

دكتر داود عرب خابوري

مهندسي برق

در اين پايان‌نامه ابتدا مقدّمه اي شامل پيشينه، اهميّت، جايگاه فنّاورانه و آينده مبدل‌هاي چندسطحي اعم از مبدل سه‌سطحي با نقطه خنثي ارائه مي‌شود. در ادامه ساختار و نحوه عملكرد موج‌ساز سه‌فاز مهار ديودي مورد بررسي و ارزيابي قرار مي‌گيرد. شماتيك پايه موج‌ساز سه‌فاز سطحي مهار ديودي، نوع و تعداد كليد‌هاي نيمه رسانا، تعداد ديود‌هاي هرزگرد هر ساق، ديودهاي برشگر و خازن‌هاي سمت منبع تغذيه، معرفي مي‌شوند. در قدم بعدي درباره نقطه خنثي موج‌ساز منتخب، موضوعات و مسائل اساسي ساختار سه‌سطحي مهار ديودي و نحوه هدايت جريان ديودهاي برشگر در هر يك از ساق‌هاي موج‌ساز بحث مي‌شود. در ادامه به ضرورت به كارگيري يك شيوه كليدزني مناسب براي كليدزني موج‌ساز سه‌فاز پرداخته مي‌شود. بنابراين اصول و مباني مدولاســـــيون بردارفضايـــي ، به عنوان روندنماي منتخب براي توليد پالس‌هاي كليدزني تشريح مي‌شود. مدولاسيون بردار فضايي از يك الگوي كليدزني متقارن، براي توليد شكل‌موج‌ ولتاژ خروجي استفاده مي‌كند. اين روش كليدزني مزايا و معايب خاص خود را دارد. سپس مروري كلي بر روش‌هاي بردار فضايي كه پيش از اين صورت گرفته، انجام مي‌شود. در ادامه جهت بهبود عملكرد موج‌ساز سه‌سطحي مهار ديودي، روش‌هاي اجراي مدولاسيون بردار فضايي، اصلاح و يا تركيب شده و روندنماي نوين و توسعه يافته در ‌نرم‌افزار متلب، شبيه‌سازي مي‌شود. در گام بعدي روندنماي پيشنهادي به كمك فناوري FPGA و زبان توصيف ‌سخت‌افزاري VHDL پياده‌سازي مي‌شود. نتايج اين پياده¬سازي نيز توسط ‌نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي تخصصي ارائه مي‌شود. در قدم آخر برد ‌سخت‌افزاري مبدل سه‌سطحي مهار ديودي، طراحي شده و روند كلي ساخت و ارزيابي آن معرفي مي‌گردد. برد عملي ساخته شده شامل بخش‌هاي اصلي موج‌ساز، مدارات حفاظتي و نظارتي، كارت توسعه FPGA جهت توليد پالس‌هاي كليدزني مي‌باشد. تجزيه و تحليل شكل‌موج‌هاي ولتاژ خروجي موج‌ساز سه‌سطحي با استفاده از روش كليدزني پيشنهادي، اعوجاج هارمونيكي 31/03 % را در ولتاژ خط نشان مي‌دهد كه با نصب فيلتر مي‌توان اين مقدار را كاهش داد. با توجه به آزمايش‌هاي صورت گرفته، روش كليدزني پيشنهادي قابليت استفاده در كاربردهاي عملي را دارد.

1400/01/22

A Novel method for performance of space vector modulation for three phase Neutral point clamped inverter

1/1/1900 12:00:00 AM

In this thesis an introduction about the past, importance, technology level and the future of multilevel converters such as NPC three level inverter are presented. Then Structure and performance of neutral point inverter is evaluated. The basic scheamatics of three level neutral point clamped inverter, type and number of semiconductor devices, the number of freewheeling diode of each leg, calmping diodes and dc link capacitors are presented. In the next step we discuss about the neutral point of the inverter, fundamental issues of diode clamped topology and commutation path of clamp diodes in every leg of the inverter. In the next step we discuss about the neceesity of using a proper method of switching algorithm in order to control neutral point three level inverter. Therefore principles of space vector modulation is presented as the one method to produce switching pulses. Space vector modulation uses symmetrical switching patterns in order to synthesize output voltage waveforms. This switching method has its own advantages and disadvantages. In the next step we present previous research of space vector methods. In order to improve the functionality of npc three level inverter, we propose a two Level-based method for applying space vector modulation and the method is simulated using matlab simulink. In the next move, proposed algorithm is implemented using xilinx FPGA technology via vhdl language. The results of the implementation is presented by professional test and simulation softwares. And at last we design an experimental neutal point clamped three level inverter then we get to know the design and test procedures. The prototype motherboard contains different section such as three level inverter, monitoring and protection circuits, fpga-based development board in order to create switching pulses of the IGBT’s and etc.

موج‌ساز سه‌سطحي , پياده‌سازي ديجيتال , مدولاسيون بردار فضايي , نقطه خنثي

Neutral point , Space vector Modulation , Digital implementation , Three level inverter