28821

طراحي و شبيه‌سازي مبدل DC-DC افزاينده با بهره ولتاژ بالا براي كاربرد تصفيه آب

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1399

1402/06/22

ابوالفضل واحدي

رضا بيرانوند

دانشكده برق

تصفيه آب يكي از مهم‌ترين موضوعات براي همه اقشار در سراسر جهان است. برخلاف فناوري تصفيه آب مرسوم كه غالباً در طول تصفيه، مواد جانبي توليد مي‌كنند كه براي انسان، حيوانات و گياهان مضر هستند، مدارهاي پالسي الكترونيك قدرت مي¬توانند مشخصاتي كه براي تصفيه آب مدرن لازم است را فراهم نمايند. در اين تحقيق، ابتدا روش‌هاي تصفيه آب مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه سير تكاملي در زمينه‌ي پردازش ميدان‌هاي الكتريكي پالسي و ازون و عوامل مؤثر در تصفيه آب بررسي گرديده است. همچنين يك بررسي كامل بر روي اجزاي مدارهاي پالسي قدرت تصفيه آب و انواع مدارهاي پالسي قدرت تصفيه آب حالت جامد به همراه نمونه‌هايي از آن‌ها صورت گرفته است. در اين پژوهش، يك مولد فركانس بالا و ولتاژ زيادي تشديدي تك سوئيچه معرفي و معادلات و روند طراحي آن ذكر مي‌گردد. اين مدار يك ولتاژ DC ثابت را به يك پالس DC ولتاژ زياد براي ميكروب‌زدايي تبديل مي‌كند. در مدار پيشنهادي از المان¬هاي پارازيتي و خازن محفظه به عنوان المان هاي ¬تشديدي استفاده شده است لذا طراحي ترانسفورماتور براي رسيدن به سلف نشتي و خازن پراكندگي مناسب انجام مي‌شود. روند پيچش ترانسفورماتور براي رسيدن به سلف پراكندگي كوچك توضيح داده مي‌شود و مقادير سلف پراكندگي و خازن پراكندگي عملي به‌دست مي-آيد. نتايج عملي و شبيه سازي مدار پيشنهادي بررسي و با نتايج تئوري مقايسه مي‌شوند. در انتها، فرايند صورت‌گرفته براي ميكروب‌زدايي از طريق سيستم تصفيه آب معرفي شده شرح داده مي¬شود و با استفاده از مدار تشديدي ارائه شده، يك سيستم تصفيه آب كامل معرفي مي¬شود كه با توليد پالس با مشخصات مطلوب يعني بيشينه ولتاژ پالس 8.8 كيلوولت، فركانس پالس 25 كيلوهرتز و عرض پالس 1 ميكروثانيه ميكروب‌زدايي را انجام مي‌دهد.

1402/07/16

Design and simulation of step-up DC-DC converter with high voltage gain for water treatment application

9/12/2024 12:00:00 AM

Water treatment is one of the most important issues for all walks of life around the world. Unlike conventional water treatment technology, which often produces by-products during treatment that are harmful to humans, animals, and plants, pulse converters have unique features and advantages for modern water treatment. In this research, water treatment methods have been investigated. In the following, the evolution in the field of processing of pulsed electric fields and ozone and effective factors in water disinfection have been investigated. Also, a complete review has been done on the components of pulse circuits for water treatment and types of pulse circuits for solid-state water treatment along with their examples. In this research, a high-frequency and high-voltage resonant single-switch circuit is introduced and its equations and design process are mentioned. This circuit converts a constant DC voltage into a high-voltage DC pulse for water disinfection. In the proposed circuit, parasitic elements and chamber capacitors are used as resonant elements, so the design of the transformer is done to achieve the proper leakage inductance and parasitic capacitor. The winding structure and core type of the transformer are explained to achieve a small leakage inductance, and the values of the leakage inductance and the practical parasitic capacitor are obtained. The practical and simulation results of the proposed circuit are checked and compared with the theoretical results. At the end, the type of microorganism suitable for the test that determines the level of water pollution is selected, and the process for disinfection through the introduced water treatment system is described, A complete water purification system is presented using the proposed resonant circuit. It is introduced that by producing a pulse with the desired characteristics, i.e. maximum pulse voltage of 8.8 kV, pulse frequency of 25 kHz, and pulse width of 1 microsecond, it performs disinfection.

مبدل هاي تشديدي , مبدل‌هاي DC , تصفيه آب

Resonant Converters , DC Converters , Water Treatment

Reza Takarli

Abolfazl Vahedi