شماره ركورد
17721
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
17721
پديد آورنده
افشين عمورضايي
عنوان
طراحي و شبيهسازي يك مبدل DC-DC بهرهزياد غيرايزوله با قابليت انتقال توان در دو جهت براي سيستمهاي فوتوولتائيك متصل به شبكه
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
الكترونيك
تاريخ دفاع
اسفند ماه 1395
استاد راهنما
دكتر سيد اديب ابريشمي فر
دانشكده
برق
چكيده
با توجه به مشكلات و محدوديتهايي كه در استفاده از منابع سوخت فسيلي وجود دارد، منابع انرژي تجديدپذير و نيز بهبود تجهيزات و فناوريهاي مورد نياز براي استحصال انرژي از اين منابع، اهميتي دوچندان پيدا كرده است. در سالهاي اخير انرژي خورشيدي به عنوان يكي از پاكترين و مقرون به صرفهترين منابع انرژي تجديدپذير، بيش از پيش مورد توجه بشر قرار گرفته است؛ با اين حال در سيستمهاي خورشيدي مشكلات و موانعي وجود دارد كه سرعت توسعهي اين فناوري را محدود ميسازد. يكي از مهمترين محدوديتهاي موجود، ولتاژ كم در خروجي صفحات خورشيدي است كه اختلاف ولتاژ زياد بين سيستمهاي توليد انرژي خورشيدي و شبكهي توزيع برق را سبب ميشود. از راهكارهاي اساسي براي حل اين مشكل، ميتوان به استفاده از مبدلهاي DC-DC بهرهزياد به منظور افزايش سطح ولتاژ مورد نياز اشاره كرد.
از سوي ديگر با توجه به اين كه تنها در طول روز و هنگام تابش نور خورشيد، امكان توليد انرژي وجود دارد و نيز براي تأمين برق در هنگام بروز قطعي در شبكهي توزيع، تعبيهي سيستمهاي پشتيبان براي ذخيرهسازي انرژي توليدي ضروري است. اين ضرورت در صورت وجود بارهاي حساس دوچندان ميشود. در نتيجه به مبدلهايي نياز است كه ضمن جبران اختلاف ولتاژي، قابليت انتقال دو جهتهي توان را نيز دارا باشند.
براي افزايش بهرهي ولتاژ و سطح توان در مبدلهاي DC-DC، به طور كلي چند روش پايه مانند استفاده از سلف تزويجي، واحدهاي كليدزني خازني و آرايش لابهلايي وجود دارد كه ساختارهاي متعدد ارائه شده، به فراخور اولويتهاي طراحي، از يك يا تركيبي از اين روشها بهره گرفتهاند.
در اين پژوهش ضمن بررسي مبدلهاي ارائه شدهي پيشين، به طراحي و شبيهسازي يك مبدل بهرهزياد غير ايزولهي جديد، با قابليت انتقال توان دو جهته پرداخته خواهد شد.
نتايج شبيهسازي با در نظر گرفتن تلفات هسته و تلفات هدايتي سيمپيچها، حاكي از راندمان بيش از 95 درصد براي يك نمونهي يك كيلووات 380-48 ولت است كه بهبود قابل توجهي نسبت به نمونههاي مشابه به حساب ميآيد.
از محاسن بارز ديگر اين ساختار، تأمين بهره ولتاژي 8 با نسبت دور 1.5 و چرخهي كاري 0.75 و 0.4 به ترتيب در حالتهاي بوست و باك ميباشد.
واژههاي كليدي: مبدل DC-DC بهرهزياد، مبدل دوجهته، سيستمهاي فوتوولتائيك متصل به شبكه، مبدل غيرايزوله، سلف با تزويج ضربدري
تاريخ ورود اطلاعات
1396/05/19
تاريخ بهره برداري
9/22/2018 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
افشين عمورضايي
چكيده به لاتين
Because of numerous problems and constraints related to using fossil fuel sources, renewable energy sources, and improving facilities and technologies in order to extract energy from these sources have gotten double emphasis. However, in recent years solar energy, as one of the cleanest and the most affordable renewable energy sources, has been considered more than ever, there are several problems and obstacles in solar systems which they slow down the pace of development of this technology. Of the most important constraints in this area is low voltage in solar panels output which causes high voltage difference between solar systems and power grid. Of the fundamental solutions to unravel this constraint is using high step-up DC/DC converters in order to enhance the level of required voltage.
On the other hand, scheming support systems to storage generated energy is truly essential because of two reasons; first, generating energy is possible only during day when the sun shines, and second, supplying electric power when breakout occurs in the distribution network. This necessity becomes more important when sensitive loads appear. Consequently, converters which not only can meet the voltage difference, but also have bi-directional power transfer capability, are needed.
Generally, there are some fundamental means, such as using coupled inductor, switched capacitor units, and interleaved structures to increase voltage gain and power level in DC/DC converters. Proposed structures, based on designing priorities, have used one of these methods or a combination of them.
In this research, in addition to study previous presented converters, designing and simulating a new non-isolated, bi-directional converter with great voltage diversity will be proposed.
By considering core and winding losses, simulation results indicate more than 95% efficiency for a 1Kw, 48v-380v prototype, which shows a significant improvement in comparison with resembling structures.
Another benefit of this structure is supplying voltage gain of 8, with the turns ratio equal to 1.5 and 0.75 and 0.4 duty cycle in boost and buck states, respectively.
Keywords: DC/DC converter, bi-directional converter, grid connected photovoltaic systems, non-isolated converter, winding cross-coupled inductor.