مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست :پایان نامه ارشد مهندسی برق- قدرت

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته  مهندسی برق- قدرت و با عنوان مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست در 121 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست:

این تحقیق به مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی مبدل باک و مبدل بوست می پردازد. مبدل های دی سی به دی سی یک سطح ولتاژ را به سطح ولتاژ دیگر تبدیل می کنند. ولتاژ خروجی می تواند کمتر یا بیشتر از ولتاژ ورودی باشد. مبدل های دی سی به دی سی بیشتر در منابع تغذیه کلید زنی و موتور های دی سی به کار می روند. به طوری که جریان ورودی اغلب جریانی است که از یکسو ساز وارد مدار می شودو سپس می تواند به سطح ولتاژ مطلوب تغییر یابد . معمولا این مبدل با یک ترانس جداساز در مدار منبع تغذیه  کلید زنی استفاده می شود.  کاربرد اصلی مبدل  بوست در منابع تغذیه دی سی تنظیم شده و ترمز مولدی موتور های دی سی می باشد.به طوری که نام آن نشان می دهد ولتاژخروجی همیشه بزرگتر از ولتاژورودی است.هنگامی که کلید وصل می شود،دیود بایاس معکوس می شود ، بنابراین طبقه  خروجی را جدا می سازد.ورودی انرژی را به القاگر می رساند.

هنگامی که کلید قطع است،طبقه خروجی انرژی را از القاگر و ورودی دریافت می کند.یک مبدل باک یک ولتاژ خروجی میانگین کمتر از ولتاژ ورودی دی سی تولید می کند.کاربرد اصلی آن در منابع  تغذیه دی سی تنظیم شده و کنترل سرعت موتور دی سی می باشد.در طول فاصله ای که کلید وصل است ،دیود بایاس معکوس می شودو ورودی انرژی را برای بار و القاگر فراهم می کند. در طول فاصله ای که کلید قطع است ،جریان القاگر از دیود عبور می کندو بخشی از انرژی خود را به بار می دهد.برای به دست آوردن کنترل اجرای زیاد از مبدل دی سی به دی سی، یک مدل خوب از مبدل نیاز می شود که مدل تحت دو مورد مهم از معادلات حالت میانگین که ولتاژ خازن و جریان سلف هستند ،ارائه می شود.

در این تحقیق ابتدا سعی شده که به تاریخچه این پژوهش اشاره شود و تعدادی از کارهایی که در این زمینه انجام شده بیان شود و پس از بیان مختصری از کارهایی که باید انجام شود، ارائه مدلسازی دینامیکی انجام شد و مدلسازی دینامیکی مبدل باک و مبدل بوست در کاربردهای مهم و روش‌های مهم بیان شد و پس از ارائه الگوریتم‌های مربوطه برای تصدیق یافته‌های تئوری شبیه‌سازی با نرم‌افزار مطلب/ سیمولینک انجام شد و شبیه‌سازی و نتایج عددی در مطلب/ سیمولینک بیانگر تغییرات دو مورد مهم معادلات حالت میانگین که ولتاژ خازن و جریان سلف هستند، می‌باشد.

مقدمه

دراین تحقیق سعی شده است که مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست بررسی شود که در ابتدا فصل اول مقدمه و بعد در فصل دوم سابقه این کارها بیان می‌شود. در فصل سوم کارهایی که باید انجام شود ، مطرح می‌شود و در فصل چهارم نتایج و نمودارها و فصل پنجم شامل نتیجه گیری می‌باشد.اما در مورد مبدل‌های dc به dc توضیحاتی داده می‌شود:

مبدل‌های dc به dc

این‌مبدل ها ولتاژ ورودی dc را به ولتاژ خروجی dc تبدیل می‌کنند (با یک اندازه دیگر نسبت به ولتاژ ورودی). مورد مطلوب این است که تبدیل با تلفات کم در مبدل انجام ‌شود.

در این مبدل هاترانزیستور نمی‌تواند در فاصله میانی خطی‌اش کار کند. اما می تواند به عنوان کلید به کار گرفته شود .سیگنال کنترل دوتایی می‌باشد. مادامی که ترانزیستور روشن است، ولتاژ میانی کم می‌شود یعنی  تلفات توان در ترانزیستور کم می‌شود. مادامی که ترانزیستور خاموش است، جریان میانی کم می‌شود و تلفات توان کم می‌شود. برای به دست آوردن تلفات کم مقاومت‌ها در مبدل‌ها اجتناب می‌شوند. خازن‌ها و القاگرها چون به طور ایده‌آل تلفاتی ندارند، استفاده می‌شوند.

عناصر الکتریکی می‌توانند ترکیب شوند و به یکدیگر به شکل های مختلف متصل شوند. توپولوژی‌های نامیده شده خواص مختلف دارند. مبدل باک یک ولتاژ خروجی دارد که کمتر از ولتاژ ورودی می‌باشد. مبدل بوست یک ولتاژ خروجی دارد که بیشتر از ولتاژ ورودی می‌باشد (در حالت ماندگار). (جوهانسون[1]، 2004)

میانگین فضای حالت

مبدل به صورت یک سیستم تغییر ناپذیر با زمان مادامی که ترانزیستور روشن است، عمل می‌کند. مادامی که ترانزیستور خاموش است، مبدل به صورت سیستم تغییر ناپذیر با زمان دیگر عمل می‌کند و اگر جریان القاگر به صفر برسد، مبدل هنوز به صورت یک سیستم تغییر ناپذیر با زمان دیگر عمل می کند. اگر ترانزیستور کنترل شود، مبدل می‌تواند به صورت کلیدزنی بین سیستم‌های تغییر ناپذیربا زمان مختلف در طول پریود کلید زنی توصیف شود. در نتیجه مبدل می تواند به صورت یک سیستم تغییر پذیر با زمان مدل شود. میانگین فضای حالت یک روش برای تقریب سیستم تغییر پذیر با زمان با یک سیستم تغییر ناپذیر با زمان خطی پیوسته با زمان می‌باشد. این روش از توصیف فضای حالت از سیستم تغییر ناپذیر با زمان به صورت یک نقطه آغازی استفاده می‌کند. این توصیف ها از فضای حالت سپس با توجه به مدتشان در پریود کلیدزنی میانگین می‌شوند.

مدل میانگین غیرخطی می‌شود و تغییر ناپذیر با زمان است و سیکل‌کاری دارد و به صورت سیگنال کنترل می‌باشد. این مدل نهایتاً در نقطه کار برای به دست آوردن یک مدل سیگنال کوچک خطی می‌شود. (جوهانسون، 2004)

فهرست مطالب مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست:

چکیده فارسی.. 1

فصل اول: مقدمه. 2

1-1 مبدل‌های dc به dc. 3

1-2 میانگین فضای حالت… 3

1-3 کنترل حالت جریان. 4

1-4 محرک برای این کار. 5

1-5 مدل‎ها برای مبدل‎های dc به dc بدون کنترل کننده ها 7

1-6 مدل‌ها برای کنترل حالت جریان. 8

1-7 تأثیر بار روی دینامیک‌ مبدل. 9

1-8 استفاده جریان بار برای کنترل. 10

فصل دوم: مروری بر گذشته و کارهای انجام شده در زمینه مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک و مبدل بوست    13

2-1 کارهای انجام شده در گذشته در زمینه مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی مبدل بوست… 14

2-2 کارهای انجام شده در گذشته در زمینه مدلسازی دینامیکی و شبیه‌سازی مبدل باک… 22

2-2-1حذف ریپل.. 25

2-2-2: شبیه‌سازی گذرا برای تغییر بار. 26

2-2-3: تغییر ولتاژ ورودي.. 27

2-2-4: تغییرات ولتاژ تغذیه و بار. 27

2-2-5: اصول نگهداری انرژی.. 29

2-2-6: مدل مدار دینامیک سیگنال بزرگ… 30

2-2-7: محدودیت نسبت کاری.. 31

2-2-8: مدل مدار معادل DC.. 31

2-2-9: مدل مدار معادل سیگنال کوچک… 32

فصل سوم: بررسی کارهایی که در زمینه این تحقیق باید انجام شود. 35

3-1 مبدل باک… 36

3-1-1 یکسوسازی سنکرون. 37

3-1-2 تعادل ولتاژ دوم القاگر. 37

3-1-3 تعادل شارژ خازن. 38

3-2 مبدل بوست… 39

3-3 شبیه‌سازی مبدل بوست و مبدل باک… 41

فصل چهارم: مدلسازی دینامیکی و الگوریتم و شبیه‌سازی از مبدل باک و مبدل بوست… 44

4-1 مدلسازی دینامیکی از مبدل بوستdc – dc برای کاربردهای سیستم انرژی خورشیدی.. 45

4-2 الگوریتم MPPT برای مبدل بوست در کاربرد انرژی خورشیدی.. 47

4-2-1 P& O متعارف با اغتشاش ثابت… 48

4-2-2 P& O متعارف با اغتشاش تطبیقی.. 50

4-2-3 تکنیک MPPT P& O تطبیقی تغییر داده شده 51

4-3 شبیه‌سازی از مبدل بوست dc-dc برای کاربردهای سیستم انرژی خورشیدی.. 54

4-4 الگوریتم MPPT برای مبدل بوست در کاربرد پیل سوختی.. 59

4-5 مدلسازی و شبیه‌سازی از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا برای کاربردهای پیل سوختی.. 61

4-5-1: حالت های عملکرد. 62

4-6 مدلسازی دینامیکی از مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 72

4-7 الگوریتم برای مبدل باک… 76

4-7-1 الگوریتم MPC افق کوتاه 76

4-7-1-1L=1  افق پیشگویی.. 77

4-7-1-2 L=2 افق پیشگویی.. 78

4-7-2 کنترل هیسترزیس سه سطحی.. 80

4-7-2-1 الگوریتم کنترل هیسترزیس سه سطحی.. 81

4-7-2-2 شناسایی بار روی خط.. 82

4-8 شبیه‌سازی از مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 84

4-9 مدلسازی و شبیه‌سازی از مبدل باک با لایه میانی.. 88

فصل پنجم: نتیجه گیری.. 96

5-1 نتيجه‌گيري نهايي از مبدل بوست در كاربرد انرژي خورشيدي.. 97

5-2 نتيجه‌گيري نهايي از مبدل بوست در كاربرد پيل سوختي.. 97

5-3 نتيجه‌گيري نهايي از مبدل باك با كنترل حالت لغزشي.. 98

5-4 نتيجه‌گيري نهايي از مبدل باك بالايه مياني و كنترل کننده PID.. 99

5-5 پیشنهادات تحقیقات بعدی و کارهای انجام شده در این تحقیق توسط من وکارهای انجام شده با استفاده ازمنابع.99

فهرست منابع.. 100

چکیده انگلیسی.. 103

فهرست جدول‌ها

جدول 4-1 مشخصات از مبدل بوست dc-dc در کاربرد انرژی خورشیدی.. 56

جدول 4-2: تغییرات جریان القاگر بر حسب زمان در مبدل بوست در کاربرد انرژی خورشیدی.. 59

جدول 4-3: تغییرات ولتاژ خروجی بر حسب زمان در مبدل بوست در کاربرد انرژی خورشیدی.. 59

جدول 4-4 پارامترهای شبیه‌سازی.. 64

جدول 4-5 تغییرات ولتاژ خروجی بر حسب زمان در مبدل بوست با لایه میانی با گین بالا در کاربرد پیل سوختی   71

جدول 4-6 تغییرات جریان القاگر بر حسب زمان در مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی   71

جدول 4-7 تغییرات جریان خروجی بر حسب زمان در مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی   71

جدول 4-8 بهینه‌سازی محدود برای L=2. 80

جدول 4-9 قاعده‌های هوش مصنوعی.. 84

جدول 4-10 تغییرات جریان القاگر بر حسب زمان در مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 88

جدول 4-11 تغییرات ولتاژ خروجی بر حسب زمان در مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 88

جدول 4-12 مشخصات برای یک مبدل قدرت در یک سیستم الکتریکی خود محرک ولتاژ دوتایی.. 92

جدول 4-13: تغییرات ولتاژ خروجی بر حسب زمان در مبدل باک با لایه میانی.. 95

جدول    4-14: تغییرات جریان القاگر بر حسب زمان در مبدل باک با لایه میانی.. 95

فهرست علایم و اختصارها

فهرست نمودارها

نمودار 4-9 (a) . جریان القاگر از مبدل بوست در کاربرد انرژی خورشیدی. 57

نمودار 4-9 (b) . ولتاژ خروجی از مبدل بوست در کاربرد انرژی خورشیدی.. 58

نمودار 4-13. ولتاژ خروجی از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی.. 66

نمودار 4-14. سیگنال های گیت از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی 67

نمودار 4-15. جریان خازن کلمپ از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی.. 68

نمودار 4-16. جریان القاگر از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی.. 69

نمودار 4-17. جریان خروجی از مبدل بوست با لایه میانی گین بالا در کاربرد پیل سوختی.. 70

نمودار 4-27. جریان القاگر از مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 86

نمودار 4-28. ولتاژ خروجی  از مبدل باک با کنترل حالت لغزشی.. 87

نمودار 4-31. ولتاژ خروجی  از مبدل باک با لایه میانی.. 93

نمودار 4-32. جریان القاگر از مبدل باک با لایه میانی.. 94

فهرست شکل‌ها

شکل 2-1: مبدل بوست PWM (a) مدار (b) مدار معادل هنگامی که کلید روشن است و دیود خاموش است (C) مدار معادل هنگامی که کلید خاموش است و دیود روشن است. 19

شکل 2-2 جریان ایده آل شده و شکل موج‌های ولتاژ در مبدل بوست PWM کارکرده در CCM… 19

شکل 2-3 مبدل باک سنکرون با عناصر غیر ایده‌آل. 23

شکل 2-4 مدل مدار معادل از مبدل باک غیر ایده آل در DCM… 30

شکل 2-5: مدل مدار معادل سیگنال بزرگ میانگین از مبدل باک غیر ایده‌آل در DCM… 31

شکل 2-6: مدل مدار معادل dc از مبدل باک غیر ایده‌آل در DCM… 32

شکل 2-7: مدل مدار معادل سیگنال کوچک از مبدل باک غیر ایده‌آل در DCM… 33

شکل 3-1 مبدل باک… 36

شکل 3-2: شکل موج جریان و ولتاژ القاگر حالت ماندگار، مبدل باک… 37

شکل 3-3 مبدل بوست… 39

شکل 3-4: ولتاژ القاگر حالت ماندگار و شکل موج جریان مبدل بوست… 40

شکل 4-1 مبدل بوست dc-dc. 45

شکل 4-2 مدار مبدل بوست (a) حالت روشن (b) حالت خاموش… 46

شکل 4-3: دیاگرام بلوکی از MPPT  P& O.. 48

شکل 4-4 دیاگرام فلوچارت از روش MPPT  P& O.. 49

شکل 4-5 دیاگرام بلوکی از تکنیک P& O تطبیقی.. 51

شکل 4-6: دیاگرام بلوکی از تکنیک P& O تطبیقی تغییر داده شده 52

شکل 4-7 فلوچارت از تکنیک P&O تطبیقی تغییر داده شده 53

شکل4-8: مدل حقله باز از مبدل بوست dc-dc. 55

شکل 4-10 فلوچارت از الگوریتم MPP- MPFC.. 60

شکل 4-11: مبدل لایه میانی با القاگرهای تزویج عرضی و خازن های کلیدی.. 62

شکل 4-12: مدل شبیه‌سازی از مبدل بوست لایه میانی باگین بالا در کاربرد پیل سوختی ……65

شکل 4-18: سیستم قدرت در نظر گرفته با  SMC.. 73

شکل 4-19: سیگنال کلیدزنی برای عملکرد حلقه باز. 73

شکل 4-20 دیاگرام بلوکی از محاسبه ueq. 75

شکل 4-21: نسبت کاری محدود. 78

شکل 4-22 تعبیر هندسی برای L=2. 79

شکل4-23 کنترل هیسترزیس…. 81

شکل 4-24: کنترل هیسترزیس سه سطحی.. 82

شکل 4-25 تابع عضویت (a) ورودی (b) خروجی.. 83

شکل 4-26 مدل توپولوژی دقیق در مطلب/ سیمولینک… 85

شکل 4-29 (a) توپولوژی مبدل باک تکی (b) تحریک CDCM نمونه (c) شکل موج جریان تحریک DCM… 90

شکل 4-30 اجرای سیمولینک از مدار مبدل باک شش فاز لایه میانی با کنترل کننده PID.. 91

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.