دانلود شبیه سازی مقاله مبدل ماتریسی AC-DC مبتنی بر چند برابر کننده ولتاژ کاکرافت والتون

مبدل ماتریسی AC – DC با قابلیت PFC

منابع تغذیه dc ولتاژ بالا، کاربرد گسترده ای برای صنایع، علوم، پزشکی، نظامی مانند تجهیزات تست، سیستم های اشعه ایکس، صافی کردن آلودگی خاکی، تست عایقی و روکش گذاری الکترواستاتیک، دارند. تضریب کننده ولتاژ «کاکرافت والتون» (CW) متداول، با فراهم کردن مزیت های نسبت ولتاژ زیاد، تنش ولتاژ کم بر روی دیودها و خازن ها، فشردگی و مقرون به صرفه بودن، یک گزینه پرطرفدار در میان کاربردهای dc ولتاژ بالا دارد. همانگونه که در شکل زیر نشان داده شده، تضریب کننده ولتاژ CW مشهور، با آبشاری کردن تعدادی مراحل دیود-خازن ساخته می شود که هر مرحله حاوی دو خازن و دو دیود است. از جنبه نظری، یک تضریب کننده ولتاژ CW نوع n مرحله ای، ولتاژ dc با مقدار 2n برابر بزرگی منبع ولتاژ ac تحت شرایط بی باری، را فراهم می کند. اما ولتاژ خروجی dc عملاً کمتر از مقدار نظری است که این بخاطر مشخصات غیرایده آل مولفه های مدار است. تحت شرایط بار سنگین، تضریب کننده CW ذاتاً نه تنها تنظیم ولتاژ خروجی ضعیف انجام می دهد بلکه همچنین ریپل توان زیاد با فرکانس خط حاصل می کند. در تعدادی از کاربردها، ترانسفورماتورهای فرکانس خط با نسبت افزایشی زیاد عموماً برای همکاری با تضریب کننده ولتاژ CW برای رسیدن به بهره ولتاژ بالاتر، استفاده شده اند. اما، این ترانسفورماتورها اگر بوسیله برق ac شبکه تامین شوند، باعث عدم بازده کلی و هزینه می شود و این مسئله ریپل هنوز حل نشده باقی مانده است.

در شکل زیر چند برابر کننده ولتاژ CW دارای n مرحله نشان داده شده است:

در این پروژه، یک مبدل ماتریسی ac-dc افزایشی تک مرحله ای تک فاز براساس تضریب کننده ولتاژ CW پیشنهاد می شود. این مبدل ماتریسی چهار کلید دو طرفه در دو فرکانس مستقل fm و fc کار می کند. فرکانس اول با کنترل PFC ارتباط دارد، درحالی که فرکانس دومی را می توان برای هموارسازی ریپل خروجی مورد استفاده قرار داد. اصول کار، استراتژی کنترل و ملاحظات طراحی مبدل پیشنهادی در این پروژه تحلیل شده و به بحث گذاشته شده اند. علاوه بر آن، اینکه چگونه فرکانس خط و فرکانس متناوب تحت تاثیر دامنه ریپل خروجی قرار می گیرند نیز بررسی شده و تعدادی ضابطه طراحی نیز بیان شده اند. جهت راحتی، PFC با بکار گیری IC کنترل موجود در بازار متصل شده با یک CPLD، حاصل شد. یک نمونه اولیه 1.2 کیلوولتی / 500 واتی از مبدل پیشنهادی برای تست، اندازه گیری و ارزیابی ساخته شد. نتایج تجربی عملکرد بالای مبدل پیشنهادی و اعتبار یابی برای کاربردهای ac-dc بسیار افزایشی را نشان دادند. استراتژی فرکانس های متغیر که می تواند ریپل را بیشتر هموار کند در آینده نزدیک نیز اجرا می شوند. در آخر، بدست آوردن دقیق افت ولتاژ مبدل پیشنهادی نیز برای تکمیل تحلیل حالت پایدار انجام خواهد شد.

این شبیه سازی در محیط نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده و در ادامه نیز تصویری از خروجی آن قرار داده شده است: