مقاله الکترونیک قدرت

توضیحات

 مقاله الکترونیک قدرت دارای 68 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله الکترونیک قدرت  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله الکترونیک قدرت

مقدمه1
فصل اول: الکترونیک قدرت4
مبدل DCبه AC تکفاز5
مدولاسیون پهنای پالس(PWM) 6
اشکال مختلف سوئچینگ PWM8
مدولاسیون PWM دو قطبی8
مدولاسیون PWM تک قطبی10
شمای PWM تک قطبی بهبود یافته12
بلوک دیاگرام کلی مدار پروژه14
یکسوساز تمام موج15
مبدلDC بهAC16
IGBT16
ساختارسیلیکون و مدار معادل17
مشخصات هدایت18
مشخصات سوئیچینگ20
راه انداز یا  درایور IGBT20
شرح ای سیIR211322
ملاحظات طراحی بخش درایورIR211326
برد مدار چاپی مورد نیاز برای راه اندازی ماسفت33
راهنمای کمک سریع34
فصل دوم:میکروکنترلر805135
مقدمه36
تفاوت بین میکرو پروسسور و میکرو کنترلر36
میکرو کنترلر805138
تخصیص فضای حافظهRAMدر 805140
توصیف پایه های 805142
فصل سوم:تشریح تکمیلی مدار پروژه48
پل دیود و خازن صافی کننده ورودی49
راه انداز پل سوئیچ های قدرت 49
میکروکنترلر89C5254
اپتو کوپلر و نقش آن در مدار58
عملکرد مدار59
کاربردهای پروژه60
منابع

مقدمه

با پیشرفت در قطعات نیمه هادی قدرت از 1950‏، الکترونیک قدرت، بطور گسترده ای در کاربردهای صنعتی، نقل و انتقال، تجاری و هوا فضا رشد کرده است. الکترونیک قدرت در مورد تبدیل بهینه انرژی، کنترل و حالت دادن به توان الکتریکی با استفاده از عناصر نیمه هادی جامد بحث می کند. عمده ترین کار در الکترونیک قدرت تبدیل انرژی از  یک شکل به شکل دیگر می باشد که این می تواند توسط مبدلهای قدرت مختلف صورت گیرد. این مبدلها توسط قطعات الکترونیکی کنترل می گردد. که معمولاً این گونه مبدلها در مد سوئیچینگ کار می کنند. قطعات نیمه هادی قدرت مختلفی در مبدلها بکار می روند که با تحریک گیت آنها عمل روشن و خاموش شدن قطعات صورت می گیرد. عناصر قدرتی که معمولاً بکار می روند شامل  GTO (Gate-Turn-off Thyristor) ، MCT (Mos-Controlled-Thyristor) IGBT   (Insulated Gate Bipolar Transistor) ، MOSFET  می باشند. امروزه با افزایش تواناییهای قطعات قدرت و سهولت کنترل عناصر نیمه هادی مدرن توپولوژیهای مختلفی در ساخت مبدلهای قدرت ایجاد گردیده است که با توجه به شکل ورودی و خروجی توان‏ ، آنها را به چند دسته تقسیم می کنند

1-   مبدل DC به AC (اینورتر)

2-    مبدل AC به DC (یکسو ساز)

3-   مبدل DC به DC (چاپر)

4-   مبدل AC به AC (کانورتر ماتریکس، سیکلو کانورتر)

امروزه با ساخت میکروپروسسورهای فرکانس بالای DSP مبدلهای با کیفیت و بهره بالا طراحی و ساخته می شود که در این پروژه طراحی و ساخت یک سیگنال ژنراتور مربعی و سینوسی که فرکانس آن توسط یک مدار میکروپروسسوری کنترل می گردد آورده شده است. که در واقع این مدار یک مبدل DC به AC می باشد که ولتاژ برق شهر توسط یک مدار یکسو ساز ساده به DC تبدیل شده و سپس این مقدار DC ثابت توسط یک مدار میکروپروسسوری بعنوان بخش کنترل و یک مدار تمام پل با قطعات نیمه هادی IGBT و درایورهای آن بعنوان بخش قدرت به یک سیگنال AC با فرکانس مختلف تبدیل می گردد

ولتاژی که از خروجی مدار حاصل می شود یک پالس مربعی است که فرکانس آن می تواند ، از 1 هرتز تا 2 کیلو هرتز متغیر باشد البته با تنظیم یک فیلتر پایین گذر برای یک فرکانس خاص می توان آن را به یک سیگنال سینوسی تبدیل نمود

با بررسی جزئیات مدار مشاهده می گردد در این پروژه ، از دروس متفاوت گذرانده شده در رشته مهندسی برق استفاده شده است  چرا که بخشی از مدار الکترونیک ، بخش دیگر الکترونیک صنعتی و بخشی دیگر نیز میکروکنترلر می باشد که با انجام این پروژه تجربه عملی نسبتاً کاملی از دروس تئوری گذرانده شده حاصل گردید. در این نوشتار نیز سعی شده است تا ضمن تشریح کامل مدار پروژه ، مطالب ضروری دیگر که می تواند مدار را بیشتر تحلیل نموده و دلایل استفاده از قطعات و المانهای بکار رفته را توضیح نماید عنوان شود  بنابراین از آنجایی که بخش عمده ای از پروژه مربوط به سوئیچ المانی از الکترونیک قدرت و کاربرد آن در پروژه مذکور می باشد، فصل اول را به مبحث الکترونیک قدرت اختصاص دادیم و از آنجایی که در این پروژه از میکروکنترلر 89C52 که از خانواده میکروکنترلر 8051 می باشد ، استفاده شده است فصل دوم را به طور کلی به مبحث میکروکنترلر 8051 و جزئیات مربوط به آن اختصاص دادیم علاوه بر این لازم بود که تحلیل کلی از پروژه را ارئه دهیم لذا لازم دیدیم در فصل سوم به تشریح کامل مدار پرداخته و ضرورت استفاده از تک تک قطعات را بیان نموده و به مدار کاربردی آن نیز بپردازیم

مبدل DC به AC تک فاز:

در کاربردی که ذکر شد در واقع یک منبع تولید کننده سیگنال AC با ولتاژ و فرکانس مختلف نیاز می باشد. یک مبدل توان DC به AC مد سوئیچینگ (اینورتر) در این نوع کاربردها استفاده می گردد که ورودی آن سیگنال DC و خروجی آن یک سیگنال AC می باشد. اگر ورودی  این اینورتر یک منبع ولتاژ DC باشد به آن اینورتر منبع ولتاژ (VSI)‌گویند و اگر ورودی آن منبع جریان DC باشد به آن اینورتر منبع جریان (CSI) می گویند. که CSI برای توانهای بسیار بالا کاربرد دارد. در اینجا اینورتر مورد نظر، از نوع VSI  می باشد

VSI در واقع به دو نوع اینورتر تکفاز و اینورتر سه فاز تقسیم می گردد. که اینورتر تکفاز  مــی بایست بار AC تکفاز با یک کیفیت توان بالا و هارمونیک پایین را تأمین نماید

مدولاسیون پهنای پالس (PWM) ‍:

تکنیک مدولاسیون پهنای باند (PWM)، یک روش موثر برای کنترل فرکانس و دامنه ولتاژ خروجی منحنی باشد. شکلهای کنترلی PWM مختلف که در اینجا بررسی می گردد اصولاً به دو دسته تقسیم می گردد، یکی PWM بر اساس حامل می باشد و دیگری PWM فضای برداری می باشد که PWM فضای برداری برای سه فاز مورد استفاده است که مورد بحث این پروژه نیست. در اینجا PWM بر اساس حامل برای دستگاههای تکفاز مورد بررسی قرار      می گیرد

جهت تولید یک ولتاژ سینوسی در فرکانس مشخص مثلاً  f₁، یک سیگنال کنترل سینوسی V_control در فرکانس مورد نظر (f₁) با یک موج مثلثی (V_carrier) مقایسه می گردد شکل 2-1 در هر نقطه مشترک، یک گذر در شکل موج PWM با توجه به شکل 2-1 ظاهر می گردد. وقتی V_contro1 بزرگتر از V_carrier باشد خروجی PWM مثبت می شود و و قتی کوچکتر از V_carrier باشد شکل موج PWM منفی خواهد شد. فرکانس ولتاژ حامل (V_carrier) در واقع فرکانس سوئیچ (f_s) اینورتر را بیان می کند. (f_s)، اندیس مدولاسیون را برای این سیستم داریم

 که در این رابطه V_contro1 در ماکزیمم دامنه سیگنال کنترلی قرار می گیرد، در حالیکه V_tri‌مقدار ماکزیمم سیگنال و مثلثی (حامل) می باشد. همچنین نرخ مدولاسیون فرکانسی بصورت زیر تعریف می گردد

m_f در واقع نرخ بین فرکانس حامل و سوئیچینگ می باشد؛ جزء اصلی ولتاژ خروجی (V_out) نیم پل، دارای مشخصه معادله زیر و منطقه مدولاسیون خطی می باشد

V_out=m_i.V_d       m_i1

این معادله نشان می دهد که نتیجه مورد نظر که دامنه می باشد بطور خطی با اندیس مدولاسیون نسبت مستقیم دارد. مقدار m_i از صفر تا 1 را می توان بعنوان محدوده کنترل خطی سیگنال حامل سینوسی PWM در خروجی تعریف کرد

اشکال مختلف روش سوئیچینگ PWM :

تا به حال با مفاهیم مبدل توان DC به AC و مدولاسیون PWM آشنا شدیم. در کاربردهای تکفاز آنچه بطور خاص مورد نظر می باشد ولتاژ خروجی است که به بار منتقل می شود. همانطور که قبلا دیده شد، ولتاژ خروجی، اختلاف بین دو پایه A و B از پل ترانزیستوری    می باشد. نکته دیگری که مد نظر است مقدار THD (Total Harmonic Disturtion)   می باشد که باید تا حدامکان مقدار کمی داشته باشد

مدولاسیون PWm دو قطبی :

سوئیچینگ PWM دو قطبی در واقع یک شمای سوئیچینگ کلاسیک می باشد که برای اینورتر تکفاز بکار می رود. جفت ترانزیستور (T₄, T₁) و (T₃, T₂) در شکل 1-1 روی لنگه های مختلف پل بطور همزمان روشن و خاموش می گردند. ولتاژ خروجی در این حالت بصورت دو قطبی (مثبت و منفی) می گردد

مدولاسیون PWM تک قطبی :

برای دریافت اینجا کلیک کنید