ندارد

سنگین
/
فشرده

متوسط

توپولوژی مبتنی برتقویت کننده ولتاژ

۳

دارد

کم

زیاد

زیاد

زیاد

کم

ندارد

/ سبک
فشرده

کم

توپولوژی مولد پالس
مبتنی بر اینورتر

۴

۳-۱ مفهوم اصلی توان پالسی در مبدل بوک بوست مثبت
کنترل جریان یک مهارت بسیار مهم است که می تواند راندمان سیستم های منابع تغذیه را بهبود ببخشد. از طرف دیگر این سیستم ‌های توان پالسی نیازمند سوئیچ های ولتاژ بسیار بالا برای مسدود کردن ولتاژ می باشند و سوئیچ های توان بالا برای استفاده سوئیچینگ زمانی بسیار محدود می باشند. تکنولوژی سوئیچ های مورد استفاده برای تولید توان پالسی با توجه به توسعه دستگاه های نیمه هادی قدرت در چند دهه گذشته متفاوت بوده است. تریستور، IGBT وMOSFET و غیره بعضی از این سوئیچ هایی هستند که عمدتاٌ به عنوان سوئیچ های نیمه هادی حالت جامد^[۲۹] طبقه بندی شده اند.[۲۴و۲۵] از آنجا که کاربرد های توان پالسی برای dv/dt بالا مطالبه می شود، سوئیچ‌ هایی با سوئیچینگ‌ بالا نقش مهمی درتوپولوژی منبع توان پالسی ایفا می کنند[۲۶].

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

اکثر کاربرد های توان پالسی خاصیت مقاومتی- خازنی دارند[۲۷]. بنابراین یک توپولوژی منبع جریان به عنوان جایگزین مناسب به نظر می رسد. با توجه به این موضوع یک ترکیب از منابع جریان و ولتاژ به منظور گسترش مفهوم اولیه تولید پالس ولتاژ بالا با سوئیچ های ولتاژ پایین در نظر گرفته شده است. مدار رسم شده در شکل (۳-۱) با یک آرایش کلی از توپولوژی مطرح شده نشان می دهد. سوئیچ های ولتاژ متوسط و دیود ها که در میان دو منبع قرار دارند، برای انتقال انرژی استفاده می شوند. در این آرایش، سلف و خازن‌ها می‌توانند به عنوان منابع جریانی و ولتاژی فرض شوند[۲۸].

شکل(۳-۱): آرایش کلی مفهوم پیشنهادی[۳۴]
۳-۲ آرایش و آنالیزها توپولوژی
۳-۲-۱ آرایش کلی
توپولوژی که در این تحقیق، بر پایه مفهوم بوک بوست مثبت ارائه شده است. شمای کلی این توپولوژی در شکل (۳-۲) نشان داده شده است. یک مبدل یکسوساز برای تغذیه مدار در نظر گرفته شده است. منبع ولتاژ از طریق سوئیچ های S_s سلفL₁ را شارژ می کند و با بهره گرفتن از سوئیچ S₁ و S₂ و … S_n یک منبع جریان ایجاد می کند سطح جریان ذخیره شده در سلف در هنگام شارژ شدن می توان از طریق سیکل مناسب S_s کنترل شود. یک دیود هرزگرد D که بین سوئیچ و سلف متصل شده است، جریان را در جهت فراهم کردن یک حلقه جریان هدایت می کند که مقدار جریان را ثابت نگه می دارد. به محض اینکه سوئیچ ها خاموش شوند، جریان سلف به داخل خازن ها از طریق دیود ها هدایت می شوند. انرژی دریافت شده از منبع جریان در خازن ها به شکل ولتاژ ذخیره می شوند. در اغلب موارد، بار مورد استفاده درمنابع توان پالسی پلاسما (که خاصیت اهمی و خازنی دارد) را می توان با یک خازن C_load، یک کلید S_load و دو مقاومت R_1load و R_2load مدل کرد. خازن معادل، نشان دهنده خاصیت خازنی بارها و کلید S_load ، جهت نمایش سوئیچ زنی صورت گرفته بین مقاومت های کوچک و بزرگ است که برای شبیه سازی پدیده شکست در منابع توان پالسی پلاسما نیز مفید و ضروری است. ساختار توپولوژی با جزئیات کامل در شکل(۳-۲) نمایش داده شده است[۲۹].
شکل (۳-۲): آرایش منبع تغذیه با چند سوئیچ
در این فصل یک آرایش دوتایی که در شکل (۳-۳) نشان داده شده به عنوان توپولوژی پایه مطرح شده است که به طور مفصل مورد تجزیه تحلیل قرار می گیرد. این توپولوژی را می تواند برای آرایش چند طبقه مورد توسعه و ارتقاء داد.
شکل (۳-۳): منبع تغذیه با دو سوئیچ و بار غیر خطی
۳-۲-۲ حالت های سوئیچینگ توپولوژی
حالت های اجرایی این توپولوژی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. مراحل شارژ سلف که در شکل های (۳-۴) و (۳-۵) نشان داده شده و اشکال (۳-۶) و (۳-۷) خود به دو مقوله منبع جریان و منبع ولتاژ دسته بندی شده اند.
شکل(۳-۴): حالت سوئیچینگ منبع تغذیه پیشنهادی، شارژ سلف در این مدار
شکل(۳-۵): حالت سوئیچینگ منبع تغذیه پیشنهادی، گردش جریان سلف
شکل(۳-۶): حالت سوئیچینگ منبع تغذیه پیشنهادی شارژ خازن
شکل(۳-۷): حالت سوئیچینگ منبع تغذیه پیشنهادی تامین بار
۳-۲-۲-۱ حالت اول: شارژ کردن سلف (روشن: S_s و روشن: S₁ و روشن: S₂)
شکل(۳-۵)، اولین حالت سوئیچینگ توپولوژی را نشان می دهد. که در این حالت سوئیچینگ، همه سوئیچ ها در حالت وصل می باشند، تا وقتی که کلیدهای S₂ و S₁ و S_s وصل هستند جریان سلف افزایش می یابد. بنابراین ولتاژ ورودی (V_in) در دو سر سلف قرار می گیرد و زمان شارژ سلف از روابط (۳-۱) و (۳-۲) محاسبه می شود.
(۳-۱)
(۳-۲)
اگر فرض شود که جریان اولیه سلف صفر باشد بنابراین رابطه (۳-۳) صدق می کند.
(۳-۳)
۳-۲-۲-۲ حالت دوم: گردش جریان سلف (خاموش: S_s: روشن: S₁ ، روشن: S₂)
زمانی که جریان سلف به مقدار و حد کافی رسید، سیستم کنترل گر منبع جریان S_s را غیر فعال کرده و منبع ولتاژ ورودی V_in، را از بقیه مدار قطع می سازد. از این رو دیود هرز گردد، D در حالت هدایت قرار می گیرد و به جریان سلف اجازه می دهد تا در مسیر S₂ و S₁ به گردش درآید. در این حالت که در شکل (۳-۵) نشان داده شده است. افت ولتاژ کمی بر روی دیود و سویئچ ها منجر می شود که دشارژ سلف در حد متوسظ می باشد. با توجه به این که ولتاژ سلفی زیاد نیست و مقدار آن از رابطه (۳-۴) محاسبه می شود.
(۳-۴)
با ثابت شدن جریان سلفی، می توان اثر دشارژ سلفی را درمنبع توان پالسی پلاسما نادیده گرفت. بنابراین جریان در سلف به صورت انرژی ذخیره می شود. درمرحله بعدی این انرژی، به بار سیستم تزریق می شود و بار را تحریک می کند. این حالت کلیدزنی در توپولوژی الزامی است زیرا که این حالت، منجر به حداقل رسیدن تلفات رسانایی منبع توان پالسی پلاسما می شود. نادیده گرفتن این حالت سوئیچینگ در توپولوژی، به منظور اجتناب از تلفات رسانایی، در واقع از بین بردن قابلیت اطمینان و پایداری و ایمنی مورد نیاز سیستم است. درمدت زمان کلید زنی، سلف از منبع ولتاژ ورودی توسط کلید خاموش S_S جدا می شود. هم چنین در هنگام توان تحویلی بار احتمال قطع ولتاژ ورودی نیز وجود دارد. بنابراین اگر جرقه ای در طرف بار اتفاق بیافتد، اتلاف مقدار زیادی از انرژی از طریق منبع ولتاژ ورودی دور از ذهن نیست.
۳-۲-۲-۳ حالت سوم: شارژ: خازن (روشن: S_s: روشن: S₁ ، روشن: S₂)