افزايش راندمان و قابليت اطمينان، از مولفه هاي کلیدی است که در هنگام طراحي يک منبع توان پالسي پلاسما بايد در نظر داشت. براي دست يابي به این مهم، ابتدا بايد مقدار انرژي ذخيره شده را با توجه به نوع توپولوژي، بار و الگوريتم کنترلي طراحي شده، بررسي و محاسبه کرد. در خروجي توپولوژي پیشنهادی، تعداد مشخصي از مجموعه کليد – ديود – خازن با اتصال متوالی (به صورت یک یا دو طبقه) به منظور تبادل انرژي ذخیره شده در منبع توان پالسی پلاسما با توجه به نوع ولتاژ و تلفات توان با مقدار ولتاژي مناسب طراحي شده است. بخش اصلي توپولوژي پیشنهادی، استفاده از روش کنترلی منبع ولتاژ می باشدکه از مزيت هاي روش کنترلی منبع ولتاژ این است که مي توان با افزايش سطح حداقل ولتاژ (Vmin)، اتصال تعداد بيشتري ديود را به اين مجموعه امکان پذير ساخت. هم چنین می توان روش هاي تحریک و تامین بار منابع توان پالسي پلاسما را در ولتاژهاي بالاتر ارتقا داد.
فصل بعدي با شبيه سازي آیتم های اصلی مورد بحث توپولوژی پیشنهادی( آرایش توپولوژی و…) در نرم افزار MATLAB/SIMULINK و تحليل نتايج بدست آمده، کارايي و قابليت اجرا بودن اين توپولوژي را به اثبات رسيده است که بهبود راندمان و قابليت اطمينان منبع توان پالسي از مزاياي کاربردي و مهم آن است.
فصل چهارم
شبيه سازي توپولوژي پيشنهادي مبتني بر مبدل باک – بوست مثبت براي منابع توان پالسي مورد استفاده در پلاسما
1.4 مقدمه
از ويژگي هاي بارز منابع توان پالسي پلاسما جهت افزايش راندمان و قابليت اطمينان آن، پيچيدگي ها و ريزه کاري آن است. با توجه به مباحث فصل سوم، اين تحقيق يک توپولوژي جديد مبتني بر مبدل باک– بوست مثبت براي منابع توان پالسي پلاسما پيشنهاد مي دهد. در این فصل، ابتدا توپولوژی پیشنهادی، بر مبنای مبدل باک– بوست مثبت با در نظر گرفتن کلیه حالات کلیدزنی آن و روش کنترلی منبع ولتاژ به صورت اتصال متوالی با یک یا دو مجموعه کلید- دیود- خازن طراحی و شبیه سازی می شود و سپس مقدار انرژي ذخيره شده در المان های اصلی مدار را می توان با توجه به نوع توپولوژي، بار و الگوريتم کنترلي طراحي شده، شبیه سازی و محاسبه کرد. در انتهای فصل، نتایج شبیه سازی در روند افزایش راندمان و قابلیت اطمینان منبع توان پالسی پلاسما به صورت جدول مقایسه ای ارائه خواهد شد.
2.4 روند شبيه سازي توپولوژي پيشنهادي براي منبع توان پالسي پلاسما
منبع توان پالسی پلاسما مبتنی بر توپولوژی مبدل باک – بوست مثبت با يک منبع ولتاژ یا جریان مدل شده که براي انتقال انرژي ذخیره شده سلفی یا خازنی به بار مي باشد، طراحي شده است. استراتژي کنترلي منبع ولتاژ براي برآورد کردن تمامي اهداف مورد نظر طراحي شده است. هدف از ارائه اين توپولوژي، توليد dv/dt بالا، کنترل سطح جريان و ولتاژ جهت تخمین بهینه مقدار تلفات و انرژی ذخیره شده و افزایش راندمان و قابلیت اطمینان، صرف نظر از سرعت کليد زني کليد هاي قدرت منبع توان پالسي براي انتقال انرژي کافي در کاربردهاي مختلف پلاسما است. با توجه به ترسيم فلوچارت تحليلي از روش کنترلي منبع ولتاژ مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی، ابتدا مقادیر المان ها و مولفه های اصلی توپولوژی پیشنهادی ارائه می شود و در ادامه، روند مدل سازی بار پلاسما و آرایش های متفاوت توپولوژی جهت دست يابي به روش هاي بهينه افزايش قابليت اطمينان و راندمان، در نرم افزار MATLAB/SIMULINK شبيه سازي مي شود.

سایت ما حاوی پایان نامه های زیادی است – می توانید جستجو کنید :

1.2.4 تعيين مقادير مولفه و المان های اصلی توپولوژی پيشنهادی
براي شبيه سازي مدار توپولوژي پیشنهادی مبتني بر مبدل باک – بوست مثبت در محيط نرم افزار MATLAB/SIMULINK، ابتدا بايد مقادير دقيق و تجربي مولفه و المان هاي اصلی مدار شبيه سازي شده را در اختيار داشت که مقادير مدار آن در جدول (4-1) آورده شده است.
جدول (4-1)مقاديرمولفه و المان های اصلی منبع توان پالسي پلاسما مبتني بر توپولوژي پيشنهادي
رديف
مولفه مدار
مقدار
رديف
المان مدار
مقدار
1
ولتاژ ورودي (Vin)
200 (V)
7
سلف (L)
0.6 mH
2
حداکثر ولتاژ مدار (Vmax)
500(v)
8
خازن (C1)
10 nF
3
حداقل ولتاژ مدار (Vmin)
100 (V)
9
خازن(C2)
100 nF
4
ولتاژ تحريک (Vf)
300(V)
10
خازن بار(CL)
1 nF
5
حداکثرجريان مدار(Imax)
30 (A)
11
مقاومت بار(RL1)
10 MΩ
6
فرکانس سيستم (fs)
50(Hz)
12
مقاومت بار(RL2)
10 Ω
2.2.4 روش مدل سازی بار در توپولوژی پيشنهادی
روش مدل سازی بار، برای تمام آرایش های مداری توپولوژی پیشنهادی، با اتصال متوالی مجموعه کلید- دیود- خازن به صورت یک یا دو طبقه به کار برده می شود. در توپولوژی پیشنهادی، کليد بار(SL) وصل است تا وقتي که مقدار ولتاژ خروجي به سطح ثابت و مشخصي برسد. مرحله دشارژ را در قسمت انتهايي فلوچارت کنترلي منبع ولتاژ پیشنهادی قرار مي دهيم که روشي موثری براي نمايش و تحليل فعل و انفعالات بار پلاسمایی در منبع توان پالسي مي باشد. با توجه به این که مسير عبوری جريان سلفي به ديودهاي D و D1ختم مي شود، ولتاژ تحمل ديودهاي D، D1، D2 بايد زياد باشد. مقدار حداکثر ولتاژ (Vmax) با توجه به ولتاژ تحمل خازن ها و ديودها انتخاب مي شود که تقريبا 20 درصد بيشتر از سطح ولتاژ اصلی سيستم پلاسما است. در اين حالت، با اختصاص ولتاژ شکست در يک محدوده مناسب براي ديود هاي D، D1، D2 ، مي توان از آنها در ولتاژهاي بالاتر استفاده نمود.
همان طور که شکل (4-1) نشان داده است براي مدل سازي يک بار پلاسما، يک خازن کوچک(CL) به صورت موازي به يک مقاومت بار (RL1) بزرگ (10مگا اهم) متصل شده است. در حالي که هر دو به يک مقاومت کوچک از طريق يک کليد متصل مي شوند. به منظور شبيه سازي واکنش هاي انجام گرفته در يک بار پلاسما کليد بار مکررا قطع و وصل مي شود. با بررسي اين حالت در منابع توان پالسي پلاسما مي توان اين گونه تحليل نمود که در حالت وصل بودن کليد بار، مقاومت بار کاهش شديدي مي يابد و اين حالت وقتي که کليد بار قطع مي شود، از بين مي رود.
3.2.4 شبيه سازي توپولوژی پيشنهادی در حالت يک طبقه
با توجه به اين که يکي از فرضيات مورد بحث در معرفي توپولوژي پيشنهادي در فصل سوم، استفاده از اتصال متوالی در منبع توان پالسي پلاسما بوده، بنابراين ابتدا، توپولوژي پيشنهادي را براي يک مجموعه کليد – ديود – خازن به صورت يک طبقه در نظر مي گيريم. شکل (4-1) مدار شبيه سازي شده توپولوژی را در محيط نرم افزار MATLAB/SIMULINK نشان مي دهد. روش کنترلي مورد استفاده برای منبع توان پالسی پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی با اتصال متوالی یک طبقه، کنترل منبع ولتاژ است که به عنوان يک روش کنترلي کارآمد، انعطاف پذير و داراي قابليت اطمينان بالا براي کاربردهاي پلاسما مي باشد. شکل (4-2) مدل شبيه سازي شده اين روش کنترلي را نشان مي دهد. شکل های (4-3) و(4-4) نتايج شبيه سازي مولفه هاي مدار توپولوژی پیشنهادی را در این حالت نشان داده است.
شکل (4-1) شبيه سازي منبع توان پالسي پلاسما مبتني بر توپولوژي پيشنهادي – يک طبقه
با بررسي نتايج به دست آمده مي توان دريافت که کاهش تلفات توان با جريان کنترل شده از طريق بار و توليد سطوح ولتاژي مختلف (dv/dt ) با توجه به عملکرد کليدزني منبع توان پالسي پلاسما امکان پذير است .
شکل (4-2) شبيه سازي روش کنترلي منبع ولتاژ در توپولوژي پيشنهادي
(الف)
(ب)
شکل(4-3) مولفه ولتاژ توپولوژي پيشنهادي درحالت يک طبقه (الف) کليد Ss (ب) کليد S1
شکل(4-4) مولفه جريان کليد بارSL توپولوژي پيشنهادي درحالت يک طبقه
4.2.4 شبيه سازي توپولوژی پيشنهادی در حالت دوطبقه

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

به منظور دست يابي به اهداف مورد نظر اين پایان نامه، شبيه سازي هاي متعددي در شرايط مختلف انجام مي شود. نتايج شبیه سازی در اين بخش براي یک منبع توان پالسي پلاسما مبتني بر مبدل باک- بوست مثبت دو طبقه (دو مجموعه کليد– ديود- خازن) با استراتژي کنترلي منبع ولتاژ که شامل دو سناريوي کليدزني متفاوت است (همزمان وجداگانه)، ارائه مي شود. با مطالعه عملکرد اين توپولوژي در حالت هاي مختلف کلیدزنی که طيف گسترده اي از مولفه های کلیدی منبع توان پالسي پلاسما را در بر مي گيرد، در می یابیم که با افزایش طبقات در منابع توان پالسی پلاسما با اتصال متوالی، روش های کنترلی پیچیده تر، تلفات کمتر و راندمان و قابلیت اطمینان نیز افزایش می یابد. استفاده از روش کنترلی منبع ولتاژ نسبت به روش کنترلی منبع جریان با توجه به افزایش راندمان و قابلیت اطمینان در این حالت، برتری دارد. شکل(4-5) مدار شبيه سازي شده این حالت را در محيط نرم افزار MATLAB/SIMULINK نشان مي دهد.
شکل (4-5) شبيه سازي منبع توان پالسي پلاسما مبتني بر توپولوژي پيشنهادي – دو طبقه
(الف)
(ب)
(ج)
شکل(4-6) مولفه ولتاژ توپولوژي پيشنهادي – دو طبقه در حالت کليد زني همزمان: (الف) خازنC1 یا کليد S1 (ب) خازنC2 یا کليد S2 (ج) کليد بارSL
در حالت کليد زني همزمان، تامین و تحریک بار با شارژ سلفی مدار، با عبور جريان تا حد 30 آمپر صورت مي گيرد. سپس کليد هاي S1 و S2، به طور همزمان قطع مي شوند که باعث عبور جريان سلفي از مجموعه خازني منبع توان پالسي پلاسما مي شود که منجر به تبادل انرژي بين سلف و خازن مدار می شود. مقدار dv/dt ايجاد شده متناسب با مقدار جريان سلفي و ظرفيت خازن معادل است و مقدار ولتاژ خروجي لينک dc و حداکثر ولتاژ ايجاد شده در هر خازن، 500 ولت است. شکل (4-6) نتايج شبيه سازي مولفه هاي مدار توپولوژی پیشنهادی را در حالت کلیدزنی همزمان نمايش مي دهد.با تحلیل نتایج شبیه سازی می توان دریافت که اين حالت (منحنی ولتاژ بار با شيب مناسبي در حال افزايش است) براي منبع توان پالسی با بار(پلاسمایی) مدل شده، بحراني است که منجر به حالت شکست بار می شود. بنابراين مقاومت بار را باید به طور قابل ملاحظه اي کاهش داد تا تبادل انرژي ذخيره شده در بار انجام پذیرد. شکل (4-7) نتايج شبيه سازي مولفه هاي اصلي مدار را در حالت کليدزني جداگانه نمايش داده است. (از شکل موج های ولتاژ خازن به علت شباهت با حالت کليدزني همزمان صرف نظر شده است).

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید