مبدل يکسو ساز ac-dc، ولتاژ ac شبکه را به ولتاژdc جهت تغذيه مدار تبديل مي کند. منبع ولتاژ با سلف L شارژ مي شود وکليدهاي Ss، S1،S2 تا Sn با يک منبع جريان معادل مي شوند. ميزان جريان با توجه به ميزان انرژي ذخيره شده سلف در حالت شارژ بدست مي آيد که با کنترل آن يک ضريب کار مطلوب براي کليد SS داريم. يک ديود هرزگرد D بين سلف و کليد وصل مي شود که توسط جريان به طور کامل در حالت هدايت قرار مي گيرد و توسط حلقه جريان، مقدار جريان ثابت مي ماند که منجر به خاموش شدن کليد SS مي شود. کليدهاي S1, S2…, Sn به يک سري خازن و ديود متصل هستند که مجموعه اي از کليد – ديود – خازن را تشکيل مي دهند. با اضافه شدن منبع ولتاژ به مجموعه کليد – ديود – خازن مي توان توليد ولتاژ بالاي دلخواه را در خروجي انتظار داشت. جريان القايي تا وقتي که مجموعه کليد ها وصل هستند در مدار جريان دارد. به محض اين که کليدها قطع شدند جريان القايي در خازن ها توسط ديودها جاري مي شود.
sL ss
D1 L
R2L R1L CL C1 S1 D cin Vac
شکل (3-2) منبع توان پالسي پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی با یک مجموعه کليد- ديود- خازن
D1 L
SL C1 S1 D ss cin Vac
C2 D2
R2L R1L CL S2
شکل (3-3) منبع توان پالسي پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی با دو مجموعه کليد- ديود- خازن
انرژي دريافتي از منبع جريان در خازن ها به شکل يک ولتاژ ذخيره مي شود. در اغلب موارد، بار مورد استفاده درمنابع توان پالسي پلاسما (که خاصیت اهمی و خازني دارد) را می توان با يک خازن( CLoad) ، يک کليد ( SLoad) و دو مقاومت (R1Load & R2Load ) مدل کرد. خازن معادل، نشان دهنده خاصيت خازني بارها و کليد ( SLoad)، جهت نمایش کلید زني صورت گرفته بین مقاومت هاي کوچک و بزرگ (R1Load & R2Load) است که براي شبيه سازي پديده شکست در منابع توان پالسي پلاسما نیز مفيد و ضروري است. شکل های (3-2) و (3-3) به ترتیب يک منبع توان پالسي پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی را با یک و دو مجموعه کليد- ديود – خازن به صورت یک و دو طبقه نشان داده است. بنابراین توپولوژي را مي توان تا چند طبقه توسعه و ارتقا داد.
2.2.3 حالت هاي کليد زني توپولوژي پيشنهادي
اصول کلی حالت های کلید زنی توپولوژی پیشنهادی، با توجه به آرایش ساده و تعداد مجموعه کلید – دیود- خازن در حالت یک طبقه، مشابه حالت دو طبقه است. لذا با در نظر گرفتن حالت هاي کليدزني توپولوژي پیشنهادی در حالت دو طبقه، مي توان آن را در دو گروه عمده(شرح حالت های کلیدزنی و تحلیل مداری آن) بررسي کرد. شکل (3-4) مدل کردن اجزای توپولوژی پیشنهادی را در حالت دو طبقه به صورت يک منبع جريان و يک منبع ولتاژ جهت تحلیل مداری توپولوژی نشان می دهد.
D1 L
SL C1 S1 D ss cin Vac
C2 D2
R2L R1L CL S2
مدل سازی بار پلاسما مدل سازی منبع ولتاژ مدل سازی منبع جریان
شکل(3-4) مدل سازی توپولوژی پیشنهادی جهت تحلیل حالات کلیدزنی در منبع توان پالسی پلاسما
الف) اولين حالت: شارژ شدن سلف (SS: ON,S1: ON, S2: ON )
شکل (3-5)، اولین حالت کلیدزنی توپولوژی پیشنهادی را نشان می دهد. که در اين حالت کليدزني، همه کليدهاي منبع جريان مدل شده در حالت وصل مي باشند، تا وقتي که کليدهاي SS, S1 , S2 وصل هستند جريان سلف افزايش مي يابد. بنابراين ولتاژ ورودي (Vin) در دو سر سلف مي افتد و زمان شارژ سلف از روابط (3-1) و (3-2) محاسبه مي شود :
(3-1)
(3-2)
اگر فرض شود که سلف داراي جريان شارژ اوليه نباشد بنابراين رابطه (3-3) صدق مي کند.
(3-3)
D1 L
SL C1 S1 D ss Vin
C2 D2
R2L R1L CL S2
شکل(3-5) حالت کلیدزنی شارژ شدن سلف در توپولوژی پیشنهادی
ب) دومين حالت : عبور جريان سلفی (SS: OFF, S1: ON, S2: ON )
در اين حالت به محض اين که جريان سلفي با مقدار معيني در مدار جاري شود، سيستم کنترلی منبع جریان غيرفعال مي شود. بنابراين در اين توپولوژي، منبع جريان معادل کليد SS و منبع ولتاژ ورودي(Vin) از بقيه مدار جدا مي شود و ديود هرزگردD، در حالت هدايت قرار مي گيرد که منجر به عبور جريان از کليدهاي S1 & S2 مي شود. شکل (3-6) اين حالت کلیدزنی را نشان داده است. افت ولتاژ کم کليدها و ديودها منجرمي شود که دشارژ سلف در حد متوسط باشد. با توجه به اين که ولتاژ سلفی زياد نيست ومقدار آن از رابطه (3-4 ) محاسبه مي شود.
D1 L
SL C1 S1 D ss Vin
C2 D2
R2L R1L CL S2

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

شکل(3-6) حالت کلیدزنی عبور جریان سلفی در توپولوژی پیشنهادی
(3-4)
با ثابت شدن جریان سلفی، می توان اثر دشارژ سلفي را درمنبع توان پالسی پلاسما ناديده گرفت. بنابراین جریان در سلف به صورت انرژی ذخيره مي شود. درمرحله بعدي این انرژی، به بار سیستم تزریق می شود و بار را تحریک می کند. اين حالت کليدزني در توپولوژی پیشنهادی الزامي است زيرا که اين حالت، منجر به حداقل رسيدن تلفات رسانايي منبع توان پالسی پلاسما مي شود. ناديده گرفتن اين حالت کليدزني در توپولوژی، به منظور اجتناب از تلفات رسانايي، در واقع از بين بردن قابليت اطمينان و پايداري و ايمني موردنياز سيستم است. درمدت زمان کليد زني، سلف از منبع ولتاژ ورودی توسط کليد خاموش SS جدا مي شود. هم چنين در هنگام توان تحويلي بار احتمال قطع ولتاژ ورودي نيز وجود دارد. بنابراين اگر جرقه اي در طرف بار اتفاق بيافتد، اتلاف مقدار زيادي از انرژي از طريق منبع ولتاژ ورودي دور از ذهن نيست.
ج) حالت سوم : شارژ همزمان خازن ها (SS:OFF, S1: OFF, S2: OFF)
در اين حالت کليد زني، جريان سلفي از خازن ها عبور مي کند که منجر به شارژ خازن ها مي شود. که شکل (3-7) اين حالت کلیدزنی را نشان داده است. وقتي که کليدهاي S1 & S2 قطع باشند جريان سلفي به خازن ها پمپاژ مي شود که منجر به شارژ آنها تا يک مدت زمان معيني که توسط بار تعيين مي شود، صورت مي پذيرد.که مقدار آن را مي توان از رابطه (3-5) بدست آورد:
(3- 5)
D1 L
SL C1 S1 D ss Vin
C2 D2
R2L R1L CL S2
شکل(3-7) حالت کلیدزنی شارژ همزمان خازن ها در توپولوژی پیشنهادی
در اين حالت کلیدزنی، مقاومت ويژه اي از بار به طور قابل ملاحظه اي کاهش مي يابد. با توجه به این که يک توده پلاسما را مي توان به صورت بار کاهنده ای در منابع توان پالسی در نظر گرفت، بنابراین آن را می توان از ترکیبی با مقاومت هاي RL1و RL2به همراه کليد SL که در شکل (3-8) نشان داده شده، مدل کرد.
D1 L
SL C1 S1 D ss Vin
C2 D2
R2L R1L CL S2
شکل(3-8) حالت تامین بار در توپولوژی پیشنهادی
در اين حالت کلیدزنی، انرژي موردنياز از طريق منبع جريان و ولتاژ مدل شده به بار تحويل داده مي شود. مجموعه خازن و سلف، نسبت به انرژي ذخيره شده شان دشارژ مي شوند. يک بار ديگر در اين حالت کلیدزنی، فرآيند تامين و تحريک بار به اتمام مي رسد. بنابراین در حالت تامين و تغذيه بار، سلف می تواند مجددا شارژ شود.
د) حالت چهارم : شارژ جداگانه خازن ها ( (SS: OFF, S1: ON, S2: OFF
در اين حالت کلیدزنی، وقتي که مجموعه کليدهای مدار قطع و وصل شوند، شارژ خازن ها با توالي مناسبی انجام می گیرد. همان طور که در شکل (3-9) مشاهده مي کنيد، در اين حالت کليد S2 قطع است در حالي که کليد S1 روشن است خازن C2 از طريق D2 به طورکامل شارژ مي شود. راه حل دست يابي به شارژ و ذخيره سازي مداوم ولتاژ در خازن ها اين است که يک سطح ولتاژاصلي براي بار در نظر گرفته شود. در مدل ارائه شده، خازن C2 مسئول انجام اين کار مي باشد و خازن هاي ديگر نيز در صورت وجود شوک ولتاژي مطلوب به آن اختصاص داده مي شوند.
D1 L
SL C1 S1 D ss Vin
C2 D2
R2L R1L CL S2
شکل(3-9) حالت کلیدزنی شارژ جداگانه خازن ها در توپولوژي پيشنهادي
3.2.3 تحليل مداري توپولوژي پيشنهادي
ولتاژ اشتراکي خازن ها در حالت های کلیدزنی متفاوت است که مي توان آن را از روش هاي زير مقدار آن را بدست آورد :

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

الف) تحليل محاسباتي حالت شارژ جداگانه خازن ها
وقتي که کليدها ي S1و2S به طور جداگانه قطع و وصل مي شوند، شارژ اوليه خازن C2 انجام مي پذيرد هم چنين ولتاژ اصلي در معادله زير با Vf نشان داده شده است. وقتي که خازن C2 شارژ مي شود، حالت چهارم کليد زني اتفاق مي افتدکه ولتاژ خازن ها از روابط (3-6) و(3-7) محاسبه مي شود و وضعيت کليدها عبارتند از : (SS:OFF,S1:ON, S2:OFF, SL:OFF)
(3-6)
(3-7)
ب) تحليل محاسباتي حالت شارژ همزمان خازن ها
وقتي که کليدهاي S1و2S قطع باشند، حالت سوم کليدزني اتفاق مي افتد که ولتاژ اشتراکي خازن ها از روابط (3-8) و (9-9) بدست مي آيد و وضعيت کليدزني عبارتند از: (SS:OFF, S1:OFF, S2:OFF, SL:OFF)
(3-8)
(3-9)
ج) تحليل محاسباتي حالت شارژ منفي خازن ها
باید توجه داشت که ولتاژخروجي Vout، سطح ولتاژی موردنیاز براي تغییرات ناگهاني بار مي باشد. وقتي که خازن ها دشارژ مي شوند، خازن ها براي توليد dv/dt اختصاص داده مي شوند. هنگامي که خازنC1 کاملا دشارژ می شود، ولتاژ اصلي يک ولتاژ منفي به خازن اختصاص می دهد. در حالی که خازنC2 هنوز در حال تحويل انرژي به بار مي باشد، خازن C1 به طور منفي شارژ مي شود. مقدار ولتاژ خازن ها در این حالت، از روابط (3-10) و (3-11) محاسبه مي شود و وضعيت کليدها عبارتند از :
(SS:OFF, S1:OFF, S2:OFF, SL:ON)
(3-10)
(3- 11)
د) تحليل محاسباتي حالت خاص
زماني که در توپولوژي پيشنهادي، ظرفيت خازن ها يکسان باشد (C1 = C2 )، ولتاژ خازن ها با توجه به حالات فوق از روابط زير محاسبه مي شود :
* حالت شارژ جداگانه خازن ها: ولتاژ خازن ها از روابط (3-12) و (3-13) بدست مي آيد.
(3- 12)
(3-13)
** حالت شارژ همزمان خازن ها : ولتاژ خازن ها از روابط (3- 14) و(3- 15) بدست مي آيد.
(3-14)
(3- 15)
*** حالت شارژ منفي خازن ها: ولتاژ خازن ها از روابط (3-16) و(3-17) بدست مي آيد.
(3-16)
(3- 17)
حالت کليدزني جداگانه در مقايسه با کليدزني همزمان در مواردي مزيت و برتري دارد. در اين روش يک سطح ولتاژ اصلي DC که تقريبا ثابت است، توليد مي شود که براي ذخيره انرژی بخشي از فرآيند تامين و تغذيه بار و افزايش فرکانس منبع توان پالسي پلاسما مفيد است .

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید