پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا

word
114
2 MB
32266
1392
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۱,۴۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا

    پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته برق قدرت

    چکیده

    توان پالسی عبارت است از انباشتگی انرژی پس از یک مدت زمانی نسبتا طولانی و آزاد کردن خیلی سریع انرژی می باشد. که این فرآیند به منظور افزایش توان لحظه ای سیستم می باشد. ویژگی این پالس، شامل سطح ولتاژ و زمان صعود بر اساس نیازهای بار تعیین شده است. بهبود راندمان و قابلیت اطمینان در منابع توان پالسی با توجه به کاربرد آن در پلاسما، ارتباط اساسی با مشخصات سیستم های توان پالسی دارد. اخیراً با توجه به استفاده متعدد از منابع توان پالسی در حوزه های صنعتی و هسته ای، تحقیقات و بررسی زیادی در زمینه استفاده بهینه فناوری توان پالسی در پلاسما صورت گرفته است. اما مطلبی که در این رابطه نیاز به بررسی دارد این است که از بین آرایش ها مختلف موجود برای مولد های پالس قدرت، کدامیک در این کاربرد ها دارای کارایی بیشتر بوده و برای تولید شکل موج های پالس قدرت مورد نظر مناسب تر می باشد. در این راستا در فصل اول این پروژه ابتدا مطالب کلی در رابطه با سیستم های قدرت پالسی بیان شده و توضیحات مختصری در ارتباط با کاربرد های این سیستم ها در صنایع گوناگون ذکر گردیده است. در فصل دوم آرایش ها مختلف موجود برای سیستم های قدرت پالسی با توجه به نوع شکل پالس موج تولیدی آنها مورد بررسی قرار گرفته شده است. در فصل سوم در دو مقاله معتبر در مورد تولید توان پالسی بالا با ایجاد منبع جریان و منبع ولتاژ می باشد، که این ساختار ها براساس مدار بوک بوست مثبت ارائه شده که منجر به نتایج بسیار مطلوبی شده است. و این توپولوژی به دلیل مشکلات ایجاد شده در مدار اعم از افزایش جریان سلف در توان های بالا و زمان شارژ بالای خازن ها، بهبود مدار فوق ذکر اجتناب ناپذیر است. در فصل چهارم با بیان توپولوژی اصلاح شده و بررسی عملکرد آن با استفاده از نرم افزار مطلب، نتایج عملکرد سیستم مذکور مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق و همچنین پیشنهادات برای ادامه فعالیت های پژوهشی در فصل پنجم ارائه شده است.

    واژه های کلیدی: پلاسما، پالس قدرت، نرم افزار مطلب، بوک بوست مثبت

    مقدمه

    کاربرد روز افزون پالس های قدرت الکتریکی در زمینه های گوناگون نظیر شتاب دهنده های هسته ای و نظامی، تصفیه مایعات، شکل دهی و سخت کاری فلزات، تغذیۀ لیرزها و ... باعث توسعۀ منابع تغذیۀ ویژه ای به نام منابع تغذیه پالسی شده است. مفهوم کلی پالس قدرت در واقع انرژی است که به صورت ضربه ای یا به عبارت دیگر لحظه ای آزاد می شود. این نوع منابع که در سیستم های قدرت پالسی مورد استفاده قرار می گیرند، تولید پالس های ولتاژ فشار قوی را در بازه های زمانی بسیار کوتاه (نانو ثانیه، میکروثانیه و میلی ثانیه) بر عهده دارند.

    1-1 تاریخچۀ سیستم های قدرت پالسی

    سیستم های قدرت پالسی پیشرفته توسط جان کریستوفر مارتین[1] در تأسیسات تسلیحات آلدرمستون[2] انگلستان شکل گرفت. او یک دانشمند هیدرودینامیک بود که بخاطر عدم توانائی در خرید یک منبع رادیوگرافی اشعۀ x مناسب، برای تصویربرداری از پدیدۀ هیدرودینامیکی مورد نظرش، در رنج بود. در نتیجه، او یک نسل جدید از منابع رادیوگرافی را بر مبنای مولد های مارکس فشار قوی دارای کوپلاژ با خطوط با امپدانس کم و فواصل شتاب دهنده تک مرحله ای با کاتد سرد[3]، بنیان گذاشت که این کارکرد، سرآغاز تولد سیستم های قدرت پالسی پیشرفته بود. علم و فن آوری پالس قدرت بسرعت در ایالات متحده، اتحاد جماهیر شوروی سابق و روسیۀ کنونی، اروپا و آسیا گسترش یافت. پالس قدرت یک فن آوری با مزیت و کارآیی بالا می باشد که بخاطر بعضی کاربرد ها که نیاز به پالس با توان خیلی بزرگ برای یک بازۀ نسبتاً کوتاه دارند، گسترش یافته است. بار های نوعی مرسوم شامل دیود های تابش ذرات باردار، پلاسما های منفجر شونده و دیگر کاربرد های اولیه مربوط به صنایع دفاعی می باشند. هر چند امروزه بار ها می توانند هر یک از کاربرد های زیست محیطی موجود مانند نمونه های زیستی، آب شرب تغذیه کنندۀ مناطق شهری یا گاز های خارج شده ناشی از فرآیند های احتراق باشند. بطور خلاصه پالس قدرت تنها به منظور ایفای یک نقش مهم در صنایع دفاعی گسترش نیافته است، بلکه تبدیل یک فن آوری مهم و با ارزش در زمینه های زیست محیطی گردیده است[1]. بزرگترین سیستم های قدرت پالسی آنهایی هستند که در آزمایشگاه به منظور مطالعه فیزیک پلاسمای با چگالی انرژی بالا و معادلات حالت آن، مورد استفاده قرار می گیرند. آنها بطور معمول توان الکتریکی فراتر از ده ها تراوات تولید می کنند. نمونۀ این دسته از مولد ها، شتاب دهنده های Z در آزمایشگاه های ملی سندیا و ماشین اطلس[4] در آزمایشگاه ملی لاس آلامس[5] (که هم اکنون در سایت تست نوادا واقع شده است) می باشند. این سیستم های بزرگ به منظور تولید یک تک پالس توان بالا طراحی شده اند و پس از آن نیاز به مقداری سرویس قبل از تولید پالس بعدی خواهند داشت. 

  • فهرست و منابع پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا

    فهرست:

    فصل اول: بررسی سیستم های قدرت پالسی وکاربرد های آنها

    مقدمه

    1-1 تاریخچۀ سیستم های قدرت پالسی

    1-2 اصول کار

    1-3 اجزاء سیستمهای قدرت پالسی

    1-3-1 سیستم ذخیره ساز انرژی

    1-3-2 سیستم های شکل دهنده پالس

    1-3-3 کلیدها                                      

    1-3-3-1 کلیدهای با اتصال مایع

    1-3-3-2 کلیدهای اسپارک گپ

    1-3-3-3 کلید مقاومتی

    1-3-3-4 کلیدهای نیمه هادی

    1-4 کاربرد سیستم های قدرت پالسی

    1-4-1 کاربرد در زمینۀ میکرو ارگانیسم ها

    1-4-2 پالسهای الکتریکی فشار قوی در فرآیندهای غذایی

    1-4-3 کاربردها در زمینۀ ساخت مواد

    1-4-3-1 آبکاری توسط پالس

    1-4-3-2 آماده سازی چوب توسط پالس های لیزر

    1-4-4 خرد کردن صخره ها توسط پالس

    1-4-5 کاربرد ها در زمینۀ شیمیایی و مواد نفتی

    1-4-5-1 حذف امولاسیون های موجود در نفت خام توسط میدان های فشار قوی پالسی

    1-4-6 تصفیۀ آب و فاضلاب

    فصل دوم: بررسی انواع پالس های قدرت و مدارات مولد آنها

    مقدمه

    2-1 شبکه شکل دهنده پالس قدرت

    2-2 فشرده ساز پالس قدرت

    2-2-1 عملکرد کمپر سور های مغناطیسی سری

    2-2-2 کمپرسور های پالسی مغناطیسی موازی

    2-3 مولد مارکس

    2-4 مولد پالس رزونانسی

    2-5 مولد پالس دوبرابر کننده رزونانسی

    2-6 مدار چند برابر کننده ی ولتاژ

    2-6-1 چند برابر کننده ی ولتاژ مثبت

    فصل سوم: مبدل بوک بوست مثبت برای تولید ولتاژ بالای پالسی

    مقدمه

    3-1 مفهوم اصلی توان پالسی

    3-2 آرایش و آنالیزها توپولوژی

    3-2-1 آرایش کلی

    3-2-2 حالات روشن کردن

    3-2-2-1 حالت اول: شارژ کردن سلف (روشن: Ss و روشن: S1 و روشن: S2)

    3-2-2-2 حالت دوم: گردش جریان سلف (خاموش: Ss: روشن: S1 ، روشن: S2)

    3-2-2-3 حالت سوم: شارژ: خازن (روشن: Ss: روشن: S1 ، روشن: S2)

    3-2-2-4 حالت چهارم: شارژ جداگانه خازن ها(خاموش: S2 و خاموش: S1 و خاموش: Ss)

    3-3 آنالیز مدار

    3-3-1 استراتژی های کنترلی

    3-3-2 کنترل منبع جریان

    3-3-3 کنترل منبع ولتاژ

    3-3-4 کنترل نمونه بار

    3-4 نتایج و آنالیزهای شبیه سازی شده

    3-4-1 سوئیچینگ همزمان

    3-4-2 سوئیچینگ مجزا

    فصل چهارم: معرفی توپولوژی ارائه شده و نتایج شبیه سازی

    4-1 معرفی توپولوژی

    4-2 آرایش و آنالیز توپولوژی

    4-2-1 مرحله اول: ذخیره‌ سازی مبدل توان پالسی(شارژ سلف)

    4-2-2 مرحله دوم: انتقال انرژی مبدل توان پالسی(شارژ خازن)

    4-2-3 در مرحله سوم: تولید توان پالسی(شکست پلاسما)

    4-3 مکانیسم‌‌های کنترلی

    4-3-1 کنترل منبع جریان

    4-3-2 کنترل منبع ولتاژ

    4-3-3 کنترل نمونه بار

    4-4 آنالیز جریان و ولتاژ اعمال شده برروی ادوات نیمه هادی ها

    4-4-1 شارژ سلف (منبع جریان)

    4-4-2 شارژ خازن (منبع ولتاژ)

    4-4-3 شکست پلاسما

    4-5 نتایج و شبیه سازی

    4-5-1 جریان ها ذخیره شده در سلف ها

    4-5-2 ولتاژ ذخیره شده در خازن ها

    4-5-3 ولتاژ وجریان اعمال شده بر روی بار

    فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات

    5-1 نتیجه‌گیری

    5-2 ارائه پیشنهادات

    منابع

     

    منبع:

     

    ]1[.E. Schamiloglu, R. J. Barker, M.Gundersen, A. A. Neuber,”Scanning the Technology Modern Pulsed Power:Charlie Martin and Beyond” ,Proceeding of the IEEE, Vol. 92, No. 7 july 2004.

    ]2[.Pulsed Power Technology and Applications- Scandinavia, EPRI, Palo Alto, CA:1999

    [3].مفیدی بید گلی ع.،"طراحی و ساخت منابع تغذیه پالسی"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق، دانشگاه علم وصنعت ایران،1377.

    ]4[.J.C.Martin, “Nanosecond Pulse Techniques”,Proceeding of the IEEE, Vol.80,No. 6,june 1992

    ]5[.S. Roche, “Solid State Pulsed Power Systems”,Physique & industrie, 17rue de la rente Logerot, 21160 Marsannay la cote, FRANCE.

    ]6[. S. Humphries, Jr. “Principles of Charged Particle Acceeleration” ]on- line[,Available:http://ww w.fieldp.com/cpa/cpa.html.

    ]7[. M. P. J. Gaudreau, T. Hawkey, J. Petry, M. A. Kempkes, “A Solid State Pulsed Power System for Food Processing”,IEEE Pulsed Plasma Science, vol. 2, Jun. 2001

    ]8[.C.Schultheiss, H. J.Bluhm, H. G. Mayer,”Industrial- Scale Electroporation of Plant Material Using High Repetition Rate Marx Generators”,IEEE Pulsed Power Plasma Science, vol. 1,Jun.2001.

    ]9[. H.Inoue,I. V.Lisitsyn, H. Akiyama, I.Nishizawa,”Drilling of Hard Rocks by Pulsed Power”, IEEE Electrical Insulation Magazin, vol.16,NO. 3,May/June2000.

    ]10[. I. V. Timoshkin, J. W. Mackersie, S. J. MacGregor, “Plasma Channel Miniature Hole Drilling Technology” ,IEEE Trans. On Plasma Science, Vol. 32, No.5, October 2004.

    ]11[. S. J. MacGregor, O. Farish, R.  Fouracre, N. J. Rowan, J. G. Anderson, Inactivation of Pathogenic and Spoilage Microorganisms in a Test Ligquid Using Pulsed Electric Fields”,IEEE Trans. On Plasma Science,vol.28,no.1 Feb.2000

    ]12[.E. J. M. van Heesch, A. J. M. Pemen,P.A. H.J. Huijbrechts, P. C. T. van der Laan, K. J. Ptasinski, G. J. Zanstra, P. de Jong, “A Fast Plused Power Source Applied to Treatment of Conducting Liquids and Air”,IEEE Trans. On Plasma Science, Vol.28,No. 1,Feb. 2000.

    ]13[. E. H .W. M. Smulders, B. E. J. M. van Heesch, S. S. V. B. van Paasen, “Plused Power Corona Discharge for Air Pollution Control”, IEEE Trans. on Plasma Science, Vol. 26, No.5, Oct.1998

    ]14[. A. Pokryvailo, Y. Yankelevich, M.Wolf, E. Abramzon, S. Wald, A. Welleman, “A High-Power Pulsed Corona Source For pollution Control Application”.IEEE Trans. on Plasma Science,Vol.32, No.5, Oct. 2004.

    [15] Z. He, J. Liu and W. Cai, “The important role of the hydroxy ion in phenol removal using pulsed corona discharge,” J. Electrostatics, Vol. 63, (Is. 4), pp.371- 386, 2005.

    [16] E. Njatawidjaja, A. T. Sugiarto, T. Ohshima and M.  Sato, “Decoloration of electrostatically atomized organic dye by the pulsed streamer corona discharge,” J.  Electrostatics, Vol. 63, (Is. 4), pp.353-359, 2005.

    [17] T. Sakugawa, “Development of a high-repetition-rate pulsed power generator and its applications” Doctorate thesis, Mar. 2004.

    [18] Richard Nuccitelli, Uwe Pliquett, Xinhua Chen, Wentia Ford, R. James Swanson, Stephen J. Beebe, Juergen F. Kolb and Karl H. Schoenbach, “Nanosecond Pulsed electric fields cause melanomas to selfdestruct,” Biochemical and Biophysical Research Communications (BBRC), Vol. 343, p.351, 2006.

    ]19[. W.J. M. Samaranyake, T. Namihira, S. Katsuki, “Pulsed Power Production of Ozone Using Nonthermal Gas Discharge”, IEEE Electeical Insulation Magazine, Vol. 17, No. 4, 2001

    ]20[. N. Shimomura, H. Togo, F. Fukawa, H.Akiyama, “Consideration of Discharge Reactor to Exploit Nanosecond Pulsed Power”,IEEE Power Modulator Symposium, 2004 and High- Voltage Workshop. Conference Record of the Twenty-Sixth International.

    [21] H. Akiyama, T. Sakugawa, T. Namihira, K. Takaki, Y. Minamitani, and N. Shimomura, “Industrial Applications of Pulsed Power Technology”, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., Vol. 14, pp. 1051–1064, 2007.

    [22] H. Akiyama, S. Sakai, T. Sakugawa, and T. Namihira, “Invited Paper - Environmental Applications of Repetitive Pulsed Power”, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., Vol. 14, pp. 825–833, 2007.

    [23] T. Heeren, T. Ueno, D. Wang, T. Namihira, S. Katsuki, and H. Akiyama, “Novel Dual Marx Generator for Microplasma Applications”, IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 33, pp. 1205–1209, 2005.

    [24] H. Li, H. J. Ryoo, J. S. Kim, G. H. Rim, Y. B. Kim, and J. Deng, “Development of Rectangle-Pulse Marx Generator Based on PFN”, IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 37, pp. 190–194, 2009.

    [25] D. Wang, T. Namihira, K. Fujiya, S. Katsuki, and H. Akiyama, “The reactor design for diesel exhaust control using a magnetic pulse compressor”, IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 32, pp. 2038–2044, 2004.

     [26] T. G. Engel, and W. C. Nunnally, “Design and operation of a sequentially-fired pulse forming network for non-linear loads”, IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 33, pp. 2060–2065, 2005.

    [27] T. Namihira, S. Tsukamoto, D. Wang, S. Katsuki, R. Hackam, H. Akiyama, Y. Uchida, and M. Koike, “Improvement of NOX removal efficiency using short-width pulsed power,” IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 28, pp. 434–442, 2000.

    [28] D. P. Kumar, S. Mitra, K. Senthil, S. Archana, K. V. Nagesh, S. K. Singh, J. Mondal, R. Amitava, and D. P. Chakravarthy, “Characterization and analysis of a pulse power system based on Marx generator and Blumlein”, Rev. Sci. Instrum., Vol. 78, pp. 115107- 115107-4, 2007.

     [29] H. A. Mangalvedekar, K. P. Dixit, D. N. Barve, A. S. Paithankar, and D. P. Chakravarthy, “Development of solid state pulse power modulator using toroidal amorphous core”, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., Vol. 16, pp. 1006–1010, 2009.



تحقیق در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , مقاله در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , پروژه درباره پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا , رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی مبدل های dc-dc جهت تولید پالس ولتاژ بالا

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس