دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده فنی مهندسی گروه آموزشی برق

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.sc” در رشته مهندسی برق قدرت

گرایش الکترونیک قدرت 

عنوان

مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی مبدل DC-DC باک

استاد راهنما

دکتر سید جعفر فاضلی آبلویی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد
تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                      صفحه                                                                            
چکیده. 1
فصل اول. 2
1-1مقدمه. 3
1-2 اهداف، روش و اظهار ضرورت مسئله. 3
1-3 ساختار پایان نامه. 4
فصل دوم. 5
مروری بر تحقیقات انجام شده. 5
2-1 مبدل باک. 7
2-1-1مبدل های DC به DC. 8
2-1-2مبدل باک. 8
2-1-3منبع ولتاژ. 9
2-1-4مبدل توان( عنصر سوئیچینگ ). 9
2-1-5صافی سلفی. 10
2-1-6صافی خازنی. 10
2-1-7بار. 10
2-1-8دیود هرزگرد. 10
2-2 انواع روش های کنترل برای مبدل باک. 10
2-2-1روش کنترل ولتاژ مبدل باک. 11
2-2-2روش کنترل جریان مبدل باک. 14
2-2-3 مد کنترل لغرشی مبدل باک. 18
2-3 تحلیل مبدل باک نمونه. 24
فصل سوم. 31
تئوری و آشنایی با روش های کار. 31
3-1مقدمه منطق فازی. 32
3-2مدل فازی متغیرها. 33
3-3 عملیات بر روی مجموعه های فازی. 35
3-3-1 عملگر مکمل. 35
3-3-2 رابط اجتماع. 36
3-3-3 ارتباط اشتراک. 37
3-4 ارتباط بین مجموعه های فازی. 39
3-5 منطق فازی. 39
3-6 اتصال دهنده ها. 39
3-7 رابط ایجاب. 41
3-8 استنتاج. 41
3-9طراحی کنترل کننده های فازی. 42
3-9-1 ساختار یک کنترل کننده فازی. 43
3-9-2 پیش پردازش. 44
3-9-3 فازی کننده. 45
3-9-4 پایگاه قواعد. 45
3-9-5 قالبهای قواعد. 46
3-9-6 مجموعه جهانی. 49
3-9-7 طراحی توابع عضویت. 49
3-9-8 موتور استنتاج. 51
3-9-9 غیر فازی ساز. 53
3-9-10 پس پردازنده. 55
3-10- مبدل باک در حالت پیوسته. 56
3-11- مبدل باک در حالت ناپیوسته. 57
3-12- تخمین بازده در مبدل های باک dc-dc کنترل شده بر اساس سنسورینگ جریان. 61
فصل چهارم. 66
نتایج و شبیه سازی. 66
4-1- شبیه سازی با کمک Matlab . 67
4-1-1- مدل سیمولینکی مطرح شده برای مبدلهای buck. 68
4-1-2- مقدار های مورد نیاز سلف ، خازن و بار خروجی مبدل buck  68
4-1-3- برنامه m-file (  fitness)  برای اجرای سیمولینک و به دست آوردن نتایج مبدل  buck. 69
4-2- نتایج به دست آمده از m-file ( fitness ) برای مبدل buck. 69
4-3- نتایج به دست آمده ازسیمولینک برای مبدل buck. 73
4-4- طراحی مدار کنترل مبدل Buck در محیط Simulink. 75
4-5- نمایش شکل موج های خروجی. 79
4-5-1- نتایج بدست آمده از شکل موج های open-loop. 79
4-5-2- نتایج منحنی close-loop. 80
4-6- تست استرس های مدار. 82
4-6-1- تست تغییر در ولتاژ مرجع. 82
4-6-2- تست تغییر بار. 83
4-7- مبدل باک چند فازه. 84
4-7-1- مبدل اینترلیو چند فازه ی باک. 85
4-7-2- ریپل جریان سلف ها. 88
4-8- روش کنترلی فازی. 90
نتیجه گیری. 94
منابع. 95
چکیده انگیلسی. 97
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                                       صفحه                                                                           
شکل 2-1مبدل باک ……………………………………………………………………………………………………………………….. 9
شکل 2-2 بلوک دیاگرامی کنترل مد ولتاژ ………………………………………………………………………………………… 11
شکل 2-3 بلوک دیاگرامی کنترل مد جریان ……………………………………………………………………………………… 15
شکل 2-4 شکل مد کنترل جریان قله ای …………………………………………………………………………………………. 18
شکل 2-5 شکل موج جریان سلف با جبران ساز رمپ ……………………………………………………………………… 18
شکل 2-6 شکل کنترل مد لغزشی مبدل باک ……………………………………………………………………………………..19 شکل2-7خط لغزشی روی سطح فاز x1 وx2   …………………………………………………………………………………. 23 شکل 2-8 پدیده چترینگ در کنترل مد لغزشی ………………………………………………………………………………… 24
شکل 2-9 مدار مبدل باک ……………………………………………………………………………………………………………… 25
شکل 2-10شکل موج های المان های مدار ……………………………………………………………………………………… 30
شکل 3-1 مثال …………………………………………………………………………………………………………………………….. 32
شکل 3-2 نمودار …………………………………………………………………………………………………………………………. 33
شکل3-3 مجموعه فازی عدد های نزدیک به صفر  …………………………………………………………………………… 34
شکل 3-4 نمونه ای ازیک تابع تعلق مثلثی ………………………………………………………………………………………. 35
شکل 3-5 نمایش بلوکی بهره گیری از کنترل کننده فازی به شکل مستقیم ………………………………………………… 43
شکل 3-6 دیاگرام بلوکی ساختار کنترل کننده فازی ………………………………………………………………………….. 44
شکل 3-7 الف) تابع تعلق تک مقداری  ب) تابع تعلق مثلثی با محدوده d2 ………………………………………… 45
شکل3-8 قالب گرافیکی نمایش پایگاه قواعد …………………………………………………………………………………… 49
شکل 3-9 مثالهایی از توابع عضویت: (a) تابع Z ، (b)  گوسین ، (c) تابع S ، (d-f) حالتهای مختلف مثلثی، (g-i) حالتهای گوناگون ذوزنقه ای ، (j) گوسین تخت ، (k) مستطیلی ، (i) تک مقداری ………………………….. 50
شکل 3-10 بهره گیری از غیرفازی ساز مرکز جرم برای کنترل کننده تک ورودی تک خروجی …………………… 54
شکل 3-11 تغییر از حالت پیوسته به ناپیوسته و بلعکس ……………………………………………………………………. 59
شکل3-12 مبدل باک پایه ………………………………………………………………………………………………………………. 62
شکل3-13 دیاگرام مداری حسگر جریان غیر مستقیم و مدار جبران ساز ………………………………………………. 64
شکل 4-1 مدل سیمولینکی مبدل باک ………………………………………………………………………………………………. 67
شکل 4-2 ولتاژ خروجی مبدل buck برای زمان 2 ثانیه …………………………………………………………………….. 70
شکل 4-3 جریان خروجی مبدل buck برای زمان 2 ثانیه ………………………………………………………………….. 71
شکل 4-4 هارمونیک مبدل buck برای زمان 2 ثانیه …………………………………………………………………………. 71
شکل 4-5 ولتاژ خازن مبدل buck برای زمان 2 ثانیه ………………………………………………………………………… 72
شکل 4-6 جریان سلف مبدل buck برای زمان 2 ثانیه ……………………………………………………………………… 73
شکل 4-7 نمودارهای ولتاژ خازن ، ولتاژ خروجی(بار)، جریان سلف و جریان خروجی (بار) مبدل  buck. 74
شکل 4-8 مدار کنترل و بخش های مختلف مبدل Buck مورد نظر ……………………………………………………. 77
شکل 4-9 شکل موج های خروجی open-loop …………………………………………………………………………… 80
شکل 4-10 نتایج شکل موج Close-loop …………………………………………………………………………………….. 81
شکل 4-11 ریپل ولتاژ و جریان خروجی ………………………………………………………………………………………… 82
شکل 4-12 تست ولتاژ مرجع ………………………………………………………………………………………………………… 83
شکل 4-13 تست تغییر بار ……………………………………………………………………………………………………………. 84
شکل 4-14 مبدل باک چند فازه ……………………………………………………………………………………………………… 86
شکل4-15 شبیه سازی مبدل سه فازه ی باک …………………………………………………………………………………… 87
شکل4-16 ولتاژ خروجی ………………………………………………………………………………………………………………. 87
شکل4-17جریان خروجی و جریان سلف هر یک از فازها ………………………………………………………………… 88
شکل4-18جریان خازن خروجی ……………………………………………………………………………………………………. 89
شکل 4-19جریان عبوری از سه سوییج …………………………………………………………………………………………… 89
شکل 4-20 تغییرات ولتاژ خروجی در ازای تغییرات ولتاژ مرجع ……………………………………………………….. 90
شکل 4-21 تابع عضویت ورودی …………………………………………………………………………………………………… 91
شکل 4-22 تابع عضویت خروجی …………………………………………………………………………………………………. 91
شکل 4-23 قانون ها …………………………………………………………………………………………………………………….. 92
شکل 4-24 ولتاژ خروجی …………………………………………………………………………………………………………….. 92
شکل 4-25 تغییرات جریان سلف ها و جریان خروجی …………………………………………………………………….. 93
چکیده :
یکی از مبدل های پر بهره گیری DC به DC در الکترونیک قدرت ، مبدل DC به DC سوئیچینگ می باشد . زیرا این نوع مبدل ها به دلیل کارایی بالا و پایدار کردن ولتاژ خروجی شناخته شده می باشند . بعضی از موردها بهره گیری ی این مبدل ها در سلول های خورشیدی و  وسایل الکترونیک می باشد . این مبدل ولتاژ خروجی را بر اساس ولتاژ ورودی و جریان منظم می کنند . ثبات ولتاژ خروجی بر مبنای روش های کنترل سیستم ها طراحی شده اند که کنترلر فازی یکی از آنها می باشد .
در این پایان نامه انواع مختلف کنترلر مطالعه گردیده تا به کارآمدی بهتر سیستم دست یابیم . همچنین کاهش ریپل های خروجی نیز مورد نظر بوده می باشد . کنترلر به عنوان یکی از کارآمدترین روش های مطالعه سیستم های غیر خطی مورد بهره گیری قرار می گیرد . انتخاب پارامتر های کنترل در کنترلر های فازی یکی از مهم ترین موضوعات مورد نظر بوده می باشد   به دلیل این که امروزه کنترلر های فازی یکی از موضوعات مورد علاقه محققان می باشد و از موضوعات مدرن و رو به رشد می باشد ما نیز در این پایان نامه به آن پرداخته ایم .
برای شبیه سازی و نتیجه گیری در این پایان نامه از نرم افزار متلب[1] بهره گیری گردید .
1-1 مقدمه
مبدل های سوئیچینگ از ساده ترین مدارات الکترونیکی می باشند که ولتاژ مستقیم را ، با قطع و وصل کردن المان سوئیچینگ از سطحی به سطح دیگر تبدیل می کند . این مبدل ها بخاطر کاربرد زیاد در سال های اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته می باشد ، از دیگر موردها کاربرد این مبدل ها را می توان در منبع های تغذیه کامپیوترها ، تجهیزات اداری و مخابراتی ، راه اندازی موتورهای DC و سلول های خورشیدی و … تصریح نمود .
تحلیل ، کنترل و پایداری مبدل های سوئیچینگ عوامل اصلی و مهمی می باشند که بایستی مورد مطالعه قرار بگیرد . روش های کنترلی بسیاری جهت کنترل مبدل های سوئیچنگ مورد بهره گیری قرار می گیرد که اغلب ساده ترین و کم هزینه ترین روش مورد توجه قرار می گیرد . هر روش کنترلی شامل مزایا و معایبی می باشد ، با در نظر داشتن این که کدام روش کنترلی در شرایط خاص مورد توجه می باشد می توان با بقیه روش ها مقایسه گردد . همچنین روش کنترلی ، مطلوب می باشد که در هر شرایطی دارای بهترین نتیجه باشد[1] .
کنترل کننده های مرسوم مثلP  ، PI و PID به دلیل اینکه پارامترهای زیادی و تغییرات بار را نمی توان به صورت مناسب و راضی کننده بر آورده کنند .
جهت کنترل این مبدل ها از روش های کنترلی مانند ، بهره گیری از تحلیل فرکانسی در تئوری کنترل کلاسیک و تحلیل زمانی ، در تئوری کنترل مدرن ، بهره گیری از هردو تحلیل فرکانسی و زمانی در تئوری کنترل جدید و محاسبات نرم ( نظیر منطق فازی و شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک) می گردد بهره گیری نمود . مدل سازی این نوع از مبدل ها بر اساس پنج تکنیک کلی می باشد : 1-روش نمونه گیری از داده 2-روش میانگین 3-روش تحلیل دقیق سیگنال کوچک 4-روش نمونه گیری از داده 5-روش میانگین می باشند .
در مدل سازی سیستم ها بعضی اوقات ، احتیاج به تعیین یک سری پارامترها را داریم که آنها را می گردد از منطق فازی و روابط خروجی آن  بدست آورد که از آنها برای مدل سازی روابط پیچیده بین ورودی و خروجی برای الگوهای مشخصی مورد بهره گیری قرار داد .
تعداد صفحه :70
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد رشته برق : کنترل و هدایت موشکهای خارج از جو

***

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)        [email protected]

دسته‌ها: مهندسی برق