طراحی و پیاده سازی مبدل چند سطحی جهت تحقق مدولاسیون همزمان دامنه و پهنای پالس در کاربرد محرکه های الکتریکی

در این رساله، راهکار کنترلی مدولاسیون همزمان پهنا و دامنه پالس در کاهش هارمونیکهای انتخابی ( shm-pwam) پیشنهاد می گردد. طرح مذکور در کاربردهای ولتاژ متوسط و توان زیاد محرکه های الکتریکی ac، مورد استفاده قرار می گیرد. در نظر گرفتن مشخصه دامنه پالس ها به عنوان درجات آزادی اضافی در سیستم، دید تعمیم یافته ای به استراتژی های کنترلی متعارف می بخشد. بدین معنی که مشخصه دامنه پالس نیز از وزنی مساوی با مشخصه پهنای پالس در جهت ارضای شرایط خروجی برخوردار باشد. در روش پیشنهادی shm-pwam، قابلیت تغییر دامنه پالس همانند قابلیت تغییر پهنای پالس به اینورتر قدرت اضافه شده است. بدین ترتیب کیفیت استراتژی کنترلی متعارف shm-pwm بیش از پیش بهبود می یابد. با این وجود، تحقق بخش pam نیازمند تغییر منابع dc اینورتر با سرعت قابل قبول می باشد. در این رساله جهت تحقق و پیاده سازی shm-pwam، یک سیستم یکسوساز-اینورتر pwm چند سطحی chb طراحی و پیاده سازی شده است. با توجه به متغیر بودن منابع dc میانی در سیستم مذکور، طراحی پارامترهای مبدل با چالش هایی همراه است. به بیانی دیگر، پارامترهای مذکور دارای مقادیر متفاوتی در کل محدوده اندیس مدولاسیون دامنه می باشند. بدین منظور راهکاری جهت انتخاب مقادیر بهینه از میان تمامی مقادیر به دست آمده در این رساله پیشنهاد گردیده است. با در نظر گرفتن ملاحظات ذکر شده در طراحی پارامترهای مبدل چند سطحی، تحلیلها و نتایج شبیه سازی نشان می دهند که به دلیل دو برابر شدن درجات آزادی در استراتژی پیشنهادی shm-pwam، قابلیت کاهش تعداد بیشتری از هارمونیک های مرتبه پایین افزایش یافته و بهبود قابل ملاحظه ای در thd ولتاژ و جریان خروجی و همچنین موجک گشتاور موتور حاصل می گردد. از طرفی با افزایش درجات آزادی، توزیع توان خروجی در میان سلولهای اینورتر نیز متعادل می گردد که این امر در استراتژی متعارف امکان پذیر نمی باشد. مقایسه تلفات کلیدزنی سمت یکسوساز و اینورتر نیز به مقادیر پارامترهای طراحی شده در سیستم وابسته است. با این وجود، درصد تغییرات تلفات کلیدزنی کل سیستم شبیه سازی شده به هنگام اعمال استراتژی پیشنهادی مبین کاهش تلفات کلیدزنی در محدوه وسیعی از اندیس مدولاسیون می باشد. همچنین به دلیل کوچکتر بودن مقادیر بهینه سطوح ولتاژی نسبت به حداکثر مقدار لینک dc و همچنین کاهش قابل ملاحظه اندازه اندوکتانسهای سمت منبع، هزینه توان راکتیو نیز در استراتژی پیشنهادی کاهش چشم گیری یافته است. نتایج آزمایشگاهی اعمال استراتژی پیشنهادی بر یک سیستم یکسوساز-اینورتر پنج سطحی نیز مبین برتری استراتژی shm-pwam نسبت به shm-pwm می باشد.