مدل سازی اینورترهای چند سطحی نامتقارن دورگه برای کاربردهای کنترل سرعت محرکه ها

اینورترهای الکترونیک قدرت برای مصارف متنوع صنعتی به وفور استفاده می شوند. به منظور فایق آمدن بر محدودیت های مربوط به نرخ ولتاژ و جریان کلیدهای نیمه هادی در کاربردهای قدرت بالا، اتصال سری و موازی کلیدها می تواند موثر باشد، اما این اتصالات مشکلات خاص خود را دارند. همچنین شکل موج پله ای در خروجی اینورتر دارای طیف هارمونیکی بهتری نسبت به شکل موج سه سطحی در فرکانس کلیدزنی پایین می باشد. لذا در سال های اخیر اینورترهای چندسطحی به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. اینورترهای چندسطحی نامتقارن نیز بعلت داشتن تعداد بیشتر سطوح ولتاژ خروجی به ازای تعداد معینی از کلیدها و سایر اجزای اصلی و در نتیجه افزایش کیفیت خروجی و قابلیت اطمینان سیستم توجه بیشتری را به خود جلب نموده است. بکارگیری کلیدهای نیمه هادی متفاوت در طبقات مختلف اینورتر که هرکدام مناسب عملکرد در طبقه مربوط به خود هستند، موجب افزایش کارآیی اینورتر می شود. چنین اینورتری به اینورتر دورگه معروف است. الگوریتم کلیدزنی در اینورترها ارتباط تنگاتنگی با محتوای هارمونیکی شکل موج خروجی، تلفات و ... دارد. در این رساله مدولاسیون پهنای پالس با فرکانس سوییچینگ پایه و مدولاسیون پهنای پالس برمبنای موج حامل مورد استفاده قرار می گیرند. در مدولاسیون پهنای پالس با فرکانس سوییچینگ پایه، دو استراتژی ohsw و omthd با فرض منابع dc نابرابر مورد تحلیل قرار گرفته و برای حل معادلات حذف هارمونیک-ها از یک روش ریاضی به نام هموتوپی برای اولین بار در این زمینه استفاده می شود. همچنین یک روش جدید جهت انتخاب بهینه منابع dc با هدف کاهش بیشتر هارمونیکها ارایه می گردد. درضمن مدولاسیون پهنای پالس برمبنای موج حامل در اینورترهای چندسطحی نامتقارن مورد تحلیل قرار گرفته و به مقایسه اینورتر چندسطحی نامتقارن دورگه با اینورترهای چندسطحی رایج در محرکه های ولتاژ متوسط پرداخته می-شود. محاسبه دقیق تلفات نیمه هادی در مبدل های الکترونیک قدرت امری بسیار مهم است. در این رساله روش جدیدی برای محاسبه تلفات نیمه هادی های قدرت در اینورترها، براساس مفهوم تابع سوییچینگ ارایه می-شود. مزیت مهم این روش، امکان تعریف مشخصات واقعی هر کلید خاص است. همچنین یک الگوریتم جدید کلیدزنی جهت متعادل سازی تلفات هدایتی در کلیدهای اینورتر تمام پل براساس مدولاسیون پهنای پالس با فرکانس سوییچینگ پایه ارایه می گردد. این الگوریتم جدید کلیدزنی قابل اعمال به اینورترهای چندسطحی نیز می باشد. از آنجا که نقطه صفر اینورتر اصلی و مدارات واسط سه اینورتر فرعی در اینورترهای چند سطحی نامتقارن دورگه از منبع توان تغذیه نمی شوند، پایداری سیستم در معرض خطر بوده و بدون کنترل، ولتاژ خازن های مدارات واسط به سرعت از مقدار نامیشان دور خواهند شد. در این رساله، یک الگوریتم کنترلی جهت تثبیت ولتاژهای خازنی با استفاده از کنترل کننده پیش بین برمبنای مدل پیاده سازی می شود.