با توجه به حجم قابل ملاحظه منابع تغذیه در دستگاههای الکترونیکی، کاهش حجم و وزن آنها یکی از مسایل مهم طراحی می باشد. در منابع تغذیه سوئیچینگ این فرایند با افزایش فرکانس سوئیچینگ انجام می شود. در فرکانسهای سوئیچینگ بالا، تلفات سوئیچینگ و نویز emi افزایش می یابدکه باعث محدود شدن فرکانس کار و کاهش راندمان مدار می شود. روشهای سوئیچینگ نرم، راه حل مناسبی برای کاهش تلفات سوئیچینگ و نویز در فرکانسهای بالا هستند. اولین روش سوئیچینگ نرم اسنابرهای تلفاتی هستند که هر چند تلفات را از سوئیچ دور می کنند ولی کمکی به افزایش راندمان کل مدار نمی کنند. در واقع اسنابرهای تلفاتی بیشتر نقش حفاظت سوئیچ های قدرت و کاهش emi را بر عهده دارند و تاثیری در افزایش راندمان کلی مدار نمی گذارند. بعد از آن مبدلهای رزنانسی و شبه رزنانسی پیشنهاد شدند که تلفات سوئیچینگ مدار را کاهش می دهند ولی باعث پیچیدگی سیستم کنترل و افزایش استرس جریان و ولتاژ سوئیچها می شوند. در این مبدلها انتقال توان طی یک فرایند رزنانس انجام می گیرد که معمولا باعث ایجاد پیک های بزرگ جریان و یا ولتاژ می شود. از سال 1994 روشهای گذار نرم (zvt و zct ) پیشنهاد شدند که بدون ایجاد پیچیدگی قابل توجه در سیستم کنترل و افزایش استرس سوئیچها، شرایط سوئیچینگ نرم را فراهم می آورند. در این مبدلها، زمان رزنانس فقط به لحظات سوئیچینگ محدود می شود و در بقیه مواقع مبدل مانند مبدل معمول pwm عمل می نماید. در این پایان نامه مبدلهای zct و zvt موجود مورد بررسی قرار گرفته و خانواده جدیدی از مبدلهای zct معرفی می گردد. سپس مدار کمکی این خانواده برای مبدلهای ایزوله بهینه شده و خانواده جدیدی از مبدلهای ایزوله zct با مدار کمکی ساده معرفی میشود. بعد از آن با استفاده از یکسوساز همزمان خانواده ای از مبدلهای zvt بهبود داده می شود تا شرایط سوئیچینگ نرم برای تمامی محدوده ولتاژ فراهم آید. سپس خانواده جدیدی از مبدلهای zvt با استفاده از سلفهای کوپل شده معرفی می گردد. در نهایت مبدلهای zvt و zct گسترش داده می شوند و خانواده ای از مبدلهای سوئیچینگ نرم pwm با قابلیت تقسیم جریان معرفی می گردد. این روش برای اعمال به مبدلهای منبع جریان نیز گسترش داده می شود. در تمامی فصول حداقل یکی از مبدلهای پیشنهادی به طور کامل تجزیه و تحلیل شده و روش طراحی مدار کمکی مبدل بیان شده است. در همه موارد صحت تحلیل تئوریک ارائه شده، توسط نتایج شبیه سازی و نتایج عملی نمونه آزمایشگاهی اثبات شده است. همچنین مبدلهای پیشنهادی با مبدلهای مشابه موجود، از طریق شبیه سازی مقایسه می گردند. در پایان نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار بیان می شود.

در این پروژه ابتدا انواع مبدلهای اصلاح ضریب توان ایزوله و غیر ایزوله معرفی می گردند و مشکلات و مزیت های آنها بررسی خواهد شد. همچنین روشهای کنترلی مورد استفاده برای این مبدل ها به طور خلاصه معرفی می گردند. سپس روش های سوییچ زنی نرم مبدل های اصلاح ضریب توان بدون پل شامل سوییچ زنی در جریان صفر و سوییچ زنی در ولتاژ صفر بررسی می گردند. در پایان مبدل های پیشنهادی معرفی خواهد شد که شامل یک مبدل اصلاح ضریب توان غیر ایزوله بدون پل با قابلیت سوییچ زنی در ولتاژ صفر و یک مبدل اصلاح ضریب توان ایزوله نوع اندوکتانس سری می باشند. در مبدل اصلاح ضریب توان بدون پل پیشنهادی شرایط سوییچ زنی در ولتاژ صفر با استفاده از یک مدار کمکی فراهم می گردد که دارای تعداد المان های کمتری نسبت به مدارات مشابه می باشد که این موضوع باعث کاهش تعداد المان های مورد نیاز برای ساخت این مبدل نسبت به دیگر مبدل های معرفی شده در مقالات شده است. همچنین در این مبدل به دلیل عبور تمامی جریان رزونانس از مدار کمکی هیچ گونه استرس اضافی ولتاژ و یا جریان بر روی سوییچ های اصلی مدار وجود نخواهد داشت. علاوه بر آن سوییچ مدار کمکی در شرایط جریان صفر عمل نموده و تلفات سوییچ زنی اضافی به مدار تحمیل نمی کند. در مبدل اصلاح ضریب توان نوع اندوکتانس سری معرفی شده استفاده از یک فیدبک مغناطیسی توان دوبار پردازش شده ی آن تا حدودی محدود گردیده است که این موضوع باعث کاهش تلفات ناشی از پردازش مجدد توان می گردد که به نظر می رسد اثر مطلوبی بر روی راندمان این مبدل داشته باشد همچنین با متمرکز کردن توان دوبار پردازش شده به زمان های مورد نیاز نوسانات ولتاژ خروجی آن نیز تا حدودی کاهش یافته است. هرکدام از مبدل ها به دقت تحلیل شده و یک روش طراحی برای هرکدام معرفی گردیده است همچنین نتایج تئوری با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش عملی مبدل ها تایید شده است.

در این پایان نامه? منابع نویز emi ? برخی از استانداردها و روش اندازه گیری emi معرفی شده است. همچنین راهکارهایی برای کاهش emi در منابع تغذیه سوئیچینگ مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. یک سیستم اندازه گیری نویز emi در حوزه زمان پیشنهاد شده است که در مقایسه با اندازه گیری در حوزه فرکانس اطلاعات بیشتری استخراج شده و نیازی به جدا کننده نویز ندارد. یک شبکه تطبیق امپدانس خط (lisn) نیز برای اندازه گیری emi هدایتی ساخته شده است. برای درک بهتر و پیشگویی نویز emi هدایتی? مدلسازی emi در مرحله طراحی ضروری می باشد. بنابراین یک مدلسازی دقیق برای المان های فعال? غیر فعال و pcb ایجاد شده و یک شبیه سازی دقیق انجام گرفته است.

با توجه به حجم قابل ملاحظه منابع تغذیه در دستگاههای الکتریکی، کاهش حجم و وزن آنها یکی از مسایل مهم طراحی می باشد. در منابع تغذیه سوئیچینگ این فرایند با افزایش فرکانس سوئیچینگ انجام می شود. در فرکانسهای سوئیچینگ بالا، تلفات سوئیچینگ و نویز emi افزایش می یابدکه باعث محدود شدن فرکانس کلید زنی می شود. روشهای سوئیچینگ نرم، راه حل مناسبی برای کاهش تلفات سوئیچینگ و نویز در فرکانسهای بالا هستند. اولین روش سوئیچینگ، نرم استفاده از اسنابرهای تلفاتی است که هر چند تلفات را از سوئیچ دور می کنند ولی کمکی به افزایش راندمان کل مدار نمی کنند. مبدلهای رزنانسی و شبه رزنانسی تلفات سوئیچینگ مدار را کاهش می دهند ولی باعث پیچیدگی سیستم کنترل و افزایش استرس جریان و ولتاژ سوئیچها می شوند. اخیرا توپولوژیهای متفاوتی برای مبدلهای توان و ولتاژ بالا، با کاهش تلفات سوئیچینگ پیشنهاد شده است . در این میان مبدلهای تمام پل zvs با کنترل pwm بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مبدلها مزایای سادگی کنترل pwm و مشخصه های سوئیچینگ نرم مبدلهای رزنانسی را دارا هستند. اما مبدلهای zvs-fb-pwm دارای معایبی از قبیل افزایش تلفات هدایتی ، نوسانات پارازیتی دایودهای یکسوکننده ، بزرگ بودن اندوکتانس نشتی برای تضمین ایجاد شرایط zvs و عدم استفاده بهینه از igbtها هستند. برای غلبه بر عیبهای مبدلهای zvs، مبدلهاzvzcs معرفی شده اند. این مبدلها شامل مزایا و معایبی بسته به نوع مدار می باشند. در این مبدلها حتی در شرایط بار سبک و اندوکتانس کوچک نشتی ترانسفورمر شرایط zcsسوئیچهای شاخه پسفاز به راحتی فراهم می شود. در این تحقیق به بررسی انواع مبدلهایzvs-fb-pwm و zvzcs-fb-pwm که درسالهای اخیر معرفی شده اند با ذکر مزایا و چگونگی عملکرد پرداخته می شود. سپس جهت کاهش تلفات مدار کمکی مبدل ایده های جدید معرفی شده است و با تحلیل مبدلهای ارایه شده، مشخصات و مزایای مبدل بیان می شود. مبدلهای ارایه شده دارای مزایایی نسبت به مبدلهای قبلی هستند که به کمک شبیه سازی و نتایج عملی، صحت تحلیلها تایید شده است.

امروزه استفاده از انرژی های تجدید پذیر نظیر انرژی خورشیدی، سیستمهای مبتنی بر انرژی باد، پیل سوختی و.. بسیار مورد توجه دولتها و کارشناسان محیط زیست قرار گرفته است. به همین دلیل ارایه مبدلهای الکترونیک قدرت مناسب برای این سیستمها نیز اجتناب ناپذیر می باشد. زیرا استفاده از مبدلهای سوییچینگ dc-dc در این سیستمها هم برای تثبیت ولتاژ خروجی تحت تغییرات ولتاژ ورودی و هم برای افزایش سطح ولتاژdc خروجی ضروری است. اخیرا مبدلهای منبع جریان سوییچینگ نرم برای کاربردهای بهره بالا مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از مبدلهای ارایه شده شرایط سوییچینگ نرم را به خوبی برای سوییچهای مبدل فراهم می کنند و در نتیجه دارای راندمان بالایی هستند اما کلیدزنی آنها به صورت فرکانس ثابت نیست. همچنین برخی به صورت pwm شیفت فاز کنترل می گردند و در نتیجه به مدارهای کنترل پیچیده ای نیاز دارند. علاوه بر این در تعدادی از این مبدلها از مدارهای کمکی برای ایجاد شرایط سوییچینگ نرم استفاده گردیده، ولی این مدارهای کمکی خود تلفات قابل ملاحظه ای به مدار تحمیل می کنند و یا به علت تعداد بالای المانهای نیمه هادی و پسیو از جمله ترانسفورمر در مدار کمکی آنها، دارای تلفات هدایتی چشمگیری می گردند و عملکرد مدار نیز پیچیده می شود. تعدادی از مبدلهای ارایه شده نیز به خوبی قادر به جذب انرژی سلف نشتی ترانسفورمر و بازیابی مناسب آن نیستند و به همین علت در توانهای بالا اسپایکهای بزرگ ولتاژ دوسر سوییچها ایجاد می گردد. در این رساله ابتدا مبدلهای منبع جریان سوییچینگ سخت و نرم موجود مورد بررسی قرار گرفته و سپس یک مبدل منبع جریان پوش-پول جدید ارایه گردیده است. همچنین یک مبدل منبع جریان نامتقارن سوییچینگ نرم جدید ارایه گردیده که دارای بهره بالاتری نسبت به مبدلهای متداول سوییچینگ نرم است. بعلاوه در این رساله یک مبدل باک-بوست با کلیدزنی نرم که از مبدل پوش-پول منبع جریان پیشنهادی مشتق شده است، ارایه می گردد. در مبدل باک - بوست پیشنهادی سوییچینگ نرم برای هر دوحالت باک و بوست برقرار است و از طرفی جریان خروجی نیز برخلاف اکثر مبدلهای باک-بوست معمول پیوسته است، که موجب کاهش اندازه خازن فیلتر خروجی وافزایش چگالی توان مبدل می گردد. در پایان این مبدل باک-بوست بهینه شده و یک مبدل جدید ارایه می گردد. در مبدل مذکور دو دیود خروجی از مبدل قبل حذف می گردد، بدون آنکه هیچکدام از ویژگیهای مبدل قبلی از دست برود. در تمامی فصول مبدلهای پیشنهادی به طور کامل تجزیه و تحلیل شده و روش طراحی مدار کمکی مبدل بیان شده است. همچنین در همه موارد صحت تحلیل تئوریک ارایه شده، توسط نتایج شبیه سازی و نتایج عملی نمونه آزمایشگاهی اثبات شده است.

بیشترین کاربرد سیستم‎های حرارتی القایی در کوره‎های القایی است. امروزه از این کوره‎ها به دلیل داشتن مزایایی از قبیل سرعت بالای آنها در افزایش دمای ماده، نداشتن آلودگی‎های زیست محیطی به علت عدم استفاده از سوخت‎های فسیلی، کاهش هزینه‎های نگهداری و... در بسیاری از کارخانجات و کارگاه‎های ریخته‏گری و فلزکاری استفاده می‎شود. کوره‎های القایی علاوه بر ذوب، برای شکل دادن، آهنگری، سخت‎سازی فلزات و ایجاد حرارت سطحی در قطعات فلزی به طور وسیع مورد استفاده قرار می‎گیرد. استفاده از اثر القاء در جوشکاری درز لوله‎های فلزی و پروفیل‎ها دارای کاربرد زیادی در کارخانجات لوله‎سازی می‎باشد. هدف از انجام این پروژه شبیه‎سازی کوره‎های القایی سری و موازی بر اساس مدل‎های واقعی می‎باشد، به گونه ای که بتوان نتایج حاصل از این شبیه سازی ها را برای کوره های واقعی تعمیم داد. بدین منظور ابتدا به معرفی کوره‏های القایی پرداخته و سپس به بررسی اصول عملکرد کوره‎های القایی صنعتی می‎پردازیم. پس از آن به معرفی قسمت‎های مختلف کوره‏های القایی پرداخته و توپولوژی‎های موجود در صنعت را معرفی و به طور اجمالی بررسی می‏کنیم. در نهایت یک کوره القایی سری و یک کوره القایی موازی واقعی را شبیه‎سازی کرده و شکل موج‎های قسمت‎های مختلف مدار را ارائه کرده‎ایم. سپس یک کوره القایی موازی را شبیه‎سازی کرده و نتایج این شبیه‎سازی را با نتایج عملی که از یک کوره واقعی به دست آمده مقایسه نموده و به بررسی و تحلیل شباهت‎ها و تفاوت‎های نتایج عملی و نتایج حاصل از شبیه سازی می پردازیم. در شبیه‎سازی کوره القایی سری تنها از روش کنترل فرکانس استفاده کردیم. در شبیه‎سازی کوره القایی موازی علاوه بر کنترل فرکانس از روش pll، کنترلی را بر روی رکتیفایر کوره القایی اعمال کردیم تا توان انتقالی به بار را در سطح ماکزیمم قرار ‎دهیم، از این طریق توان اعمالی به بار را در هر لحظه در ماکزیمم مقدار خود قرار داده و با کاهش زمان ذوب، راندمان کوره را افزایش می یابد. برای شبیه سازی کوره‎ها در این پایان نامه از نرم‎افزار شبیه‎سازی simulink استفاده شده است. کلمات کلیدی: کوره های القایی، کوره‎های القایی موازی، کنترل توان ورودی، کنترل فرکانس سوئیچینگ

امروزه گسترش مبدل های دو جهته، یکی از موضوعات مهم در الکترونیک قدرت می باشد. مبدل دو جهته، مبدلی است که در آن امکان انتقال توان بین دو منبع در هر دو جهت وجود دارد. در این مبدل ها جهت عبور جریان می تواند معکوس شود، در حالیکه پلاریته ولتاژ هر دو منبعی که به مبدل متصل است بدون تغییر باقی می ماند. با توجه به این ویژگی ها، این مبدل ها به طور گسترده ای در بسیاری از کاربرد های صنعتی مانند خودروهای الکتریکی هیبرید/پیل سوختی، منابع تغذیه بدون وقفه، فتو ولتائیک، پیل سوختی و... مورد استفاده قرار می گیرند. انواع مختلف مبدل های دو جهته را می توان به دو دسته مبدل های دو جهته غیر ایزوله و مبدل های دو جهته ایزوله تقسیم نمود. در بسیاری از کاربردها، مبدل های دو جهته غیر ایزوله به دلیل سادگی ساختار و کنترل مورد توجه می باشند. در مبدل های سوئیچینگ، افزایش فرکانس سوئیچینگ به منظور کاهش حجم المان ها مطلوب است. اما با افزایش فرکانس سوئیچینگ، تلفات سوئیچینگ و نویز emi افزایش می یابد. برای رفع مشکلات فوق، مبدل های سوئیچینگ نرم مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه، ضمن معرفی مبدل های دو جهته غیر ایزوله پایه، مبدل های دو جهته غیر ایزوله سوئیچینگ نرم مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرند. سپس مبدل های دو جهته سوئیچینگ نرم پیشنهادی ارائه می شوند. مبدل های پیشنهادی شامل خانواده ای جدیداز مبدل های دو جهته غیر ایزوله zvt با سلف های کوپل شده، خانواده ای جدید از مبدل های دو جهته غیر ایزوله zct با یک سوئیچ کمکی و خانواده ای جدید از مبدل های دوجهته غیر ایزوله با کلمپ اکتیو بهبود یافته می باشند. درکلیه خانواده های پیشنهادی، مبدل دو جهته باک وبوست به طور کامل تجزیه و تحلیل شده است. همچنین صحت عملکرد تحلیل تئوری در خانواده های اول و دوم با نتایج شبیه سازی و عملی و در خانواده سوم با نتایج شبیه سازی اثبات شده است. در پایان، نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار بیان می شود

در سالهای اخیر استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ در صنعت گسترش بسیاری یافته است. بنابراین ارائه توپولوژیهای جدید مبدلهای سوئیچینگ dc-dc به منظور بهبود عملکرد این منابع مورد توجه قرار گرفته است. مبدلهای سوئیچینگ به دو دسته کلی مبدلهای منبع ولتاژ و مبدلهای منبع جریان تقسیم بندی می شوند. از آنجاییکه برخی از سیستمهای تجدید پذیر مانند پیلهای سوختی دارای ولتاژ خروجی پایین و متغییر با بار هستند، استفاده از مبدلهایی که موجب افزایش سطح و تثبیت ولتاژخروجی شود از اهمیت زیادی برخوردار است. از مزیتهای اصلی مبدلهای منبع جریان، بهره ولتاژ بالا نسبت به مبدلهای منبع ولتاژ است که استفاده از ترانسفورمرهای با تعداد دور پایین تر را امکان پذیرمی سازد. از مزایای دیگر مبدلهای منبع جریان حذف اندوکتانس خروجی است. لذا می توان براحتی از ساختارهایی با خروجی های چند سر استفاده کرد. مزیت دیگر مبدلهای منبع جریان این است که اکثر سیستمهای تجدید پذیر قادر به تولید جریانهای ناگهانی نیستند، بنابراین استفاده از مبدلهای منبع ولتاژ امکان پذیر نیست. امروزه کاهش حجم و وزن منابع تغذیه سوئیچینگ در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین سعی می شود که از فرکانسهای بالا در پیاده سازی منابع تغذیه استفاده گردد. اما بکار گیری فرکانسهای بالا سبب افزایش تلفات سوئیچینگ و نیز کاهش راندمان مدار می شود. لذا استفاده از تکنیکهای سوئیچینگ نرم برای کاهش تلفات و افزایش فرکانس سوئیچینگ مدارغیر قابل اجتناب است. از طرفی استفاده از تکنیکهای سوئیچینگ نرم راه حل مناسبی جهت کاهش نویز rfiو emi است .هنگامیکه میزان انتقال توان بالا است، استفاده از ساختارهای سری و موازی برای انتقال توان به دلیل کاهش استرس و ریپل های ولتاژ و جریان، کاهش تلفات هدایتی مبدل و افزایش چگالی توان انتقالی اهمیت زیادی می یابد. در مبدلهای مدرن امروزی، ساختارهای اینترلیود در کاربردهای جریان - بالا و توان - بالا به دلیل مزیتهایی مانند توزیع توان، پاسخ گذرای سریع، کاهش سایز المانهای پسیو و نیز کاهش ریپل جریان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه دو مبدل بوست اینترلیود pwm پیشنهاد شده است که از تکنیک zcs برای ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم برای همه سوئیچهای اصلی و کمکی استفاده می کند. در دو مبدل پیشنهادی تنها از یک سوئیچ کمکی برای ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم استفاده می شود. همچنین به دلیل استفاده از تکنیک zcs، تلفات بازیافت معکوس دایودها حداقل می گردد. وضعیتهای مختلف عملکرد دو مبدل پیشنهادی، نتایج شبیه سازی، نتایج عملی و مزایا و معایب ارائه شده است. در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار بیان گردیده است.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی و توسعه المان های الکترونیکی امکان ساخت تجهیزات الکترونیکی قابل حمل با ولتاژ پائین فراهم شده است. برای تولید تغذیه های با ولتاژ پائین معمولاً از مبدل باک استفاده می شود چرا که قابلیت کاهندگی ولتاژ را دارا بوده و دارای المان های کمی می باشد. اما استفاده از مبدل باک متداول برای کاربردهای با ولتاژهای کوچک به علت دارا بودن دیود در مسیر انتفال انرژی منجر به افت شدید بازدهی می شود بنابراین در مبدل های باک با ولتاژ خروجی کم از ماسفت برای شبیه سازی عملکرد دیود استفاده می شود. یکی دیگر از پارامترهای مهم و اساسی برای تجهیزات قابل حمل، کوچکی و سبکی وسیله می باشد لذا لازم است تا فرکانس سوئیچینگ مبدل بسیار بالا باشد تا سایز المان های پسیو کوچک شود. تجهیزات الکترونیکی قابل حمل از باتری به عنوان تغذیه استفاده می کنند و به این دلیل که مقاومت داخلی باتری با گذشت زمان افرایش می یابد بکارگیری منابع تغذیه سوئیچینگ برای ایجاد یک ولتاژ رگوله شده ثابت ضروری است. از طرفی بازدهی مبدل می بایستی بالا باشد تا نیاز به شارژ باتری حداقل شود. روشی که اخیراً در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل خصوصاً موبایل ها استفاده می شود مجتمع سازی منابع تغذیه می باشد. در مجتمع سازی منابع تغذیه سوئیچینگ مشکلات جدی وجود دارد. از جمله اینکه سلف و خازن پیاده سازی شده در مدارهای مجتمع دارای ضریب کیفیت کوچک بوده و منجر به افت شدید بازدهی می شود. همچنین اندازه سلف و خازن خروجی بسیار بزرگ بوده که برای پیاده سازی در مدارهای مجتمع غیرعملی هستند. برای کاهش اندازه المان ها از افزایش فرکانس استفاده می شود. افزایش فرکانس هم منجر به افزایش تلفات وابسته به فرکانس و در نتیجه افت شدید بازدهی می شود. در مجتمع سازی مبدل ها از تکنیک های متعددی از جمله بازیافت انرژی خازن ها، استفاده مجدد از انرژی مدارهای درایو و کاهش ولتاژ تغذیه درایورها استفاده می شود. در این پایان نامه از انرژی ذخیره شده در خازن خروجی مبدل به عنوان تغذیه درایور استفاده شده و با استفاده از بازیافت انرژی، بازدهی مبدل حدود 10% افزایش یافته است. یکی دیگر از کاربردهای مبدل های باک با ولتاژ پائین تغذیه پردازنده ها می باشد. اما در طراحی مادربرد مربوط به کامپیوترها همواره قسمت مشخصی از برد به تغذیه پردازنده اختصاص یافته است. پردازنده های امروزی دارای ولتاژ تغذیه بسیارکم بوده و در عین حال نیاز به جریان های بسیار بالا دارند. فراهم کردن این ولتاژ کوچک به همراه جریان بالای مورد نیاز پردازنده با استفاده از مبدل باک متداول با مشکلات مهمی از جمله کوچک شدن ضریب وظیفه همراه است. کوچک شدن ضریب وظیفه منجر به کاهش بازدهی می شود لذا گسترش ضریب وظیفه ضروری است. برای گسترش ضریب وظیفه اقداماتی از جمله وارد کردن ترانس در توپولوژی مبدل و استفاده از درایورهای منبع جریان سریع برای سوئیچ ها انجام شده است. در این پایان نامه برای گسترش ضریب وظیفه از سلف های کوپل شده درمبدل باک استفاده شده و برای افزایش بازدهی مبدل هم انرژی ذخیره شده در سلف نشتی برای تغذیه مدارهای درایو سوئیچ استفاده شده و به این طریق بازدهی مبدل حدود 5% افزایش یافته و به 83% رسیده است.

امروزه با گسترش روزافزون دستگاه های الکترونیکی تعداد یکسو سازهای متصل به شبکه روز به روز گسترش می یابد و از آنجا که این یکسو سازها به عنوان یک بار غیر خطی محسوب می شوند ، فرکانس هایی به غیر از فرکانس شبکه تولید کرده و شکل جریان را از حالت سینوسی خارج می کنند.این فرکانس های تولیدی ناخواسته باعث مشکلاتی از قبیل گرم شدن ترانس ها و موتورها ، افزایش جریان خازن های موازی،افزایش جریان سیم نول در سیستم های سه فاز چهار سیمه،خراب شدن شکل ولتاژ و ..... می شوند. بنابراین استانداردهایی گوناگونی برای محدود کردن آنها وضع گردیده است. در نتیجه برای رعایت این استانداردها باید در ورودی یکسوسازها از مبدل هایی برای افزایش ضریب توان استفاده گردد که به این مبدل ها، مبدل های اصلاح ضریب توان گفته می شود . در بین این مبدل ها ،مبدل های ایزوله (مبدل های دارای ترانس dc) به علت ایزولاسیون ورودی از خروجی ، قابلیت داشتن چند سر خروجی و همچنین افزایش محدوده تغییرات ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی ، در کاربردهای توان پایین جایگاه ویژه ای دارند. در این پایان نامه به بررسی انواع مبدل های اصلاح ضریب توان پرداخته شده و به طور کلی آن ها، به دو دسته مبدل های اصلاح ضریب توان ایزوله و غیر ایزوله تقسیم شده اند. سعی شده که از هر کدام از این نوع مبدل ها، تعدادی از توپولوژی های ساده و پایه معرفی و تحلیل گردند و مشکلات ، معایب و مزایای هر یک به طور جداگانه توضیح داده شود. پس ار بررسی مبدل های آورده شده ، راهکارهایی از قبیل: ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم ، کاهش ولتاژ خازن ذخیره ساز وکاهش تعداد المان های نیمه هادی در مسیر عبور توان (به منظور کاهش تلفات هدایتی) برخی مبدل ها آورده شده است. مبدل اول پیشنهادی یک مبدل تک مرحله ای تک سوئیچه سوئیپینگ نرم از نوع بوست فلایبک می باشد که در آن بدون استفاده از هیچگونه سوئیچ اضافه شرایط سوئیچینگ فراهم شده و در ضمن تعداد المان های کمتری نسبت به مبدل های مشابه دارد.در این مبدل در طی عملکرد اختلالاتی در عملکرد قسمت بوست پدید می آید که به بررسی راه حلی برای رفع این مشکل نیز پرداخته خواهد شد. مبدل دوم حالت اصلاح شده مبدل شبه بوست فلایبک است. مبدل شبه بوست همان مبدل بوست فلایبک است که سوئیچ بوست آن با سوئیچ های مغناطیسی(ترکیبی از المان های پسیو، سر کمکی ترانس و دیودها) جایگزین شده است. در مبدل اصلاح شده پیشنهادی ولتاژ خازن ذخیره ساز پایین آمده و زمان نگاهداری ولتاژ خروجی آن پس از قطع ولتاژ ورودی را بهبود می یابد. در ضمن تعداد المان های نیمه هادی موجود در بخشی از توان انتقالی کاهش پیدا می کند، لذا بازده بهبود پیدا کرده و به علت کاهش ولتاژ خازن ذخیره ساز و امکان افزایش ظرفیت آن ، جهت کاربردهای خاص مانند کاربردهای رایانه ای و دستگاه های دیجیتال مناسب می باشد.عملکرد مبدل های ارائه شده به طور کامل بررسی شده و یک نمونه از هر یک از این مبدل ها نیز ساخته شده است تا صحت نتایج تئوری و شبیه سازی نشان داده شود.

با توجه به گسترش روز افزون منابع تغذیه سویچینگ،که به منظور تغذیه دستگاه های الکترونیکی بکار می رود، بالا بردن بازده و عملکرد بهینه آنها موضوع بسیاری از تحقیقات علمی می باشد. این منابع بر روی جریان مصرفی از برق شهر هارمونیک ایجاد می کنند. وجود هارمونیک ها در خطوط انتقال موجب اختلال در عملکرد سیستم های قدرت می شود . در نتیجه طبق استاندارد، اضافه کردن خصوصیت اصلاح ضریب توان به مبدل های سویچینگ الزامی می باشد. همین موضوع موجب می شود تا منابع تغذیه سویچینگ در دو طبقه پیاده سازی شوند: طبقه اول شامل مدار تصحیح کننده ضریب توان که به منظور شکل دادن به جریان و از بین بردن هارمونیک های ناخواسته است. طبقه دوم شامل مبدلی است که ولتاژ خروجی را تنظیم می کند. به منظور کاهش هزینه و اقتصادی شدن منابع تغذیه سویچینگ، تصحیح کننده ضریب توان تک مرحله ای ارائه شده اند. در این نوع تصحیح کننده ضریب توان دو طبقه با یکدیگر ترکیب شده اند. ساختار های متفاوتی برای اینگونه مدارها پیشنهاد شده است. یکی از معمول ترین انواع آنها استفاده از مداری با طبقه ورودی از نوع مبدل بوست است، که در شرایط جریان سلف گسسته عمل می کند.کاربرد این مبدل به منظور شکل دهی به جریان است که باید با مبدلی از نوع فوروارد یا فلای بک به منظور تثبیت خروجی ادغام شود. این خانواده از مدارات تصحیح توان در کنار مزایای سادگی و قیمت پایین دارای معایبی مانند استرس بالای ولتاژ بر خازن بافر توان و سوییچ همچنین ناپیوستگی جریان ورودی می باشند. در این پژوهش پس از بررسی انواع مبدل های تصحیح ضریب توان تک مرحله ای، یک مبدل جدید تصحیح کننده ضریب توان ارائه می شود. مبدل پیشنهادی برخی از معایب مبدل های سابق را برطرف می کند و در نوع خود ساختاری جدید محسوب می گردد. این ساختار به منظور شکل دهی به جریان، در طبقه ورودی از مبدل باکی که در شرایط ولتاژ خازن گسسته است، استفاده می کند و در طبقه خروجی از یک مبدل فلای بک به منظور تثبیت ولتاژ خروجی استفاده می کند. با ادغام این دو مبدل ، مبدل تک مرحله ای و تک سوئیچه ایجاد می شود. پس از طراحی مبدل پیشنهادی، این مبدل شبیه سازی می شود. سپس نمونه ای از مبدل پیشنهادی ساخته و مشخصات آن با مبدل های قبلی مقایسه می شود. در ادامه نشان داده می شود که مشکلاتی که در رابطه با مبدل های قبلی مطرح بوده در این مبدل برطرف شده است. بازدهی مبدل ها نیز پارامتری است که مورد توجه می باشد. مبدل های اصلاح ضریب توان تک مرحله ای بازدهی پایین تری در مقایسه با مبدل های معمولی دارند. بازدهی پایین اینگونه مبدل ها در اثر تلفات سویچینگ و هدایتی آنها می باشد. برای از بین بردن تلفات سویچینگ در مبدل ها از تکنیک های سویچینگ نرم استفاده می شود. بنابراین به منظور کاهش تلفات سویچینگ و افزایش بازدهی در مبدل اصلاح ضریب توان پیشنهادی، ساختاری جدیدی ارائه می شود. در این ساختار با اضافه کردن چند المان به مبدل پیشنهادی، سویچینگ نرم برای سوییچ مبدل فرآهم می گردد. در ادامه این ساختار تحلیل می شود و با شبیه سازی مبدل پیشنهادی تئوری های بیان شده اثبات می گردد. در آخر مشخصات آن با مبدل های قبلی مقایسه می شود.

در ساختارهای ذخیره انرژی ، باتری ها معمولا برای توان پشتیبان تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز هستند که سطح ولتاژ آنهاکمتر از ولتاژ dc خط می باشد. بنابراین مبدل های دو جهته برای شارژ و دشارژ باتری ها مورد نیاز است. دو جهته بودن در این کاربردها به صورت گردش جریان است. مبدل دو جهته ، مبدلی است که در آن امکان انتقال توان بین دو منبع در هر دو جهت وجود دارد. در این مبدل ها جهت عبور جریان می تواند معکوس شود ، در حالی که پلاریته ولتاژ هر دو منبعی که به مبدل متصل است بدون تغییر باقی می ماند. این مبدل ها در حالت کلی به دو دسته مبدل های دو جهته ایزوله و مبدل های دو جهته غیر ایزوله تقسیم می شود. در توان های بالا و جایی که اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی بالا باشد و امکان استفاده از زمین مشترک نباشد، مبدل های دو جهته ایزوله بسیار مورد توجه قرار می گیرد. صرف نظر از این که ، این مبدل ها بین ورودی و خروجی ایزولاسیون الکتریکی ایجاد می کنند ، با این وجود به دلیل سلف نشتی عموما تلفات سوئیچینگ و استرس ولتاژ روی سوئیچ در این مبدل ها زیاد است. در مقایسه با مبدل های پایه ، فراهم آوردن سوئیچینگ نرم در مبدل های دو جهته پایه دشوارتر می باشد. این بدان دلیل است که در مبدل های دو جهته ، عبور جریان در دو جهت می باشد و مبدل دارای دو سوئیچ اصلی است. بنابراین شرایط سوئیچینگ نرم می بایستی برای هر دو سوئیچ مبدل و درهر دو حالت عملکرد مبدل فراهم باشد. تکنیک های مختلفی که پیش از این برای مبدل های پایه پیشنهاد شده است را می توان به مبدل های دو جهته برای فراهم آمدن سوئیچینگ نرم گسترش داد. با این حال باید توجه شود که در این مبدل ها برای پیشگیری از افزایش تعداد المان های اضافی و پیچیدگی مدار ، مطلوب است تا از المان های کمکی یکسان برای فراهم آمدن سوئیچینگ نرم برای هر دو سوئیچ مبدل استفاده شود و شرایط کلید زنی نرم برای سوئیچ های کمکی مبدل نیز فراهم باشد. همچنین مطلوب است تا مدار کمکی استرس ولتاژ و جریان اضافی به سوئیچ های مبدل تحمیل نکند وکنترل مبدل ساده باشد. برای نرم کردن سوئیچینگ در دو جهت معمولا باید از دو مدار کمکی در دو طرف استفاده نمود. در ابتدا توپولوژی های مختلف مبدل های دو جهته بررسی شده و در ادامه به آنالیز مدارات با شرایط سوییچینگ نرم به صورت pwm پرداخته شده است.پس از آن مدار پیشنهادی مورد بررسی قرار خواهد گرفت . مدار پیشنهادی از یک مدار کمکی برای فراهم کردن شرایط سوئیچینگ نرم در دو جهت بهره می برد. در پایان نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار بیان می شود. کلمات کلیدی: 1- منابع تغذیه سوئیچینگ 2- مبدل دوجهته ایزوله 3-کلیدزنی در ولتاژ صفر 4- کلیدزنی در جریان صفر

یک دسته مهم از مبدل های الکترونیک قدرت مبدل های سه فاز ac-dcهستند. از جمله کاربرد های این دسته می توان به درایو با قابلیت تنظیم سرعت(asds)، منابع تغذیه بدون وقفه(ups)،سیستم های ذخیره انرژی در باطری(bess)، شارژ باطری در خودرو های الکتریکی و همینطور منبع تغدیه برای سیستم های مخابراتی و بسیاری کاربرد های دیگر را می توان نام برد. ساده ترین را هی که برای تبدیل انرژیac به dc به کار برده می شود استفاده از پل دیودی و تریستوریبه همراهیک خازن بزرگ است. این روش در عین سادگی باعث ایجاد هارمونیک های زیادی در جریان ورودی می شود که این هارمونیک ها می توانند مشکلاتی مانند اعوجاج در ولتاژ ورودی، افزایش تلفات هدایتی و ترانس های شبکه قدرت ،افت ولتاژ در شبکه انتقال،ایجاد تداخل با سیگنال های کنترلی و ارتباطی، خطا در بانک خازن و بسیاری مشکلات دیگر را ایجاد کنند از اینرو تلاش های گسترده براییکسو کننده هایی با ضریب توان بالا صورت گرفته است. ساختارهای متفاوتی مناسب برای توان های متفاوت وارد بازار شده اند. در کاربرد های توان بالا و جاهایی که کیفیت جریان ورودی مهم است استفاده از مبدل های پیچیده تر با سوییچ های بیشتر مانند مبدل بوست تنها راه حل است.اما در این مبدل ها تلفات سوییچینگ از عامل های جدی محدود کننده فرکانس و بازدهی است که اهمیت سوییچینگ نرم را دو چندان می کندکه در این پایان نامه گونه های مختلف آن توضیح داده شده است.روش دیگری که برای بهبود کیفیت جریان ورودی به کار می رود استفاده از روش تزریق جریان است که هارمونیک های مرتبه سوم در طرفdc ساخته می شوند و در منبع تزریق می شوند این روش نیز در توان های متوسط و بالا به صورت گسترده به کار می رود و به دلیل سوییچ های کمتر دارای استقبال خوبی است. در بعضی ساختار ها هم تعداد سوییچ ها را به چهار و سه کاهش داده اند..بعضی ساختار ها مانند مبدل هایی که که در مد گسسته جریان و یا مد گسسته ولتاژ کار می کنند به دلیل کم بودن تعداد سوییچ ها و المان ها برای کاربرد های توان پایین بسیار مناسب هستند.در این پایان نامه در یکی از ایده های پیشنهادی برای حل مشکل گسسته بودن جریان فاز که برای سیستم سه فاز وجود دارد از یک ترانس سه فاز برای هر فاز استفاده شده است. با موازی قرار گرفتن یک سر ترانس موازی با ولتاژ خروجی ،ولتاژ مناسب به سر دیگر سیم پیچ القا می شود وجریان در فاز مربوطه شکل می گیرد. مبدل پیشنهادی دارای ساختاری ساده و به دلیل فرکانس عملکرد بالا دارای حجم ،وزن و قیمت پایین است. مبدل پیشنهادی دیگر مربوط به مبدل تک سوییچ ،مد گسسته ولتاژ نوع چوک است . مزیت اصلی این مبدل نسبت سایر مبدل ها در این دسته کیفیت بالای جریان آن است که ضریب توان نزدیک به یک را دارد.مبدل پیشنهادی بعدی مربوط به دسته مد گسسته جریان است . مبدل های پیشنهادی چوک و سپیک قادر هستند کار اصلاح ضریب توان و شرایط سوییچینگ نرم و تنظیم ولتاژ خروجی را در یک طبقه انجام دهند

در توانهای متوسط و بالا (چندین کیلو وات) در منابع تغذیه سوئیچینگ توپولوژی تمام پل به صورت ویژه ای کاربرد یافته است. این توپولوژی شامل 4 سوئیچ قابل کنترل در زمان خاموش شدن وروشن شدن است که در فرکانسهای بالااغلب از ماسفت استفاده می شود تا فرکانس کاری تا چند صد کیلو هرتز و بالاتر از آن قابل استفاده باشد . از آنجا که افزایش فرکانس سوئیچینگ باعث افزایش تلفات می گردد، برای کاهش تلفات و امکان افزایش فرکانس، از سوئیچینگ در ولتاژ صفر استفاده می شود. با پیدایش المان igbt و با توجه به قیمت مناسبتر، درایو آسانتر و چگالی جریان بالاتر، این المان به طور وسیعی جایگزین ماسفت ها شد. به دلیل وجود پدیده جریان دنباله در زمان خاموش شدن این نوع سوئیچ، استفاده از تغییر وضعیت سوئیچ در جریان صفر در بسیاری از کاربردها بهینه تر است. از این رو سعی بر استفاده از روش سوئیچینگ در جریان صفر و یا ترکیب این روش با روش قبلی شد که به پیدایش منابع zvzcs انجامید. در این روش به کمک تکنیک شیفت فاز، سوئیچینگ شاخه پیشفاز در ولتاژ صفر و به کمک یک مدار کمکی ریست کننده جریان، سوئیچینگ شاخه پسفاز در جریان صفر انجام می گیرد. در این پایان نامه برخی از روشهای مختلف پیاده سازی این تکنیک از جمله استفاده از خازن بلوک کننده در اولیه، مدار کلمپ پسیو و مدار کلمپ اکتیو بررسی گردیده و در پایان با توجه به معایب مدارهای ذکر شده یک توپولوژی جدید که از رزونانس سری برای مدار ریست کننده جریان بهره می برد معرفی می گردد. این مدار قابلیت کار در رنج وسیع بار را داشته و در عین حال تعداد المانهای اضافه ناچیز و کنترل ساده از دیگر مزایای آن است. توپولوژی ارائه شده توسط نرم افزار pspice شبیه سازی شده و محاسن آن نسبت به مدارهای قبلی مورد مقایسه قرار گرفته است. پس از تایید نتایج شبیه سازی یک نمونه آزمایشگاهی در توان 500 وات ساخته شده که تایید کننده ی مباحث نظری ارائه شده می باشد.

اتصال بارهای غیر خطی به شبکه قدرت باعث اعوجاج ولتاژ شبکه و در نتیجه کاهش کیفیت شبکهقدرت میگردد. وجود هارمونیکهای ناخواسته در شبکه باعث مشکلاتی از قبیل تلفات خطوط انتقال، کاهش قدرت مفید قابل انتقال، اختلال در کارایی سیستمهای مخابراتی و ... میشود. با افزایش هارمونیکها در شبکه، استاندارهای مختلفی برای بهبود کیفیت شبکه قدرت معرفی گردیده است. در این استانداردها، محدودیتهایی بر تزریق ها هارمونیک توسط بارهای غیر خطی به شبکه اعمال شده است. مشکلات ذکر شده در بالا باعث گردیده که از همان ابتدا روشهای مختلفی برای حذف هارمونیکها پیشنهاد شود. ابتدایی ترین و مرسومترین روش برای این منظور استفاده از فیلترهای پسیو lc میباشد. با پیشرفت تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی قدرت فیلترهای اکتیو مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند. در این فیلترها با تزریق مناسب ولتاژ یا جریان اثر بارهای غیر خطی کاهش داده میشود. محاسبه توان الکتریکی تحت شرایط غیر سینوسی، سنگ بنای آنالیز فیلترهای قدرت اکتیو میباشد بنابراین تعاریف مختلف توان الکتریکی و روابط بین آنها با جزئیات بیشتر بررسی میشوند. در این پایان نامه تئوری فیلترهای قدرت اکتیو تشریح شده است. روشهای کنترل فیلترهای قدرت اکتیو شئت و سری و روشهای جدید کنترل فیلتر قدرت اکتیو شئت در سیستمهای سه فاز چهار سیمه، با جزئیات بیشتر تشریح میشود. روش جدید پیشنهادی بسیار موثر انعطاف پذیر و کم هزینه میباشد و همان کارایی روشهای کنترلی پیچیده بر اساس تئوری توان لحظه ای را دارد. در نهایت کاربرد مبدلهای سوییچینگ نرم برای کاهش تلفات در فیلترهای اکتیو مورد بررسی قرار می گیرد و فیلتر اکتیو با مبدل رزونانس لینک dc در یک سیستم سه فاز چهار سیمه با نرم افزار psim شبیه سازی میشود.

منابع تغذیه dc ولتاژ بالا علاوه برته نشین کننده های الکترواستاتیکی( esp ) هادر بسیاری از صنایع دیگر همچون پزشکی، بیوتکنولوژی، آنالیز با اشعه x، صنایع نظامی، مدولاتورها، مولدهای مخابراتی rf وغیره نیزکاربرد دارند. به دلیل بهره بالای این مبدل ها که منجر به تلفات سوئیچینگ زیادی می شود، نیازاست که ازتکنیک های کلیدزنی نرم در آنها استفاده شود. دراکثر کاربردهای اشاره شده، ولتاژخروجی موردنیاز چند ده کیلوولت ویا حتی چندصدکیلو ولت است که از یکسوسازی برق تک فاز ویا سه فاز به همراه یک مبدل dc-dc ایزوله بدست می آید. بنابراین استفاده از یک ترانسفورماتور افزاینده با نسبت دور بالا اجتناب ناپذیر است. به دلیل بالا بودن تعداد دور ثانویه و همچنین ایزولاسیون مورد نیاز بین سیم پیچ ها، المان های پارازیتی ایجاد شده در ترانسفورمر که شامل سلف نشتی و خازن سیم پیچ ثانویه است قابل ملاحظه شده ولذا بر رفتار مبدل اثرگذار است[1]. بطوریکه سلف نشتی این ترانسفورمرها موجب جهش های ولتاژ نامطلوب می شود و خازن پراکندگی موجب جهش های جریانی و زمان صعود آرام در خروجی مدار می گردد. هر دو خصوصیت غیره ایده آل موجب افزایش تلفات کلیدزنی و نیز کاهش راندمان مبدل وقابلیت اطمینان آن می گردد. ضمن اینکه انتخاب توپولوژی مناسب برای مبدل های ولتاژ بالا به شدت توسط خصوصیات ترانسفورمر ولتاژ بالا که المان اصلی هر مبدل ولتاژ بالا است محدود می گردد. به همین دلیل همیشه ساخت منابع تغذیه ولتاژ بالا با محدودیت های گوناگونی همراه است. در حقیقت برای تولید ولتاژهای بالا بایستی به دنبال راه هایی جهت کاهش تلفات وافزایش راندمان بود. یکی ازروش های بسیار پرکاربرد در ساخت منابع تغذیه ولتاژ بالا استفاده از مبدل های رزنانسی است. 1-2 مبدل های رزنانسی مبدل های رزنانسی دارای مزیت های بسیاری خصوصا جهت استفاده در منابع تغذیه dc ولتاژ بالا هستند که کاربرد آنها را وسعت داده است. این مبدل ها به توپولوژی های گوناگونی من جمله مبدل های رزنانس سری، موازی، سری - موازی با مرتبه های گوناگون تقسیم بندی می شوند که هریک از آنها ویژگی های خاص خود را داراست. در این مبدل ها بدلیل خاصیت رزنانسی، سوئیچ ها عموما دارای کلیدزنی نرم هستند، همچنین بدلیل جذب المانهای پارازیتی در تانک رزنانس تاثیر حضور المان های پارازیتی ازبین می رود. در بسیاری از مراجع ساخت مبدل های رزنانسی با فیلتر خروجی خازنی توصیه شده است چرا که ساخت سلف فیلتر خروجی به دلیل ایزولاسیون ولتاژ بالای مورد نیاز در آن مشکل بوده وازطرف دیگر حجم قابل ملاحظه ای از منبع تغذیه را در برمی گیرد[2]. به دلیل عدم استفاده از سلف در فیلتر خروجی مبدل های ولتاژ بالا امکان استفاده از مقاومت معادل در خروجی اینورتر رزنانسی وجود نداشته ولذا روش های معمول مدل سازی مبدل های رزنانسی وتحلیل تقریب هارمونیک اول را نمی توان استفاده نمود وباید اثر خازن فیلتر خروجی بر رفتار مبدل های رزنانسی لحاظ گردد[3]. کنترل ولتاژ وتوان خروجی در مبدل های رزنانسی با استفاده از دو روش کنترل فرکانس وروش کنترل پهنای پالس انجام می شود. در روش اول تثبیت ولتاژ خروجی توسط کنترل بهره مدار رزنانس از طریق تغییر فرکانس کلیدزنی انجام می شود، ولی در روش دوم فرکانس کلیدزنی ثابت بوده وتثبیت ولتاژ خروجی با کنترل دامنه هارمونیک اول ولتاژ اعمالی به ورودی مدار رزنانس از طریق تغییر پهنای پالس انجام می شود. مواردی همچون بهینه نبودن فیلتر خروجی و ترانسفورمر و پیچیده تر شدن مدار کنترل در اثر تغییر فرکانس کلید زنی و نیاز به ایجاد ایزولاسیون بیشتر، ازجمله مشکلاتی هستند که در مبدل های رزنانسی کنترل شده با فرکانس وجود دارد[5]-[4]. بنابراین استفاده از روش کنترل پهنای پالس در فرکانس کلید زنی ثابت می تواند راهکار مناسبی جهت فایق آمدن بر مشکلات مذکور باشد. توپولوژی های رزنانسی زیادی از مرتبه سه و چهار وجود دارند که در [4]به آنها اشاره شده است. مبدل های رزنانسی با سه یا تعدادبیشتر المان رزنانس دارای عملکرد و پاسخ فرکانسی بهتری هستند، به علاوه در مدار رزنانس با مرتبه بیشتر امکان جذب پارازیت بیشتری خصوصا در فرکانسهای بالاتر وجود دارد[5]-[6]. مبدل های رزنانس سری - موازی از نوع lcc و llc از معروفترین مبدل های رزنانسی هستند که از سه المان رزنانس استفاده می کنند و کاربرد گسترده ای در صنعت دارند. از مبدل lcc به دلیل جذب کامل المان های پارازیتی ترانسفورمر ولتاژ بالا و از مبدل llc در بارهای سبک وتغییرات کم فرکانس سوئیچینگ در کاربردهای ولتاژ پایین استفاده می شود[7]. اما در بین مبدل های رزنانسی با چهار المان رزنانس، مبدل رزنانس سری - موازی lclc دارای بیشترین کاربرد است. از آن جمله می توان به سیستم های توزیع توان ac فرکانس بالا، اینورترهای رزنانسی، منابع تغذیه مولد یون، لامپ های بالاست و تبدیل انرژی های تجدیدپذیر اشاره نمود[10]-[9]. 1-2-1 مزایای مبدل های رزنانسی مبدل های رزنانسی همانطور که گفته شد بدلیل محاسن زیادی که دارند دارای کاربرد گسترده ای در مدارات الکترونیک قدرت شده اند. خصوصا در منابع تغذیه ولتاژ بالا هستند. مهمترین مزایای توپولوژی رزنانسی عبارتند از[4]: • ایجاد کلیدزنی نرم برای المان های نیمه هادی • امکان افزایش فرکانس کلیدزنی به منظور کاهش حجم و وزن • پاسخ سریعتر به تغییرات ناگهانی بار و ولتاژ ورودی • کاهش نویز و تداخلات الکترو مغناطیسی • کاهش استرس ولتاژ و جریان برای المان های نیمه هادی • کاهش نویز کلیدزنی در ولتاژ خروجی منبع تغذیه خصوصا در کاربردهای ولتاژ بالا • جذب المان های پارازیتی ناخواسته مدار. 1-2-2 معایب مبدل های رزنانسی مبدل های رزنانسی علیرغم مزیتهای زیادی که دارند، دارای معایبی نیز هستند که به برخی از آنها اشاره می شود. مبدل های رزنانس سری در بارهای سبک اغلب غیر قابل کنترل هستند، همچنین امکان جذب المان های پارازیتی ترانسفورمر ولتاژ بالا مانند خازن موازی ترانسفورمر را ندارند[7]. در مبدل های رزنانس موازی مساله اشباع ترانسفورمرهای ولتاژ بالا در ساختار تمام پل وجود دارد، از طرف دیگر این مبدل ها در برابر اتصال کوتاه خروجی و بارهای سنگین دچار مشکل شده وکنترل آنها در محدوده وسیعی از بار دشوار می شود. همچنین مبدل های رزنانسی چند عنصری نیز رفتار دینامیکی پیچیده ای از خود نشان می دهند که پاسخ گذرای سریع برای آنها امکان پذیر نیست[8]. 1-3 مبدل پیشنهادی در الکتروفیلترها نقش اساسی در یونیزه کردن غبار را، ولتاژ بالا بر عهده دارد وباتوجه به اینکه تولید ولتاژ بالا همواره مشکلاتی را دربردارد، لذا از مبدل های رزنانسی به دلیل خواص کاربردی در مدارات ولتاژ بالا استفاده گردیده است. در مبدل پیشنهادی جدید نیز با همان ایده های قبل، از یک مبدل رزنانسی مرتبه چهار lclc استفاده شده است. اما برای ساده تر شدن وکوچکتر شدن ترانسفورمر که مهمترین نقش در مدارات ولتاژ بالا را بر عهده دارد وهمچنین استفاده مناسب از قابلیت های سوئیچ های مبدل، از یک مدار برشگر فعال به همراه یک سلف در طبقه ورودی استفاده می گردد. در حقیقت کار این برشگر فعال به همراه سلف در طبقه قبل از مبدل تمام پل، انجام عمل بوست و یا افزایش ولتاژ است. بدین ترتیب که هر چهار سوئیچ پل نقش سوئیچ مبدل بوست و سلف ورودی نیز همان سلف بوست است. طراحی المان های مدار اعم از سلف ورودی و خازن، تابع همان قوانین مبدل بوست است. با انجام این عمل بهره مدار قبل از ترانسفورمر دوبرابر شده و ولتاژ رسیده به اولیه ترانسفورمر بیشتر می شود و باعث می گردد ترانسفورمر تقویت کمتری را انجام دهد، پس اندازه ترانسفورمر کوچکتر و درنتیجه المان های پارازیتی تولیدی نیز نسبت به قبل کوچکتر می شوند. همچنین برای سوئیچ ها، این افزایش ولتاژ باعث استفاده بهتر از قابلیت سوئیچ وکاهش استرس جریان سوئیچ ها می شود. ضمن اینکه در مجموع هزینه و حجم مدار نیز کاهش می یابد.

در روند تکامل ایمپلنت های شنوایی بیشترین پیشرفت در زمینه الگوریتم های پردازشی و بهبود کیفیت سیگنال صوتی انجام گرفته و مدارات انتقال توان و داده القایی از نسل های اولیه ایمپلنت شنوایی (و بطور مشابه در بقیه ایمپلنت های تجاری سازی شده) تقریبا بدون تغییر باقی مانده اند. راهکار معمول در تامین انرژی و انتقال داده در ایمپلنت شنوایی، انتقال توان و داده از طریق سیم پیچ تزویج قرار داده شده در دو طرف پوست و استفاده از روش القای الکترومغناطیسی وراجلدی است. با توجه محدودیت های بدن انسان، باید فرکانس و توان سیگنال انتقالی به ایمپلنت در حدود مشخصی محدود شود تا به بافت زنده آسیب نرسد. با توجه به این که مقادیر عملی به محدوده توانی چند صد میلی وات تا چند وات و محدوده فرکانسی چند صد کیلوهرتز تا چند مگاهرتز محدود می شود، استفاده از تقویت کننده های معمول rf و یا مبدل های معمول سوئیچینگ ممکن است بهینه نباشد. بنابراین نیاز به طراحی مداراتی است که بطور خاص برای این محدوده توان و فرکانس بهینه شود. در طراحی این مدارات، امکان ارسال و دریافت توان با حداکثر بازده، ارسال و دریافت داده با حداکثر پهنای باند وحداقل اعوجاج، در کمترین حجم و با حداقل مدارات اضافه مد نظر است. در بخش اول این پایان نامه ابتدا سیستم انتقال توان و داده القایی در لینک وراجلدی ایمپلنت حلزونی گوش و مدارات جانبی آن به اختصار بررسی شده و سپس گزینه های مختلف قابل استفاده برای ارسال توان و داده (تقویت کننده های قدرت) مورد بررسی قرار می گیرد و نحوه طراحی پرکاربرد ترین مدار ارسال توان وداده در ایمپلنت های شنوایی شرح داده می شود. در پایان این بخش، مبدل پیشنهادی معرفی و با مدار معمول مورد استفاده در سیستم های مشابه از طریق شبیه سازی نرم افزاری مقایسه می گردد. سپس در ادامه یک نمونه از مدار بهبود یافته بطور عملی پیاده سازی شده و در شرایط شبیه سازی شده آزمایشگاهی تست می شود. مدار پیشنهادی در این بخش هم از نظر بازده ارسال توان و هم از نظر ارسال بهینه داده نسبت به مدارات معمول عملکرد بهتری دارد. در بخش دوم مدارات دریافت توان و داده و بطور خاص مدارات تنظیم و تقویت ولتاژ داخلی ایمپلنت مورد بررسی قرار گرفته و روند پیشرفت مبدل های تنظیم کننده و تقویت کننده ولتاژ، بررسی می شود و در پایان پس از ارائه مبدلی بهبود یافته، یک نمونه از آن بطور عملی پیاده سازی شده و در شرایط آزمایشگاهی تست می شود. مبدل پیشنهادی در این بخش از لحاظ بازده و حجم مدار نسبت به مبدل های معمول ارجحیت دارد.

امروزه به دلیل محدودیت های استانداردهای بین المللی مثل iec61000-3-2 مبدل های اصلاح ضریب توان به طور وسیعی در تبدیل ac به dc استفاده می شود. معمولترین مبدل مورد استفاده در اصلاح کننده های ضریب توان مبدل بوست می باشد. به علت مشکلات مبدل بوست مثل بالاتر بودن ولتاژ خروجی از حداکثر ولتاژ ورودی ، جریان راه اندازی اولیه زیاد، عدم کنترل اضافه بار، از سایر مبدلها به عنوان اصلاح کننده ضریب توان استقبال شده است. همچنین به علت دو بار پردازش توان در مبدل های معمول اصلاح ضریب توان، کاهش بازده یکی دیگر از مشکلات این مبدلها می باشد. برای رفع این نقص می توان از روش های بدون پل یا تک مرحله ای استفاده نمود. در این روش ها با ترکیب مبدلها با هم از تعداد دفعات پردازش توان کاسته و میزان بازده سیستم را افزایش می دهند. در مراجع سعی شده است با ترکیب ایده های فوق به اهداف مورد نظر که همان رفع عیوب ذکر شده است، برسند. در این رساله هدف ارائه یک مبدل اصلاح ضریب توان با قابلیت افزاینده-کاهنده و همچنین بازده بالا می باشد. برای اینکار سعی شده است میزان تلفات هدایتی و کلیدزنی به حداقل ممکن رسانده شود. بنابراین ابتدا به بررسی روش های موجود برای اصلاح ضریب توان پرداخته شده و به تفصیل انواع روش ها و مبدل های اصلاح ضریب توان ارائه گردیده اند. در ادامه روشهایی برای بهبود عملکرد این نوع از یکسوسازها برای رسیدن به اهداف این رساله ارائه می گردد. در این راستا چهار خانواده مبدل اصلاح ضریب توان جدید ارائه گردیده و از تمام جنبه های کیفی و کمی با هم و کارهای قبلی مقایسه گردیده اند. خانواده اول مبدل اصلاح ضریب توان با کلیدزنی سخت می باشد که بر روی مبدل سپیک و چوک پیاده سازی شده است. در این مبدل سعی شده است تا حد امکان تلفات هدایتی کاهش یابد. برای افزایش هر چه بیشتر بازده یک روش zvt روی این نوع از مبدل ها در خانواده دوم پیاده سازی شده است. خانواده سوم به کمترین تعداد المان موجود در مسیر توان که یک عدد می باشد رسیده است و نهایتا در خانواده چهارم سعی در کاهش تلفات کلیدزنی می باشد. برای این منظور از یک مبدل رزونانسی برای مدار چهارم استفاده شده است.

با توجه به حجم قابل ملاحظه منابع تغذیه در دستگاههای الکتریکی کاهش حجم و وزن آنها یکی از مسایل مهم طراحی می باشد در منابع تغذیه سوییچیگ این فرایند با افزایش فرکانس سوییچینگ انجام می شود. در فرکانسهای سوییچینگ بالا تلفات سوییچینگ و نوبر eml افزایش می یابد که باعث محدود شدن فرکانسی کر می شود. روشهای سوییچینگ نرم راه حل مناسبی برای کاهش تلفات سوییچینگ و نوبز در فرکانسای بالا هستند. اولین روش سوییچینگ نرم راه حل مناسبی برای کاهش تلفات سوییچینگ و نوبز در فرکانسهای بالا هستند. اولین روش سوییچینگ نرم اسنابرهای تلفاتی بودند که هر چند تلفات را از سوییچ دور می کنند ولی کمکی به افزایش راندمان کل مدار نمی کنند. بعد از آن مدلهای رزنانسی و شبه رزنانسی پینهاد شدند که تلفات سوییچینگ مدار را کاهش می دهند ولی باعث پیچیدگی سیستم کنترل و افزایش استرس جریان و ولتاژ سوییچیها می شوند از سال 1994 روشهای zvt،zct و zczvt پیشنهاد شدند که بدون ایجاد پیچیدگی قابل توجه در سیستم کترل و افزایش استرس سوییچها شرایط سوییچینگ نرم را فراهم می آورند در این پایان نامه مدلهای zvt،zct و zczvt مورد بررسی قرار می گیرند.سپس خانواده ای از مبدلهای zvt و zct ایجاد می گردد. نهایتا روشی برای ایجاد مدلهای پیشنهادی به طور کامل تجزیه و تحلیل شده و صحت تحلیل تیوریک توسط نتایج عملی اثبات شده است. در پایان نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار بیان می شود.

امروزه اینورترها در صنعت کاربرد زیادی دارند که درایو موتورهای القایی با کنترل سرعت، منابع تغذیه بدون وقفه (ups)، منابع تغذیه ac با ولتاژ و فرکانس قابل تنظیم، کوره های القایی و فیلترهای اکتیو قدرت (apf) از مهمترین کاربردهای آنها می باشد. به منظور کاهش حجم فیلتر خروجی اینورتر، بالا بردن کیفیت جریان یا ولتاژ خروجی و از بین بردن نویز صوتی در المان های مغناطیسی مدار، بالا بردن فرکانس سوییچنگ الزامی می باشد. با افزایش فرکانس کلیدزنی سوییچ های اینورتر، تلفات سوییچنگ افزایش می یابد. برای خارج کردن تلفات کلیدزنی از سوییچ های اینورتر و کاهش استرس ولتاژ و جریان سوییچ های اینورتر، معمولا از اسنابرهای خاموش و روشن کردن برای سوییچ ها استفاده می شود که منجر به افزایش تلفات کل مدار می شود. روش متداول برای کاهش تلفات سوییچینگ، استفاده از توپولوژی های سوییچینگ نرم می باشد. در این توپولوژی ها، با افزودن تعدادی المان اضافی به مدار، همپوشانی جریان و ولتاژ سوییچ ها در لحظات روشن وخاموش شدن، تقریبا از بین رفته و تلفات سوییچینگ حذف می شود. این اینورترها به دو گروه اینورترهای با مدار رزونانسی در سمت بار و سمت لینک dc تقسیم بندی می شوند. اینورترهای سه فاز با مدار رزونانسی در سمت بار دارای تعداد سوییچ کمکی زیادی هستند و در توان های بالا کاربرد دارند. در کاربردهای با توان متوسط، اینورترهای با مدار رزونانسی در سمت لینک dc کاربرد بیشتری دارند. در این اینورترها فقط یک مدار رزونانس در لینک dc اینورتر قرار دارد. تحقیقات صورت گرفته در سال های اخیر، در جهت بهبود راندمان و تعداد المان ها در این مبدل ها انجام شده است. این اینورترها معمولا دارای دو سوییچ کمکی یا بیشتر در لینک dc هستند. در این پایان نامه سعی بر آن شده تا با ارایه ی چند توپولوژی جدید، تعداد المان های اضافی از جمله سوییچ کمکی، نسبت به مبدل های قبلی کاهش یابد. برای رسیدن به این هدف، سه اینورتر با لینک dc موازی شبه رزونانسی جدید پیشنهاد شده و روابط و شکل موج های تیوری آنها استخراج شده است. همچنین پارامترهایی که در طراحی هر مبدل باید مدنظر گرفته شوند، آورده شده است. برای اطمینان از صحت عملکرد اینورترهای پیشنهادی، دو نمونه از آنها ساخته شده و با مقایسه شکل موج های عملی و تیوری، صحت ایجاد سوییچینگ نرم در آنها تایید شده است.

امروزه با گسترش روز افزون دستگاههای الکترونیکی تعداد یکسوسازهای متصل به شبکه روز به روز افزایش می یابد. و از آنجا که این یکسوسازها به عنوان یک بار غیر خطی محسوب می شوند باعث تولید فرکانسهایی به غیر فرکانس شبکه شده و شکل جریان را از حالت سینوسی خارج می کنند. این فرکانسهای تولیدی ناخواسته باعث مشکلاتی همچون گرم شدن ترانسها و موتورها، افزایش جریان خازنهای موازی، افزایش جریان سیم نول در سیستمهای سه فاز چهار سیمه، خراب شدن شکل ولتاژ و ... می شوند. بنابراین استانداردهای گوناگونی برای محدود کردن آنها وضع گردیده است.در نتیجه برای رعایت این استانداردها باید در ورودی یکسوسازها از مبدلهایی برای افزایش ضریب توان استفاده گردد. در مبدل اصلاح ضریب توان معمولی به علت استفاده از یک مبدل بوست بعد از یکسوساز، تلفات هدایتی نسبت به یک یکسوساز افزایش می یابد. برای کاهش این تلفات می توان وظیفه اصلاح ضریب توان را با یکسوساز و یا بلوک رگولاتور بعدی ترکیب کرد که در این صورت مبدل اصلاح ضریب توان را به ترتیب تک مرحله ای و بدون پل می نامند. از آنجاییکه مبدلهای اصلاح ضریب توان بدون پل دارای قابلیت استفاده در تمام دستگاه هایی هستند که نیاز به ولتاژ dc یکسو شده از برق شهر دارند و در ضمن تلفات هدایتی آن از سایر مبدلهای اصلاح ضریب توان کمتر می باشد، در این پایان نامه سعی در کاهش تلفات سوییچینگ آنها می گردد. با این کار راندمان مبدل اصلاح ضریب توان تا حد ممکن افزایش می یابد. در مراجع برای کاهش تلفات سوییچینگ از اسنابرهای بدون تلف و تکنیکهای zvt و zct استفاده شده است. در این پایان نامه پس از بررسی روشهای سوییچینگ نرم موجود و استفاده از مزایا و معایب آنها سه روش جدید برای سوییچینگ نرم مبدل اصلاح ضریب توان بدون پل ارایه گردیده است. مبدل اول بدون استفاده از هیچ سوییچ اضافه ای شرایط سوییچینگ نرم را فراهم کرده است. این مبدل نسبت به مبدلهای قبلی که بدون سوییچ اضافه در مراجع ذکر گردیده است، از تعداد المان اضافه کمتری استفاده می کند. در نتیجه حجم و وزن مدار نهایی کاهش یافته است. مبدل ارایه شده از روش کنترل فرکانس ساده ای بهره می برد و دارای این مزیت است که به علت کنترل فرکانس طیف نویز emi آن در حوزه فرکانس پخش شده و از میزان پیک این نویز می کاهد. در مبدل دوم یک روش zct ارایه گردیده است که هیچ استرس اضافه ای روی سوییچ اصلی ندارد. این مبدل در بین تمام تکنیکهایی که تا به حال برای نرم کردن سوییچینگ نرم روی مبدل بدون پل به کار رفته کمترین تعداد المان اضافه را دارد و میزان استرس تحمیلی به سوییچ و دیود اصلی کمتر می باشد. در مبدل سوم یک روش zvt ارایه گردیده است که در میان تمام تکنیکهای پیاده شده روی مبدل اصلاح ضریب توان بدون پل دارای کمترین میزان تلفات در مدار کمکی می باشد. زیرا تعداد المانهای موجود در مسیر رزونانس آن کاهش یافته است. عملکرد مبدلهای ارایه شده به طور کامل از لحاظ تیوری بررسی شده است و یک نمونه از هر کدام از این مبدلها ساخته شده است تا صحت نتایج تیوری و شبیه سازی مبدلها نشان داده شود.

سیستم ذخیره انرژی هیبرید، به سیستمی گویند که در آن از دو یا چند عنصر ذخیره انرژی استفاده شده باشد. باطری و ابرخازن در المان ذخیره انرژی هستند که وقتی در کنار یکدیگر قرار گیرند دارای قابلیت زیادی جهت تامین انرژی و توان مورد نیاز بار خواهند بود. در چنین سیستمی قسمت اعظم انرژی در باطری ذخیره شده و پالسهای توان بالای مورد نیاز بار توسط ابرخازن تامین میشود. ابرخازنها خانواده جدیدی از خازنها میباشند که اصول عملکرد آنها بر اساس دو لایه های الکتریکی بوده و دارای ظرفیت الکتریکی بسیار بالایی میباشند. علیرغم اینکه ولتاژ نامی سلول یک ابرخازن کم است، چگالی انرژی ابرخازنها خیلی بیشتر از خازنهای معمولی میباشد. بدلیل تغییرات ولتاژ ترمینال ابرخازن در طول پروسه شارژ و یا دشارژ، برای اتصال ابرخازن به بار یا باس dc نیاز به یک مبد واسط جهت تطبیق ولتاژ می باشد. مبدل واسط علاوه بر تطبیق ولتاژ باید قادر به کنترل جریان و توان تبادلی ابرخازن نیز باشد. سادهترین مدبل برای شارژ ابرخازن مبدل باک و برای دشارژ آن مبدل بوست میباشد. با ترکیب این دو مبدل و استفاده از یک سلف مشترک، سادهترین مبدل واسط که قابلیت تبادل توان در دو جهت را دارد، شکل میگیرد. محدود بودن مقدار انرِژی ذخیره شده ایجاب میکند که راندمان سیستم تا حدامکان بالا باشد. یکی از عوامل مهم تلفات در سیستم ذخیره انرژی هیبرید ذکر شده، تلفات سوییچینگ مبدل واسط است.

پیشرفت سریع تکنولوژی در ریزپردازنده ها، منابع تغذیه آن ها را با چالش های بسیاری روبرو کرده است. با افزایش تقاضای جریان ریزپردازنده ها، توان مصرفی آن ها افزایش یافته که با کاهش ولتاژ تغذیه، می توان توان مصرفی ریزپردازنده را کاهش داد. بنابراین، ولتاژ پایین، جریان بالا و فرکانس بالا (برای رسیدن به حالت گذار بار سریع و همچنین چگالی توان بالا) چالش های پیش رو برای منابع تغذیه ریزپردازنده ها می باشند. در کاربردهای لپ تاپ، کامپیوترهای رومیزی و محصولات قابل حمل برای تحویل توان موثر به ریزپردازنده ها از ماژول های رگوله کننده ولتاژ استفاده می شود. معمولا این ماژول ها توپولوژی باک را به همراه یکسوکننده سنکرون، به دلیل افت ولتاژ کمتر سوئیچ سنکرون نسبت به دیود مبدل باک، به خدمت می گرفتند. اما با توجه به پیشرفت ریزپردازنده ها و تقاضای افزایش جریان و کاهش ریپل درآن ها، دریک مبدل باک سنکرون معمولی به داشتن سلف فیلتر خروجی بزرگتر منجر شده، که این افزایش در سلف فیلتر خروجی سبب افزایش در خازن فیلتر خروجی نیز می گردد. زیرا در طول بازه گذار به دلیل تغییرات آرام جریان سلف، خازن ها باید به تنهایی انرژی لازم برای تحویل به بار را تامین کنند. بنابراین خازن باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند سطح ولتاژ خروجی را تامین کند. اما با توجه به محدودیت فضا در کاربردهای ولتاژ پایین و جریان بالا، امکان این افزایش در سلف و خازن فیلتر خروجی مبدل وجود نداشته، لذا چنین ساختاری قادر به تامین نیاز های روزافزون ریزپردازنده ها نبوده و در نتیجه در پردازنده هایی با توان بالاتر از مبدل باک سنکرون در هم تنیده چند فاز برای ماژول های رگوله کننده ولتاژ استفاده می شود. به دلیل اینکه اندازه اجزای فیلتر مبدل ها متناسب با فرکانس سوئیچینگ تعیین می شود، برای رسیدن به چگالی توان بالاتر، فرکانس سوئیچینگ بالا مورد نیاز است. اما افزایش فرکانس سوئیچینگ، تلفات سوئیچینگ و نویز emi را افزایش داده، که این موضوع منجر به کاهش بازده مبدل باک سنکرون می شودکه برای حل این مشکلات می توان شرایط سوئیچینگ نرم را برای سوئیچ های مبدل فراهم کرد. یکی دیگر از مشکلات ماژول های رگوله کننده ولتاژ ضریب وظیفه کوچک آن است. با توجه به اینکه در یک مبدل باک ضریب وظیفه نسبت ولتاژ خروجی به ورودی بوده، ضریب وظیفه در این کاربردها بسیار کم می باشد. این موضوع نه تنها باعث افزایش ریپل جریان خروجی در این مبدل ها شده بلکه مشکلات دیگری نیز از جمله دشواری کنترل سوئیچ اصلی، افزایش تلفات مدار درایو گیت و افزایش تلفات هدایتی مبدل (به دلیل افزایش پیک جریان سوئیچ اصلی) را به همراه دارد، که در مجموع راندمان پایین را برای مبدل باک سنکرون در کاربردهای ولتاژ پایین نتیجه می دهد. در این پایان نامه، ضمن ارائه مبدل های باک سنکرون با ایده گسترش ضریب وظیفه، مبدل های باک سنکرون سوئیچینگ نرم مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرند. سپس مبدل های سوئیچینگ نرم پیشنهادی ارائه می شوند. مبدل های پیشنهادی از ایده سلف های کوپل شده و خازن سری برای گسترش ضریب وظیفه استفاده می کنند. صحت عملکرد تحلیل تئوری در مبدل اول با نتایج شبیه سازی و عملی و در مبدل های دوم و سوم با نتایج شبیه سازی اثبات شده است. در پایان نیز نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای ادامه کار بیان می شود.

اصطلاح تداخل الکترومغناطیسی (emi) به اختلال عملکرد یک سیستم مهندسی به علت تداخل الکترومغناطیسی در همان سیستم یا با سیستم های دیگر اشاره می کند. طراحی مدرن سیستم های الکتریکی نیازمند آن است که این سیستم ها با محیط الکترومغناطیسی اطراف خود سازگار باشند. طراحی باید به گونه ای باشد که این اغتشاشات کمترین ضربه را به عملکرد سیستم وارد آورد. تمامی چنین رخدادهایی را می توان به عنوان تداخل الکترومغناطیسی دسته بندی نمود. وجود نویزهای محیط این الزام را ایجاد می کند که در حین طراحی اولیه یک وسیله الکترونیکی ملاحظاتی درنظر گرفته شود تا آن وسیله از تخریب عملکرد در اثر واکنش با حد کمینه ی چنین نویزهای الکترومغناطیسی ایمن شود. همزمان لازم است اطمینان حاصل شود که توسط سیستم، نویزهای الکترومغناطیسی بالاتر از یک حد از پیش دانسته انتشار داده نشود تا تخریب در عملکرد سامانه های الکترونیکی مجاورش ایجاد نگردد. علاوه بر این ملاحظاتی باید در نظر گرفته شود تا نویزهای تولید شده درون سیستم با خود آن تداخل نکند که عملکرد سیستم تخریب شود. با تولید گستره بزرگی از ابزار الکترونیکی (به ویژه تجهیزات دیجیتال که تابنده های توانمند انرژی الکترومغناطیسی هستند)، طراحی چنین سامانه هایی لازم است این خواسته ها را بپوشاند که سیستم طراحی شده با محیط الکترومغناطیسی اطرافش سازگار باشد. مبدل های سوئیچینگ به علت سوئیچینگ سریع ولتاژها و جریان هایشان نویز فرکانس بالای تداخل الکترومغناطیسی تولید می کنند. جریان های نویز تولید شده، نویز emi هدایتی خوانده می شوند. امروزه تعدد کاربرد مبدل های الکترونیک قدرت و دستگاه های مخابراتی کاهش emi را بیش از پیش با اهمیت می سازد. به حداقل رساندن نویز emi هدایتی برای تطبیق با استانداردها، اغلب درگیر روش آزمون و خطا است. می توان با استفاده از شبیه سازی نرم افزاری میزان emi را قبل از ساخت پیش بینی نمود و در جهت کاهش آن اقدام کرد. با وجود این نقطه نظر متداول، تکنیک های سیستماتیک کاهش emi وجود دارد و شیوه های طراحی در طول سال ها توسعه یافته است. تکنیک ها بطور وسیع بر اساس دو معیار طبقه بندی می شوند: 1) کاهش نویز بعد از تولید و 2) کاهش نویز در مرحله تولید. در این تحقیق، ابتدا مسائل بنیادی emi را مطرح کرده و به بررسی روش های کاهش emi هدایتی در مبدل های سوئیچینگ پرداخته می شود. در ادامه یک مبدلpwm سوئیچنگ نرم تک سوئیچه (pwm sss) از دید emi مورد بررسی قرار می گیرد و دو روش پیشنهادی برای کاهش emi مبدل ارائه خواهد شد. پس از مدل سازی مولفه های مبدل و بدست آوردن نتایج شبیه سازی، نمونه اولیه مبدل در محیط آزمایشگاه ساخته و نتایج شبیه سازی با نتایج اندازه گیری عملی مقایسه و صحت آن ها تأیید خواهد شد.

گرچه ادوات نیمه هادی و مبدل های الکترونیک قدرت تنوع وسیعی دارند، ولی در توان های بالا ایجاد محدودیت هایی می کنند. مثلاً در توان های بالا اجباراً فرکانس سوئیچینگ باید کاهش داده شود و این باعث کاهش پهنای باند مدار می شود. با موازی کردن مبدل های الکترونیک قدرت کم توان می توان این محدودیت را برطرف کرد. ساختار های زیادی برای موازی کردن مبدل های الکترونیک قدرت وجود دارد که همه ی آنها پیچیدگی های خاص خود را دارند. این پیچیدگی ها مربوط به روش های کنترل و ساختار های استفاده شده می باشد. باید در نظر داشت که هیچ سیستمی نمی تواند هم قابلیت اجرا و توان بالا، هم اطمینان و نگهداری آسان داشته باشد. اینورترهای مدولاسیون پهنای باند به طور وسیع درمنابع تغذیه ی بدون وقفه استفاده می شوند تا تغذیه ی بار از منبع توان اصلی هیچ گاه قطع نشود و توان را به طور دائم به بارهای بحرانی و حساس از قبیل سیستم های ارتباطی، سیستم های کامپیوتر، تجهیزات بیمارستان و غیره برسانند. یکی از رقابت های اصلی در طراحی اینورترهای تجاری، طراحی اینورتری می باشد که توانایی رسیدن به توان بالا، با قابلیت اطمینان بالا را داشته باشد. اینورترهای با توان بالا حرارت و جریان زیادی را تحمل می کنند و این دو عامل به طور عمومی دلیل اصلی قابلیت اطمینان پایین اینورترها می باشد. یکی از راه حل های ممکن برای حل این مشکل طراحی اینورترهای با توان پایین و استفاده از آنها به صورت موازی، برای رسیدن به توان و قابلیت اطمینان بالا می باشد. به طور کلی چالش اصلی در سیستم های موازی رسیدن به تعادل بار میان ماژول های اینورتر موازی و رفع جریان های گردشی در سیستم است. هر چند در ساختار موازی وجود جریان گردشی موجب می شود که جریان بار به طور مساوی بین اینورترهای موازی تقسیم نشود و جریان خروجی اینورترها از حد مجازشان تجاور کند و اینورترها دچار آسیب شوند. روش های کنترل متعددی برای تعادل بار میان ماژول های اینورتر موازی موجود می باشد. در بعضی از این روش ها تقسیم جریان به خوبی انجام می شود ولی اینورترها به یکدیگر وابسته می باشند که این موجب کاهش قابلیت اطمینان سیستم می شود. یکی از روش های کنترلی دیگر مشخصه ی افتی می باشد که در آن اینورترهای موازی از یکدیگر مستقل هستند، ولی برای بهبود تقسیم جریان، دامنه و فرکانس ولتاژ خروجی اینورتر افت پیدا می کند. علاوه بر این مدار کنترلی آن بسیار پیچیده می باشد. در این پایان نامه روش افت جریان برای تعادل بار میان اینورترهای موازی ارائه شده است. در این روش ماژول ها از یکدیگر مستقل می باشند و همچنین مدار کنترلی آن ساده است. روش پیشنهادی بحث و تحلیل شده است وصحت عملکرد با نتایج شبیه سازی و عملی اثبات شده است

ac مغناطیس دائم است که بدلیل شباهت بسیار زیاد مشخصه ورودی آن به ماشین جریان مستقیم، به این نام خوانده می شود. این ماشین از نظر طراحی و ساختار ظاهری با ماشین مغناطیس دائم سنکرون دارای شباهتهای بسیار است. یکی از تفاوتهای این دو نوع ماشین مغناطیس دائم در پروفایل ولتاژ القا شده در فازهای استاتور آنهاست. به همین دلیل گاهی این ماشین را ماشین مغناطیس دائم جریان متناوب ذوزنقه ای می نامند. برای درایو این ماشین یک اینورتر پالسهای جریانی سنکرون با موقعیت روتور به فازهای موتور اعمال می کند. با توجه به خصوصیات این ماشین مانند نسبت گشتاور به حجم بالا، عدم نیاز به نگهداری، اینرسی کم و سادگی تبادل حرارت با محیط خارج، افقهای جدیدی برای کاربرد این ماشین به وجود آمده است. به این ترتیب بهبود مشخصه های روشهای درایو این ماشین، همگام با گسترش کاربرد آن، مد نظر مهندسان قرار گرفته است. یکی از شاخصه های بهبود عملکرد سیستمهای مبتنی بر این ماشین، کاهش تلفات سوئیچینگ و تداخلات الکترومغناطیسی اینورتر بکار رفته در درایو آن، بدون افزایش چشمگیر هزینه های اینورتر است. برای نیل به این هدف، عموما استفاده از روشهای سوئیچینگ نرم برای اینورتر بکار رفته در سیستم ماشین- درایو، در دستور کار طراحان قرار دارد. در روشهای سوئیچینگ نرم، با افزودن مدارهای کمکی به مدار اصلی اینورتر، همپوشانی زمانی تغییرات ولتاژ و جریان سوئیچها تقریبا از بین رفته و تلفات سوئیچینگ حذف می گردد. از دیگر شاخصه های مورد توجه در مدار درایو این ماشین، می توان به کاهش هزینه و بهبود مشخصه های کیفیت توان در سمت ورودی مدار درایو اشاره کرد. در این پایان نامه، ابتدا ماشین جریان مستقیم بدون جاروبک سه فاز و اصول حاکم بر عملکرد آن معرفی می گردند. سپس انواع دیگر این ماشین به همراه روشهای پایه درایو آن ذکر می شود. سپس با ارائه یک دسته بندی سعی می شود اصول حاکم بر اینورترهای سوئیچینگ نرم بیان گردد. در ادامه با توجه به فاکتورهای مد نظر طراحان برای ارائه توپولوژی های مختلف درایو این ماشین، چند نمونه از این توپولوژی های دارای قابلیت خاص، به همراه نحوه عملکرد آنها ارائه می شود. هدف از انجام این پایان نامه، با توجه به روشهای به کار گرفته شده برای ارائه توپولوژی های مختلف درایو این ماشین و اینورترهای سوئیچینگ نرم، ارائه یک توپولوژی سوئیچینگ نرم با المانهای کاهش یافته است. به این ترتیب در فصل پنجم یک توپولوژی به همراه روش درایو ماشین پیشنهاد می گردد. در ادامه با توضیح نحوه عملکرد توپولوژی و روش پیشنهادی درایو، کارکرد آن تحلیل می شود. سپس با ارائه روش طراحی مقادیر مورد نیاز، یک نمونه از این توپولوژی پیشنهادی- با توجه به مشخصات یک نمونه موتور در دسترس- طراحی می شود. با توضیح روش شبیه سازی و مدل سازی المانهای به کار رفته در نرم افزار، مثال طراحی شده شبیه سازی گشته، و نتایج حاصل از آن برای بررسی صحت تحلیلهای صورت گرفته، ارائه می گردد. برای پیاده سازی این اینورتر از یک پردازنده سیگنال دیجیتال استفاده شده است. این پردازنده ضمن دریافت و تحلیل داده های به دست آمده از حسگرهای اثر هال، وظیفه محاسبه سرعت لحظه ای و پیاده سازی حلقه کنترلی و تولید سیگنالهای کنترل کننده را نیز بر عهده دارد. برای پیاده سازی نهایی این توپولوژی، مدارات شکل دهنده سیگنال مورد نیاز و مدارات واسط درایو سوئیچهای قدرت نیز طراحی و ساخته شد. در انتها با راه اندازی مجموعه نتایج حاصل از پیاده سازی عملی یک نمونه آزمایشگاهی از توپولوژی پیشنهادی در پایان نامه ارائه گشته است. با بررسی عملکرد این نمونه عملی، دسترسی به هدف پایان نامه مورد تایید قرار می گیرد. با جمع بندی نتایج و ارائه پیشنهاداتی برای ادامه کار، پایان نامه به اتمام می رسد.

امروزه به منظور کاهش مصرف مواد سوختی و جلوگیری از آلودگی هوا، گرایش به سمت خودروهای برقی افزایش یافته است. در نتیجه نیاز به یک واحد شارژ باتری استاندارد و کارا ضروری است. زمان شارژ و مدت زمان برق دهی باتری و عمر آن وابستگی زیادی به خصوصیات شارژر دارد. راندمان ماژول¬های باتری فقط به طراحی آنها وابسته نیست بلکه روش استفاده و چگونگی شارژ باتری و کنترل ولتاژ و جریان و دما نیز در آن موثر است. به خصوص در تکنولوژی¬های نوین باتری این وابستگی بیشتر شده است و به علت قیمت بالای این باتری¬ها، کاهش عمر باتری به دلیل شارژ غلط قابل اغماض نیست. شارژر باتری به صورت معمول شامل یکسوساز، طبقه اصلاح ضریب توان، خازن باس و مبدل dc/dc می¬باشد، البته گاهی طبقه اصلاح ضریب توان با مبدل dc/dc ادغام می¬شود. در کاربرد خودرو برقی یا هیبرید توان ذخیره شده در باتری¬ها، توان بالایی است که این خود نیاز به یک باتری شارژر توان بالا را الزام می¬کند. در توان¬های بالا علاوه بر نیاز به افزایش بهره¬وری مدار، هارمونیک¬های جریان مصرفی از شبکه برق ac نیز باید کنترل ومحدود گردد. روش¬های سنتی جهت ایجاد ولتاژ یکسو شده از برق شهر، یعنی پل دیود و خازن به شدت جریان غیر سینوسی (شبه پالسی) از شبکه قدرت می¬کشد که در توان¬های بالا به جز افزایش تلفات، هارمونیک¬های این جریان بر روی شبکه توزیع اثرات بسیار مخربی دارد. به همین دلیل استانداردهای جدید الزام به کنترل این هارمونیک¬ها کرده¬اند. در توان¬های پایین می¬توان از روش¬های غیر فعال استفاده کرد ولی در توان¬های بالا الزاما این مسئله باید توسط یک مدار فعال (اصلاح¬گر ضریب توان فعال) انجام شود. وظیفه این واحد کشیدن جریان کاملا سینوسی از شبکه برق ac است. در صورتیکه بتوان واحد اصلاح¬گر ضریب توان را با واحد شارژ باتری در خودرو برقی ترکیب کرد؛ علاوه بر کاهش هزینه، وزن، حجم و تلفات نیز امکان پذیر است که همه این موارد در کاربرد خودرو برقی دارای اهمیت هستند.

به منظور کاهش حجم و وزن سلف و خازن های یک منبع تغذیه سوئیچینگ باید فرکانس کلیدزنی مبدل افزایش یابد. در فرکانس های بالا تلفات کلیدزنی قابل ملاحظه شده و باید از روش های کلیدزنی نرم به جای استفاده از اسنابرهای تلفاتی استفاده شود. در این روش ها با استفاده از تعدادی المان اضافی، همپوشانی جریان و ولتاژ در لحظات کلیدزنی از بین می رود. روش های مختلفی برای ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم در مبدل ها وجود دارد که از جمله مهمترین آنها می توان به مبدل های با اسنابر پسیو بدون تلفات، مبدل های با گذار نرم در جریان یا ولتاژ صفر، مبدل های با کلمپ اکتیو، مبدل های رزونانسی، شبه رزونانسی و نوسانگر سوئیچ شده اشاره کرد. مبدل های نوسانگر سوئیچ شده گروهی از مبدل های سوئیچینگ هستند که در آنها به دلیل استفاده از الما ن های رزونانسی کوچک، حجم و وزن مبدل نسبت به سایر مبدل های مشابه کمتر می باشد. همچنین به دلیل کم بودن انرژی ذخیره شده در المان های پسیو، مبدل دارای پاسخ دینامیکی سریع در برابر تغییرات بار خروجی یا ولتاژ منبع ورودی است. مهمترین عیب این مبدل ها این است که برای ایجاد شرایط کلیدزنی نرم، معمولاً از چند سوئیچ استفاده می شود. در این رساله، هدف بهبود مبدل های نوسانگر سوئیچ شده می باشد. در صورتی که تعداد سوئیچ در این نوع از مبدل کمتر شود، مدار کنترل و راه انداز گیت آن ساده تر شده و علاوه بر کاهش هزینه در مبدل، حجم و وزن آن نیز کمتر می شود. بنابراین هدف رساله، ارائه مبدل های نوسانگر سوئیچ شده با حداقل تعداد سوئیچ قرار داده شده است. در این راستا خانواده ای از مبدل ها ارائه شده است که فقط دارای یک سوئیچ هستند. علاوه بر این، داشتن راندمان بالاتر نسبت به مبدل های مشابه و اصلاح ضریب توان به صورت ذاتی از جمله مزایای خانواده ارائه شده هستند. در ابتدا مبدل کاهنده از خانواده پیشنهادی مطرح شده و وضعیت های عملکرد آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. روش طراحی مبدل بیان شده و روابط مربوط به بهره و بازده مبدل بدست آمده است. نتایج حاصل از شبیه سازی و ساخت عملی برای مبدل مذکور ارائه شده است. مبدل از لحاظ پاسخ دینامیکی و وجود شرایط کلیدزنی نرم در حالت گذرا بررسی شده است. همچنین داشتن خاصیت اصلاح کنندگی ضریب توان به صورت ذاتی در مبدل مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با اعمال تغییراتی در مبدل کاهنده، مبدل افزاینده و کاهنده-افزاینده ارائه شده اند. از ترکیب مبدل کاهنده با مبدل کاهنده-افزاینده یک مبدل دوجهته پیشنهاد شده و مورد بررسی قرار گرفته است. با افزودن یک ترانسفورمر به مبدل افزاینده و اعمال تغییرات لازم، مبدل ایزوله از خانواده پیشنهادی ارائه شده که به دلیل داشتن جریان خروجی مستقل از ولتاژ خروجی می توان در کاربرد مدار درایو led از آن استفاده کرد.

مبدل های دوجهته، توان را بین دو منبع و در هر دو جهت منتقل می کنند. این مبدل ها با افزودن دیود موازی معکوس به سوییچ و سوییچ قابل کنترل به دیود حاصل می شوند. بنابراین، توان می تواند در هر دو جهت جاری شود. مبدل های دوجهته به طور گسترده ای در کاربردهایی که در آن ها عمل انتقال توان دو طرفه نیاز است، مانند سیستم های درایو موتور dc با قابلیت بازیافت انرژی هنگام ترمز، منابع تغذیه ی اضطراری، سیستم های شارژر و دشارژ باتری و منابع تغذیه ی کمکی برای خودروهای الکتریکی هیبرید به کار برده می شوند. مبدل های دوجهته dc-dc بسته به کاربرد می توانند ایزوله یا غیرایزوله باشند. مبدل های دوجهته ایزوله، به منظور ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین سمت اولیه و سمت ثانویه برای حفاظت از تجهیزات و اپراتورها، و در مواردی که به علت بالا بودن اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی امکان استفاده از زمین مشترک نباشد، بسیار مورد توجه قرار می گیرند. مبدل های دوجهته غیر ایزوله هنگامی که بهره ولتاژ بالا نیاز نباشد، به کار برده می شوند. برای کاربرد های توان بالا مبدل های دو جهته نوع پل، موضوع مهم تحقیق در دهه گذشته بوده است. مبدل فلای بک به علت سادگی ساختارش، در کاربردهای توان پایین استفاده می شود. اهداف اصلی در مبدل¬های دوجهته، کاهش تلفات سوییچینگ، کاهش استرس جریان و ولتاژ، کاهش تلفات هدایتی، چگالی توان بالا وکاستن تعداد المانهای مورد استفاده می باشد. افزایش چگالی توان مبدل از طریق افزایش فرکانس سوییچینگ مبدل حاصل می شود. مبدل های رزنانسی به منظور کاهش تلفات سوییچینگ مورد استفاده قرار می گیرند. این مبدل ها اگرچه تلفات سوئیچینگ را کاهش داده و قابلیت عملکرد با فرکانس بالا را نیز دارند، اما پیچیدگی مدار قدرت آن ها موجب می شود که این توپولوژی ها برای کاربردهای توان پایین که پیچیدگی مدار قدرت و افزایش المانهای مدار منجر به کاهش چگالی توان می گردد، مناسب نباشند. در این پایان نامه از تکنیک های رزنانسی در ساختار مبدل فوروارد برای توانهای پایین و متوسط استفاده شده است. توسط روش رزنانس و بدون استفاده از سوییچ کمکی یا مدارات اضافه، سوییچینگ جریان صفر برای تمامی سوییچ های مبدل حاصل می شود. هدف کاستن تعداد المان های مدار و کاهش تلفات هدایتی می باشد. ترانس مبدل از نوع فوروارد می باشد. این مبدل دارای یک المان مغناطیسی است که، انرژی را ذخیره نمی کند. همچنین با سوییچینگ در جریان صفر ساختاری بدست می آید، که برای المان igbt هم مناسب است.

امروزه با توجه به رویکرد و اقبال هر چه بیشتر بشر به سمت انرژی های تجدید پذیر، توجه و تمرکز بیشتری بر رشد و توسعه سیستم های تولید انرژی از منابع تجدید پذیر، گذاشته شده است. یکی از محبوب ترین و در دسترس ترین منابع انرژی تجدید پذیر، انرژی خورشیدی می باشد. اما از آنجا که هزینه اولیه و راه اندازی سیستم های تولید انرژی از نور خورشید، بسیار بالا بوده و همچنین از بازدهی چندان بالایی هم برخوردار نبوده است، این گزینه برای تامین انرژی، چندان مدنظر نبوده است. بنابراین در راستای حذف سوخت های فسیلی که آلودگی و تاثیرات زیست محیطی مخرب بسیاری دارند، تحقیقات و مطالعات زیادی انجام گرفته است تا بتوان منابع پاک انرژی، از جمله انرژی خورشیدی را رقیبی برای سوخت های فسیلی قرار داد. در حال حاضر به چندین صورت از انرژی خورشیدی استفاده می گردد، مانند آبگرمکن های خورشیدی و سیستم های فوتولتائیک که در این پایان نامه تمرکز بر سیستم های فوتولتائیک می باشد. تا کنون تکنولوژی های مختلفی از سیستم های فوتولتائیک ارائه شده اند. یکی از جدیدترین تکنولوژی های سیستم های فوتوولتائیک، ماژول ac است که برای کاربردهای خانگی و کاربردهای خود اتکا بسیار پرطرف دار شده اند. ماژول ac در واقع مجتمع سازی شده یک یا دو ماژول pv و اینورتر متصل به شبکه می باشد. در سال های اخیر تمرکز زیادی بر بهبود ساختارهای ماژول ac گذاشته شده است. یکی از مهمترین بخش ها در تکنولوژی ماژول ac، اینورتر آن است که معمولا در طراحی بهینه آن، مشکلات و مسایل مهم بسیاری وجود دارد. مهمترین نکات و دغدغه هایی که در طراحی سیستم های خورشیدی مطرح می باشند عبارت اند از بازدهی بالا، طول عمر زیاد، حذف جریان نشتی زمین، دنبال کردن نقطه کار توان ماکزیمم ماژول فوتوولتائیک، کم کردن حجم، وزن و قیمت سیستم، برآورد کردن استانداردها و قابلیت اطمینان و حافظت در برابر بروز انواع خطاها، می باشد. در این پایان نامه انواع اینورترهای فوتوولتائیک ارائه شده بررسی گردیده اند و در نهایت با شناخت از مسائل و دغدغه های موجود در سیستم های خورشیدی و راهکارهای بهینه سازی اینورترهای فوتوولتائیک، دو ساختار پیشنهادی جهت بهبود سیستم های فوتوولتائیک مبتنی بر ماژول ac ارائه گردیده و از طریق شبیه سازی نرم افزاری و نتایج نمونه های عملی، با تحقیقات مشابه مقایسه شده است. این دو مدار پیشنهادی ساختار دوطبقه دارند که در طبقه اول ولتاژ dc تولید شده توسط ماژول ac به سطح ولتاژ بالاتری تبدیل می گردد و در طبقه دوم توان تولیدی توسط ماژول pv به شبکه تزریق می گردد. تعداد کم عناصر نیمه هادی، بهره بالا و حذف جریان نشتی زمین از ویژگی های این دو ساختار می باشند.

در جهان امروز باپیشرفت روز افزون علم و گسترش استفاده از تجهیزات الکترونیکی در مصارف مختلف خانگی و صنعتی، موضوع برآورده نمودن توان مصرفی این تجهیزات مورد توجه قرار می¬گیرد. در تمام تجهیزات الکترونیکی که با برق شهر کار می¬کنند نیاز به یک ولتاژ dc می¬باشد که از ولتاژ ac ورودی شبکه توزیع قدرت کشیده می¬شود. بنابراین در ورودی این مدارات نیاز به یک یکسوساز و خازن می¬باشد. اما از آنجاییکه یکسوسازها نوعی بار غیر خطی محسوب می¬شوند سبب کشیده شدن جریان غیر سینوسی از شبکه می¬شوند و دامنه¬ی هارمونیک¬های فرد افزایش یافته و مشکلات فراوانی مانند گرم شدن ترانسفورمر¬ها و افزایش تلفات ایجاد می¬کنند. جهت محدود نمودن هارمونیک¬های ورودی و ضریب توان، استانداردهایی مانند iec-1000-3-2 وضع گردیده¬اند. بنابراین به منظور بهبود ضریب توان و حذف هارمونیک¬های جریان مصرفی در ورودی مبدل¬ها واحد اصلاح کننده ضریب توان قرار می¬دهند. روش¬های اصلاح ضریب توان به دو دسته پسیو و اکتیو تقسیم شده¬اند. روش-های پسیو از بانک¬های خازنی حجیم وسلف به صورت فیلتر پایین گذر جهت اصلاح ضریب توان استفاده می¬کنندکه به دلیل حجم و وزن زیاد و مقرون به صرفه نبودن در توان¬های پایین، روش¬های اکتیو مطرح می¬گردند که از جمله آن¬ها ساختارهای pfc هستند. این روش¬ها در قالب ساختارهای متفاوتی به اصلاح ضریب توان می¬پردازند. به دلیل افزایش تعداد المان¬های مدار، کنترل پیچیده¬تر، دومرتبه پردازش توان ودر نتیجه کاهش بازده در ساختار های دومرحله¬ای، می¬توان از ساختار موازی جهت رفع مشکلات ذکر شده، استفاده نمود. در این ساختار بخشی از توان یک مرتبه به صورت مستقیم و بخش دیگر دو مرتبه پردازش می¬شود، بنابراین بازده مدار افزایش می¬یابد. در این پایان نامه پس از بررسی انواع روش¬های اصلاح ضریب توان به وسیله¬ی مبدل¬های پایه، ساختارهای متفاوت موجود و انواع مبدل¬های اصلاح ضریب توان با ساختار موازی و مشکلات آن¬ها، یک مبدل اصلاح ضریب توان موازی به همراه کلید زنی نرم ارائه گردیده است تا برخی از این مشکلات را رفع نماید. این مبدل جهت شکل دهی به جریان ورودی و تنظیم ولتاژ خروجی از یک مبدل فلای بک به همراه مدار کمکی ساده¬ی کلمپ اکتیو استفاده کرده است. این مبدل در حالت جریان گسسته عمل نموده و اصلاح ضریب توان را بصورت ذاتی انجام می¬دهد. در مبدل ارائه شده از تکنیک-های کلید زنی نرم جهت کاهش تلفات کلید زنی و افزایش بازده، بهره گرفته شده است. مبدل پیشنهادی پس از طراحی، شبیه سازی گردیده و یک نمونه آزمایشگاهی از آن ساخته شده است و با مبدل¬های دیگر مقایسه شده است. نتایج ساخت صحت بررسی¬های تئوریک را تایید می¬کند.

توانایی های مبدلهای کلیدزنی dc-dc، آنها را به جزء لاینفکی از تجهیزات الکتریکی تبدیل کرده است. از جمله این توانایی ها می توان به قابلیت پردازش توان در حجم مناسب ، بازده بالا و سادگی تطبیق با کاربردهای مورد نیاز، اشاره نمود. در کاربردهایی که به یک مبدل dc-dc غیرایزوله کاهنده با توانایی فراهم آوردن جریان بالا با ریپل کم نیاز است، مبدل باک درهم تنیده می تواند به عنوان بهترین گزینه مطرح شود. دلیل این انتخاب، سادگی ساختار و روش کنترل این مبدل است. مبدل باک درهم تنیده از اتصال موازی دو یا چند مبدل باک پایه تشکیل می شود، با این تفاوت که پالس های ماژول های موازی شده با یکدیگر اختلاف فاز دارد. با این حال این مبدل به همراه همه مزایای که فراهم می آورد، معایب خاص خود را نیز دارد. از جمله این معایب می توان به برابر بودن استرس ولتاژ المان های نیمه هادی با سطح ولتاژ ورودی این مبدل اشاره نمود که در کاربردهای با سطح ولتاژ ورودی بالا، مشکل آفرین بوده و طراح را مجبور به استفاده از المان های ولتاژ بالا می کند. حال آنکه قطعات ولتاژ بالا از معایبی همچون قیمت بالا، افت ولتاژ هدایتی زیاد و مشکلات بازیابی معکوس دایودها رنج می برند. علاوه بر این، کلید زنی در این مبدل در شرایط سخت صورت می گیرد و با افزایش فرکانس کلیدزنی که با هدف افزایش چگالی توان و بهبود عملکرد دینامیکی آن انجام می شود، تلفات ناشی از روشن و خاموش شدن کلید ها و دایودها افزایش یافته و بازده کلی مبدل کاهش می یابد. از دیگر مشکلات مبدل باک درهم تنیده، می توان به کم بودن ضریب وظیفه درکاربردهای خیلی کاهنده اشاره نمودکه باعث افزایش استرس جریان کلیدها و به تبع آن کاهش بازده می گردد و تنظیم ولتاژ خروجی را نیز با مشکل مواجه می کند. در این پایان نامه ابتدا ساختار، نحوه عملکرد و مزایای مبدل باک درهم تنیده معرفی شده است و همچنین مشکلات این مبدل نیز بیان شده اند. سپس راهکارهایی که تاکنون برای کاهش اثرات ناشی از این مشکلات ارائه شده اند دسته بندی و بررسی شده اند. بر طبق دسته بندی انجام شده در این پایان نامه، راهکارهای برطرف کردن مشکلات مبدل باک درهم تنیده به سه دسته ی ارائه روشهای کاهش استرس ولتاژ قطعات نیمه هادی، ایجاد شرایط کلیدزنی نرم توسط روش های فعال با کمترین تعداد کلیدکمکی و ایجاد کلیدزنی نرم توسط روش های غیر فعال با کمترین تعداد قطعه کمکی، تقسیم می شوند. بر این اساس در این پایان نامه مبدل پیشنهادی اول، دوم و سوم برای کاهش استرس ولتاژ قطعات نیمه هادی مبدل باک درهم تنیده ارائه شده اند. مبدل پیشنهادی چهارم برای ایجاد شرایط کلیدزنی مبدل باک درهم تنیده نرم با یک کلید کمکی ارائه شده است. برای ایجاد شرایط کلیدزنی نرم توسط روشهای غیرفعال با کمترین تعداد قطعات کمکی نیز مبدل پیشنهادی پنجم در قالب خانواده ای از مبدل های تک کلید با کلیدزنی نرم ارائه شده است. در ادامه قابلیت پیاده سازی ایده مبدل پیشنهادی پنجم بر روی مبدل پیشنهادی اول، بررسی شده است. صحت راهکارهای پیشنهادی در قالب تحلیل های نظری ، نتایج شبیه سازی و عملی اثبات گردیده است. در انتها نیز از مطالب و نتایج بیان شده، یک نتیجه گیری کلی بیان خواهد شد و پیشنهاداتی برای بهبود بیشتر در مبدل باک درهم تنیده ارائه خواهد شد.

امروزه استفاده از مبدل¬ها با ولتاژ خروجی پایین و متوسط در تجهیزات قابل حمل، کامپیوترهای با کارایی بالا و سیستم¬های مخابراتی توان بالا در حال افزایش می¬باشد. از این¬رو، بهبود بازده تبدیل و چگالی توان این مبدل¬ها مورد توجه قرار گرفته است. تلفات هدایتی یکسوسازهای متداول در مبدل¬های ولتاژ پایین و متوسط قابل ملاحظه می¬باشد. برای کاهش تلفات هدایتی، یکسوساز همزمان (sr) که یک کلید نیمه¬هادی است، جایگزین دیود مبدل می¬گردد. یک کلید نیمه¬هادی، برای روشن و خاموش شدن، به سیگنال راه انداز نیاز دارد. همچنین به طور معمول، زمان بازیابی معکوس دیود بدنه یک کلید نیمه¬هادی زیاد است و لذا استفاده از sr می¬تواند به طور قابل ملاحظه¬ای تلفات کلیدزنی و تداخل الکترومغناطیسی (emi) را افزایش دهد. مبدل باک با یکسوساز همزمان که مبدل باک سنکرون نامیده می¬شود به دلیل سادگی و نداشتن ترانسفورمر، به طور وسیع برای کاربردهای ولتاژ خروجی پایین و متوسط به¬کار گرفته می¬شود. این رساله، در جهت بهبود عملکرد مبدل باک سنکرون، بر روش¬های راه اندازی یکسوساز همزمان و همچنین روش¬های کلیدزنی نرم آن¬ها متمرکز شده است. در میان روش¬های کلیدزنی نرم متعدد، روش¬های گذر در ولتاژ صفر (zvt)، با ایجاد یک فاصله زمانی بین زمان هدایت کلید اصلی و دیود بدنه sr، می¬توانند تلفات مربوط به زمان بازیابی معکوس دیود بدنه sr را به شکل چشمگیری کاهش دهند. در میان روش¬های راه اندازی یکسوساز همزمان، روش راه انداز مبتنی بر ولتاژ به علت قابلیت به¬کارگیری برای مبدل باک سنکرون zvt و همچنین عدم نیاز به ترانسفورمرهای کمکی، یک گزینه مناسب برای این مبدل می¬باشد. در این رساله، یک مدار راه انداز یکسوساز همزمان بر مبنای روش راه انداز مبتنی بر ولتاژ برای مبدل¬های باک سنکرون zvt تطبیق داده می¬شود. همچنین، یک مدار راه انداز یکسوساز همزمان با قابلیت بازیابی انرژی معرفی می¬گردد. این مدارها، سیگنال راه انداز را بر مبنای علامت ولتاژ sr و بدون استفاده از سیگنال کنترل مبدل، تولید می¬کنند. در این طرح¬های یکسوسازی همزمان، کلید sr می¬تواند بعد از مثبت شدن علامت ولتاژ درین-سورس همچنان روشن بماند و با مقداری تاخیر خاموش شود. در این رساله، یک مبدل باک سنکرون zvt جدید نیز ارائه می¬گردد که قابلیت عملکرد در ولتاژهای خروجی پایین را دارا می¬باشد. در این مبدل، شرایط کلیدزنی نرم برای همه کلید¬ها فراهم شده و تلفات مربوط به بازیابی معکوس دیود بدنه sr حذف می¬گردند. همچنین، کلید کمکی به سیگنال راه انداز ایزوله نیاز ندارد. عملکرد مدارهای راه انداز و مبدل ارائه شده به طور کامل از لحاظ تئوری بررسی می-شود و نتایج عملی برای تایید تحلیل¬های تئوری ارائه می¬گردند.

برای کاهش معایب مبدل های دو مرحله، مبدل های یک مرحله با ادغام دو مرحله ایجادشده اند. این مبدل به دلیل سوئیچینگ سخت، تلفات سوئیچینگ بالایی دارد. بنابراین بازده ی این نوع مبدل پایین است و استفاده از این مبدل به توان های پایین محدود می شود؛ اما این روش تعداد المان ها را به طور موثری کاهش می دهد. گروهی از مبدل های یک مرحله با اضافه کردن چند المان به مبدل dc-dc به دست می آیند. در این پایان نامه با اضافه کردن چند المان به مبدل dc-dc و با قرار دادن یک شبکه امپدانسی بین یکسو کننده ورودی و خازن بالک عمل تصحیح ضریب توان انجام می شود. به دلیل عملکرد مبدل در حالت جریان گسسته، تصحیح ضریب توان به صورت ذاتی انجام می شود و به مدار کنترل اضافه نیازی نیست.

با توجه به بحران انرژی در عصر حاضر و هزینه های بالای انرژی و استفاده روز افزون از منابع روشنایی، محققان در تلاش برای جایگزینی ادوات جدید با بهره و طول عمر بالا هستند. همچنین محیط زیست بحران دیگری است که در این عصر جوامع انسانی با آن روبروست. تولید تجهیراتی که دارای مواد سمی و آلاینده و همچنین برای انسان مضر نباشد از اهداف دیگر محققان است. امروزه به دلیل ویژگی های led، این قطعه نیمه هادی به عنوان یک منبع روشنایی مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به مشخصه رفتاری ledها و بکارگیری چندین led جهت دستیابی به روشنایی مطلوب، برای راه اندازی آن نیاز به مدارهای راه انداز می باشد. برای داشتن یک روشنایی ثابت در led یا یک رشته از led ها، باید جریان آن کنترل شود. برای این منظور از مبدل های خطی یا سوئیچینگ استفاده می گردد. چون مبدل های سوئیچینگ بهره ی بالاتری نسبت به مبدل های خطی دارند از این مبدل ها به خصوص در توان های بالا برای درایو ledها استفاده می شود. کاربرد تجهیزات الکترونیک قدرت همانند led driver ها به سرعت در حال افزایش است و استفاده از مدارات اصلاح ضریب توان در ورودی اجتناب ناپذیر است. مطالعه برروی مدارات یک طبقه ی اصلاح ضریب توان به طور عمده به دلیل حجم کم، مدارات کنترل ساده تر و بهره بالاتر در حال انجام است. مدارات پایه سوئیچینگ همانند بوست، باک بوست، فلای بک، چوک و ... در شرایط مد جریان گسسته یا ولتاژ گسسته دارای مشخصه مقاومتی در ورودی هستند و یا به عبارتی ذاتاً اصلاح ضریب توان را انجام می دهند. با توجه به این مزیت، این مبدل ها در ساختارهای تکی و یا ترکیبی برای درایو led ها پیشنهاد شده است. اشکال عمده در مد جریان گسسته پیک جریان بالا و در نتیجه استرس قطعات نیمه هادی و تلفات هدایتی بالای آنهاست که باعث افزایش هزینه قطعات نیمه هادی نیز می گردد. در مبدل هایی که کلید زنی در شرایط سخت صورت می گیرد، با افزایش فرکانس کلیدزنی در مبدل که به هدف افزایش چگالی توان و بهبود عملکرد دینامیکی آن انجام می شود، تلفات ناشی از روشن و خاموش شدن کلید و بازده کلی مبدل کاهش می یابد. به دلیل افزایش روز افزون کاربرد ledها در مصارف روشنایی، هر چقدر میزان ضریب توان بالاتر باشد، از منظر استاندارد مبدل دارای امتیاز بالاتری خواهد بود. از طرف دیگر اکثر ledها می توانند جریانی را که دارای ریپل 100 درصد (پیک تا 2 برابر متوسط جریان) را تحمل کنند. در نتیجه ledها نیازی به رگولاسیون دقیق جریان در خروجی خود ندارند. وجود فضای کوچک در لامپهای led استفاده از فرکانس های بالا را اجتناب ناپذیر میکند. به دلیل عملکرد در فرکانس بالا بحث سوئیچینگ نرم بسیار مهم خواهد بود. در این پایان نامه یک مبدل اصلاح ضریب توان سوئیچینگ نرم جدید برای راه اندازی led معرفی می شود. این مبدل بر اساس تکنیک ولتاژ گسسته در ورودی عمل می کند و بنابراین به نسبت مبدل های جریان گسسته استرس جریان کمتری دارد و تلفات هدایتی را کاهش می دهد. با توجه به ساختار مبدل و طراحی المان ها همچنین شرایط سوئیچینگ نرم در مبدل ایجاد شده است، درنتیجه تلفات سوئیچینگ که قابل ملاحظه نیز می باشد در المانهای نیمه هادی وجود ندارد و بازده کلی مبدل را افزایش می دهد. عملکرد مبدل در شرایط ولتاژ گسسته باعث پدید آمدن ساختار خطی از دید ورودی مبدل گردیده و ضریب توان تقریبا یک را برای مبدل ایجاد خواهد نمود و در مقایسه با استاندارد iec مربوط به اصلاح ضریب توان، دامنه هارمونیکهای جریان کوچکتر هستند. با توجه به ساختار ساده ی مبدل و اینکه رگولاسیون جریان درخروجی وجود ندارد، میتواند در کاربردهای راه اندازی led مناسب باشد. صحت راهکارهای پیشنهادی در قالب تحلیل های نظری ، نتایج شبیه سازی و عملی اثبات گردیده است. در انتها نیز از مطالب و نتایج بیان شده، یک نتیجه گیری کلی بیان می شود و پیشنهاداتی برای ادامه تحقیق ارائه خواهد شد.

موضوع انرژی های تجدیدپذیر در دنیای امروز جزء موضوعات جذابی می باشد که دانشمندان زیادی برای دستیابی به روش های نوین برای بهره وری بهتر از آن تلاش می کنند. یکی از چالش های موجود در استفاده از این قبیل انرژی ها عدم توانایی این منابع در تامین پایدار انرژی مورد نیاز برای کاربردهای گوناگون می باشد تا بتوان از آن در نیازهای روزمره نیز استفاده کرد. برای مثال هنگامی که از انرژی خورشیدی برای تامین انرژی منازل مسکونی استفاده می شود در روزهای ابری و یا در طول شب که تابش نور خورشید وجود ندارد دیگر نمی توان از این نوع انرژی استفاده کرد و یا حتی گاهی با وجود تابش انرژی خورشید انرژی مورد نیاز تامین نمی گردد با توجه به مشکلات بیان شده در بسیاری از کاربردها نیاز به منابع متعدد مانند باد، خورشید، باتری و پیل سوختی به طور هم زمان می باشد تا بتوان در مواقع لزوم از آن استفاده کرد، اما استفاده از مبدل های جداگانه برای هر منبع با توجه به هزینه ی بالا مقرون به صرفه نمی باشد. مبدل های چند ورودی امکان استفاده از چند منبع در کنار یکدیگر را توسط یک مبدل فراهم می کند تا با کاهش تعداد المان های موجود در مدار هزینه ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش یابد. در سال های اخیر مقالات زیادی در مورد نحوه ی عملکرد مبدل های چند ورودی ارائه شده و به معرفی مبدل های گوناگونی پرداخته اند، هم چنین جهت کاهش تلفات، پیاده سازی شرایط سوئیچینگ نرم بر روی این مبدل ها مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه ابتدا انواع مبدل های چند ورودی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه دو مدار برای فراهم کردن شرایط سوئیچینگ نرم بر روی مبدل باک دو ورودی پیشنهاد می گردد و مبدل چند ورودی سوئیچینگ نرم پیشنهادی تحلیل و صحت راهکارهای پیشنهادی در قالب تحلیل های نظری، نتایج شبیه سازی و عملی اثبات می گردد. در انتها نیز از مطالب و نتایج بیان شده یک نتیجه گیری کلی بیان خواهد شد و پیشنهاداتی برای ادامه کار بیان می گردد.

امروزه بخش روشنایی سهم بزرگی از مصرف انرژی الکتریکی را به خود اختصاص داده است. بدون شک استفاده از منابع نوری بهینه تر تأثیر به سزایی در کاهش مصرف انرژی دارد. از جدیدترین این منابع می توان به چراغ های led اشاره کرد. جهت استفاده از این چراغ ها به یک مدار راه انداز نیاز می باشد تا توان مورد نیاز آنها را از برق شهر تأمین کند. تاکنون ساختارهای زیادی به عنوان مدار راه انداز چراغ led با قابلیت اصلاح ضریب توان معرفی شده است. اما با بررسی مدارهای راه انداز موجود مشاهده می شود که این موضوع هم چنان نیازمند تحقیق و پژوهش بیشتری به منظور افزایش بازده و کاهش پیچیدگی مدارهای راه انداز چراغ led مناسب برای کاربردهای توان پایین می باشد. هدف از این پایان نامه بررسی مدارهای راه انداز چراغ led موجود با تکیه بر ساختار اصلاح ضریب توان تک مرحله ای و هم چنین ارائه ساختارهای جدید با طول عمر زیاد و تلفات کم می باشد.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و تمایل به مجتمع سازی مدارات الکترونیک قدرت، نیاز به کاهش اندازه ی المان های غیرفعال مدار و درنتیجه کاهش حجم و وزن این مدارات بیشترشده است. پارامترمهم و تاثیرگذار جهت دستیابی به این اهداف افزایش فرکانس کلیدزنی می باشد. باتوجه به این که تمایل به بالارفتن سرعت پردازنده ها نیزوجود دارد، بالارفتن فرکانس به سریع ترشدن پاسخ حالت گذرای مدار نیز کمک خواهدنمود. درکنار این مزایا، بالارفتن فرکانس افزایش تلفات وابسته به فرکانس را به همراه دارد. دریک راه اندازگیت نوع منبع ولتاژ، تلفات با فرکانس رابطه ی مستقیم دارد، لذا استفاده از این نوع راه اندازگیت برای ماسفت قدرت درفرکانس های بالا موجب محدودشدن راندمان مدار الکترونیک قدرت می شود. بااستفاده از این نوع راه انداز، انرژی ذخیره شده درخازن گیت ماسفت قدرت در مقاومت گیت آن تلف می شود. جهت بازیابی این انرژی تلف شده ونیزکاهش تلفات راه اندازگیت، روش های راه اندازگیت رزونانسی معرفی شده اند. دریک راه اندازگیت رزونانسی، بااضافه شدن یک المان ذخیره کننده انرژی به صورت سری با مقاومت گیت، انرژی ذخیره شده درگیت ماسفت قدرت بازیافت می شود. راه اندازهای گیت رزونانسی نوع منبع جریان، ضمن شارژ و دشارژ خازن ورودی ماسفت قدرت توسط یک جریان تقریباثابت، سرعت کلیدزنی ماسفت را بالا می برد. به این ترتیب به کاربردن این راه اندازها به کاهش تلفات کلیدزنی ماسفت قدرت که تلفات غالب درمحدوده ی فرکانس های بالاست، کمک می نماید. تمایل به کاهش ولتاژتغذیه ی ریزپردازنده ها جهت کاهش اتلاف توان آن ها مطرح می باشد. همچنین درکاربردهای خاصی، سطح ولتاژتغذیه مدارقدرت به کمترازسطح ولتاژآستانه ماسفت می رسد. چنانچه همین سطح ولتاژپایین مربوط به مدارالکترونیک ویا مربوط به مدارقدرت، برای تغذیه مدار راه اندازگیت به کاررود، امکان روشن شدن مناسب ماسفت قدرت فراهم نمی شود و تلفات کلیدزنی آن بالا خواهدرفت. درچنین شرایطی طراحی یک راه اندازگیت باتوانایی افزایش سطح ولتاژگیت به مقداری بیش از ولتاژتغذیه مدار، اهمیت بسزایی دارد. همچنین باتوجه به این که بیشتر مدارات الکترونیک قدرت بیش ازیک کلیدقدرت دارند، استفاده از راه اندازهای گیت مجزا، افزایش حجم مدار و نیزپیچیدگی مدارکنترل را به همراه خواهدداشت.

در فرستنده های رادار، انرژی توسط یک منبع تغذیه dc توان بالا تامین می شود. این منبع تغذیه باید از ویژگیهای خاصی مانند رگولاسیون بالا، عدم تولید و حساسیت به نویز و تداخل الکترومغناطیسی برخوردار باشد یکی از مشکلات مبدلهای سوئیچینگ pwm تلفات بالای کلیدزنی و تداخل الکترومغناطیسی بعلت سوئیچینگ در ولتاژ و جریان غیرصفر است که فرکانس عملکرد را محدود نموده و باعث افزایش حجم و وزن مبدل می شود. به منظور کاهش حجم(با افزایش فرکانس تلفات کلیدزنی و تداخل الکترومغناطیسی روشهای کلیدزنی در ولتاژ و یا جریان صفر پیشنهاد می شود. در این پایان نامه روشهای اصلی zvs و zvzcs در مبدلهای pwm تمام پل معرفی و مقایسه شده اند. این روشها از لحاظ زمانهای سکون مورد نیاز، محدوده بار تحت zvs، انرژی گردشی در پریودهای هرزگرد و نوسانات جانبی روی دیودهای ثانویه با هم مقایسه شده اند. با توجه به توان بالای منبع تغذیه مورد نیاز و عدم نگرانی از مختل شدن zvs سوئیچهای پسفاز در بارهای سبک ، روش اصلی zvs با استفاده از سلف نشتی ترانس انتخاب و بطور کامل طراحی و در توان 3kw ساخته شده است . حصول zvs با روشنی دیودهای ضد موازی سوئیچها محقق می شود. برای محدود کردن سطح نوسانات روی دیودهای یکسوکننده خروجی از مدار کلمپ (با تلفاتی بسیار کمتر از اسنابرهای مرسوم) استفاده شده است . ملاحظات حفاظتی مطرح شده در پایان نامه، قابلیت اطمینان سیستم را بعنوان طرحی نیمه صنعتی، در حد قابل توجه افزایش می دهد.

‏‎igbt‎‏ ها به سبب فواید شاخص خود از جمله سادگی درایو و قابلیت کلیدزنی در فرکانسهای بالا، به طور گسترده در مبدلهای سوئیچینگ مورد استفاده قرار می گیرند. قابلیت تحمل ولتاژ و انتقال توان بالا با چگالی توان بالاتر و قیمت ارزانتر نسبت به ماسفتها باعث شده است که این کلیدها در توانهای بالا جایگزین ماسفتها شوند. فرکانس عملکرد ‏‎igbt‎‏ ها به دلیل مسئله دنباله داری جریان در آنها محدود است و برای استفاده از این کلیدها در فرکانسهای بالا باید تلفات خاموشی آنها کاهش یابد، برای این منظور روشهای ‏‎zvzcs‎‏ معرفی شده اند . در این روشها که از تکنیک شیفت فاز برای درایو سوئیچها استفاده می شود، شرایط ‏‎zvs‎‏ برای سوئیچهای پیشفاز با اضافه کردن خازنهای اسنابر دو سرآنها و شرایط ‏‎zcs‎‏ برای سوئیچهای پسفاز با صفرکردن جریان اولیه در مرحله هرزگردی تامین می شود. در توانهای بالا با درنظرگرفتن امتیازاتی همچون قابلیت افزایش تعداد، بهبود عملکرد ، قابلیت اعتماد، قابلیت دسترسی ، افزونگی ، کاهش حجم و مدیریت گرمایی، استفاده از چند مبدل ‏‎dc-dc‎‏ موازی نسبت با استفاده از یک مبدل توان بالا ترجیح داده می شود . مسئله مهم در موازی سازی مبدلها،تقسیم جریان مساوی بین آنها می باشد. در این پایان نامه روشهای ‏‎zvzcs‎‏ و تقسیم بار، معرفی و ارزیابی شده است. سپس یکی از روشهای ‏‎zvzcs‎‏ انتخاب، و طراحی ، شبیه سازی و پیاده سازی مبدل در توان سه کیلووات و ولتاژ خروجی 350 ولت انجام گرفته است و با اضافه کردن سلف کمکی و تغییر در استراتژی کنترل، محدوده ‏‎zvs‎‏ سوئیچهای پیشفاز توسعه یافته است. سرانجام دو مدول از منبع تغذیه توسط یکی از روشهای تقسیم بار موازی شده است.