مبدل

با طرح های القایی برای مبدل ها آشنا شویم

یک مقاله ی فنی مفید نشان دهنده ی طرح القایی فیلتر برای مبدل های تقویتی، طراحی اتصال القایی برای مبدل های دارای دو خروجی و طراحی مبدل برگشتی در حالت هدایت و انتقال مداوم است.

 

سطح توصیه شده

یک مقاله ی فنی مفید نشان دهنده ی طرح القایی فیلتر برای مبدل های تقویتی، طراحی اتصال القایی برای مبدل های دارای دو خروجی و طراحی مبدل برگشتی در حالت هدایت و انتقال مداوم است.

فیلتر القایی در مدار مبدل در مقایسه با یک محدوده ی بزرگ و وسیع برای مبدل  قراردادی، در یک محدوده ی حلقه ای B-H  کوچک کار میکند. فضای حلقه ای B-H با کل امواج رایج در مبدل متناسب است. ضایعات هسته مطابق با فضای حلقه ای B-H کوچک، ناچیز و بی اهمیت است. ازسوی دیگر ضایعات مس بستگی به جریان DC  سیال در آن دارد. همین خمیدگی و انحنا در مبدل های جفت و به هم متصل هم قابل اجرا میباشد. طراحی  معمولا محدود به فقدان مس و شرایط اشباع مبدل فیلتر است.

 

مبدل

حلقه ی B-H مبدل فیلتر

طراحی مبدل القایی برای ارتقا مبدل ها

نمودار مدار ارتقا مبدل با شکل موج مناسب زیر CMM :

 

مبدل

مدار ارتقا مبدل

محدودیت های اصلی طراحی یک مبدل موارد زیر هستند:

الف: نگه داشتن چگالی جاری B در پایین تر از چگالی جاری اشباع

ب: نگه داشتن دمای مبدل در حل مجاز. همچنین میخواهیم موج های مدار مبدل را با بخش ∈ مدار برابر کنیم. ( امواج مبدل <<  جریان مبدل )

ما باید با توجه به مشخصات داده شده، ویژگی های مدار مبدل را بشناسیم:

 

vs= ولتاژ ورودی

vo=  ولتاژ خروجی

  F = تکرار عملیات در کیلو هرتز

po=  انرژی خروجی در کیلو وات

با استفاده از این فرمون میتوان نسبت کار به ارتقا مبدل را بدست آورد:

 

مبدل

جریان DC ورودی جریان القایی است که با این فرمول به دست می آید:

 

مبدل

قبلا دیده بودیم که:

 

مبدل

پس:

مبدل

 

معادله ی اول

و همچنین:

مبدل

معادله ی دوم

به همین دلیل مقدار القای مورد نیاز معادله ی اول و معادله دوم اینطور بدست می آید:

 

 

مبدل

 

مقدار R.M.S  جریان القایی در موج سه گوش با استفاده از فرمول زیر بدست می آید:

با استفاده از معادله ی زیر مقدار R.M.S  ولتاژ در مبدل تعیین میشود:

مبدل

 

مبدل

منبع تغذیه، جریان دیود، جریان القایی و ترتیب ولتاژ القایی

اگر فرکانس مبدل کمتر از فرکانس ظاهری بدست آمده از معادله ی زیر نباشد، بدترین نوع فرکانس بدست آمده است.

 

مبدل

معادله ی بالا برای بدست آوردن مقدار فرکانس پایین کمتر از تلفات جریان مخالف و d <1.6δ است.

عامل متراکم کردن  FCرا مطابق با نوع رسانا (سیم گرد و یا لیتز) در نظر بگیرید. ما در حال حاضر تمامی پارامتر های طراحی مبدل را داریم. میتوانیم با استفاده از معادله ی زیر، پارامتر هسته  ، ، و   را مشخص کنیم:

مبدل

سپس حجم نهایی مورد نیاز هسته را بدست خواهیم آورد. همچنین میتوانیم برای اندازه گیری کمبود هسته،  حجم را با چگالی انرژی مشابه جسم در یک تراکم مشخص ضرب کنیم. تراکم نیرو توسط طرح بین چگالی انرژی در تراکم مشخص و تغییر در چگالی جاری مغناطیسی که توسط تولیده کننده معین میشود، اندازه گیری میشود.

تغییر چگالی جاری توسط فرمول زیر بدست می آید:

 

مبدل

اگر کمبود هسته کمتر از کمبود مس باشد میتوانیم آن را نادیده بگیریم و از موادی استفاده کنیم که اتلاف هسته ی بیشتر و اشباع تراکم جای بالاتری دارند. این کار باعث میشود هسته ی القایی کوچک تر شود.

 

طراحی یک واسطه ی متصل برای مبدل های دارای دو خروجی

مبدل های متصل برای مقدار بالای ظرفیت القای مغناطیسی در حالت جاری معمولی، چند سیم پیچی روی یک هسته ی مشترک دارند. مبدل های القایی متصل ظرفیت مغناطیسی کمتر و ضایعات جریان AC دارند.

تصویر زیر یک مبدل متصل را نشان میدهد:

 

مبدل

مبدل متصل

برای حفظ توازن ولتاژ- زمان، تعداد چرخش های  و    باید یکسان باشند. میدان مغناطیسی توسط مجموع جریان ها یعنی    بوجود می آید که از میان هسته جریان دارد. میدان نشت توسط تفاضل جریان ها یعنی    که در هوا جریان دارند، بوجود می آید. نمودار مدار برای مبدل های دارای دو خروجی که در مبدل های متصل استفاده میشوند، در زیر نشان داده شده است:

 

مبدل

مدار مبدل دارای دو خروجی

فرمون میدان مغناطیسی:

 

مبدل

فرمول میدان نشت:

 

مبدل

حالت القای معمول:

مبدل

 

حالت القای تفاضل:

 طز

Pis پرمانس ارائه شده توسط تولید کننده و R مقاومت مغناطیسی است. مبدل متصل برای حالت جریان عادی مانند دو مبدل  و  به طور موازی کار میکند. در حالت تفاضلی، مبدل متصل مثل یک ترنسفورمر عمل میکند. در جریان جاری  و  یک ترکیب کننده ی DC قابل توجه وجود دارد که باعث بوجود آمدن مغناطیس خالص در هسته میشود.

مبدل

 

برای مبدل فیلتر سیمی تک هم روش طراحی مشابهی استفاده شده است.

 

طراحی ترنسفورمر فلای بک در CCN

ترنسفورمر برگشتی مثل یک مبدل کار میکند، دو سیم دارد که فقط یکی از آنها حامل جریان در زمان معین است. ترنسفومر برگشتی انرژی را ذخیره کرده و بعدا آن را آزاد میکند که نیازمند یک درز و شکاف هوایی است. چون هر دو سیم به طور نامتناوب و به ترتیب حامل جریان هستند، حتی با مجموع چرخش متوالی آمپر، ضایعات  سیم AC صرف نظر از حالت عملیاتی با مبدل برگشتی همراه است. فقدان هسته به جریان مغناطیسی   ترنسفومر بستگی دارد و معمولا در حالت انتقال ناپیوسته مهم است.

نسبت تبدیل مبدل در CCM بدین صورت است:

مبدل

نسبت چرخش در چرخه ی کار مناسب و منبع ولتاژ جرئی از طریق این فرمول بدست می آید:

 

مبدل

که  vo مجموع ولتاژ بار الکتریکی، سوییچ، یک سو ساز و کمبود مس طرف دوم است. ما باید برای بدترین حالت جریان اجزای DC  و AC، نسبت کار را هم در نظر داشته باشیم. چرخه ی کار و نسبت چرخش ها میتوانند برای بهینه سازی طراحی تغییر کنند. میتوانیم مطابق با مشخصات مناسب با کمک صفحه ی دیتا، مواد خاص و ویژه ای انتخاب کنیم.

مبدل

مدار مبدل برگشتی

فقدان هسته ناچیز و اندک است و چگالی جاری توسط اشباع هسته محاصره میشود. میدان خالص در هسته مجموع جریان های مغناطیسی و میدان نشت است. میدان مغناطیسی برای ذخیره ی انرژی استفاده میشود و در اصل به عنوان یک واسطه عمل میکند در حالی که میدان نشت همانند یک ترنسفورمر است.

 

مبدل

تغییر در چگالی جاری مغناطیسی با این فرمول بدست می آید:

مبدل

در این فرمول،   جریان روان کوتاه است که حداکثر چگالی جاری را تولید میکند.

تعداد چرخش ها طرف دوم با این فرمول بدست می آید:

 

مبدل

بنابراین برابری چرخش های طرف دوم قابل محاسبه هستند. انتخاب شکل و نوع هسته با استفاده از راهنما توسط سازنده تهیه و ارائه شده است. بر این اساس باید مقاومت دما، میزان رسانایی، طول درز هوا، اتلاف سیم و در نتیجه ضایعات DC  و AC را محاسبه کنیم.

 

مبدل

شکل موج ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی، جریان مغناطیسی، و جریان دیود در مبدل برگشتی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *