دانلود رایگان ترجمه مقاله حالات گذار سوییچینگ بانک خازنی (وایلی 2013)

محدودکننده گذرای حالت-جامد برای حالات گذار سوییچینگ بانک خازنی

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1866

1 حالت گذرای انرژی دار شدن: فرض کنید که بانک خازنی هیچ هزینه ای از نظر گشتاورهای اولیه سوئیچینگ خازن ندارد، بنابراین ولتاژ در سراسر T صفر است و Th توسط مدار تحریک- خودکار روشن نمی شود. در نتیجه، راکتور DC, جریان بانک خازنی را هدایت می کند. بنابراین، جریان هجومی سوییچینگ خازن توسط راکتور DC حذف خواهد شد. علاوه بر این، مقاومت خارجی (RE) به حذف جریان هجومی کمک می کند و وریستور MOV1 اضافه ولتاژ گذرا از انرژی دار شدن خازن را نیز حذف می کند.
2.2.2 حالت پایدار: هنگامی که بانک خازن شارژ می شود و ولتاژ آن به حدود ولتاژ اسمی می رسد، مدار تحریک-خودکار توسط سطح ولتاژ مورد نیاز تامین می شود. در نتیجه Th می تواند تحریک شود. بنابراین، سلف توسط Th پس از فرآیندهای انرژی دار شدن کنارگذر می شود. در این شرایط، راکتور DC در مقاومت داخلی سلف (Rint)،RE و در مقاومت حالت-روشن Th تخلیه می شود. با توجه به تلفات حالت-روشن پایین Th، این حالت به عنوان اتصال کوتاه عمل می کند و SSCSTL هیچ تاثیری بر عملیات حالت پایدار مدار ندارد.
3 تحلیل و طراحی SSCSTL
3.1 تجزیه و تحلیل مدار
فرض کنید که بار اولیه بانک خازنی صفر است. بنابراین، هنگامی که بانک خازن روشن می شود، Th در طول فرآیند شارژ, خاموش است. مدار معادل SSCSTL در حالت الغای گذرا امپدانس بالا در شکل 2 نشان داده شده است. فرض می شود که انرژی سازی در t = T0 آغاز می شود.

در مدار معادل، L،R و VDF به ترتیب اندوکتانس سلف محدودکننده، مقاومت مدار از جمله مقاومت سلف و مقاومت خارجی (RE) و ولتاژ مستقیم دیودها هستند. برای سادگی، فرض می شود که در سوییچینگ خازن, تنها جریان هجومی رخ می دهد و هیچ ولتاژ گذرایی به نظر نمی رسد، بنابراین اثر از واریستورها و کمک فنر را می توان صرف نظر کرد.
2 طراحی SSCSTL
اندوکتانس راکتور DC می توان با استفاده از (1) محاسبه نمود که در آن ولتاژ DC با ولتاژ سینوسی vs جایگزین می شود. برای سادگی، فرض بر این است که مقاومت راکتور DC قابل اغماض است و RE در نظر گرفته نمی شود، به طوری که (1 ) به صورت زیر بازنویسی می شود
ولتاژ بهره برداری وریستور MOV2 به عنوان 400 Vانتخاب می شود که کمی بزرگتر از اوج ولتاژ تغذیه انتخاب شده است. رتبه بندی کنونی Th با در نظر گرفتن متوسط جریان حالت-روشن سوئیچ تعیین می شود و بر اساس جریان تمام-موج یکسو شده مدار انتخاب می شود.
ولتاژ بهره برداری از MOV1 به عنوان 600 V به منظور بریدن اضافه ولتاژ گذرای سوییچینگ خازن در نظر گرفته می شود. ولتاژ معکوس D1-D4 برابر با حداکثر ولتاژ تغذیه است. میانگین جریان مستقیم یکسو شده دیودها, با توجه به جریان نامی بانک خازنی انتخاب می شود. جریان ناگاهنی مستقیم پیک غیر تکراری دیودها بر اساس حداکثر جریان هجومی انتخاب می شود. همه اجزای بخش کنترل, عناصر کم توان هستند. نسبت دور ترانسفورماتور T به گونه ای انتخاب می شود که ولتاژ تحریک مورد نیاز در سمت اولیه در 90 درصد از ولتاژ نامی بانک خازن به دست آید.
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
به منظور تایید قابلیت SSCSTL پیشنهادی, یک بانک خازنی تک-فاز 3 KVAR، 240 μF، 220 V در نظر گرفته می شود. مدار نشان داده شده در شکل 1 در نرم افزار برنامه گذرای الکترومغناطیسی شبیه سازی شبیه سازی می شود و میز آزمون آن در آزمایشگاه پیاده سازی می شود. پارامترهای مدار در جدول 1 نشان داده شده اند. بانک خازنی شامل دو طبقه 120 میکروفاراد می شود. نتایج شبیه سازی و آزمون نشان می دهند که ماکزیمم جریان هجوی در طبقات 120 و 240 میکروفاراد, حدود 35 و 90 آمپر به ترتیب می باشد. انتظار می رود که جریان های هجومی باید تا 12 و 22 A حذف شوند. بر اساس (8)، سلف های DC مورد نیاز برای SSCSTL به ترتیب حدود 10 و 3 MH هستند. البته، در (8) مقاومت های مدار نادیده گرفته می شوند، اگر چه آنها به حذف جریان هجومی کمک می کنند. بنابراین، این محدودیت ها, توسط سلف های کوچکتر در عمل به دست خواهد آمد. شکل. 4 یک نیمکت آزمون آزمایشگاهی برای یک نمونه اولیه از SSCSTL را نشان می دهد. جریان گذرای خازن با استفاده از یک اسیلوسکوپ دیجیتال (تکترونیکس MSO5054) در سوئیچینگ خازن اندازه گیری می شود. مقادیر قطعات SSCSTL نمونه تک فاز و پارامترهای مدار در جدول 1 جدولبندی شده است.
اشکال 5 و 6 نشان دهنده شکل موج های مربوط به بخش های مختلف از مدار در دو حالت ذکر شده است. در شکل 5، نتایج شبیه سازی و تجربی مرتبط با ولتاژ MOV1 و جریان خازن ارائه شده است. همانطور که در این شکل نشان داده شده است, اضافه ولتاژ گذرای سوییچینگ و جریان هجومی در سوییچینگ بانک خازنی حذف می شوند.
در شکل 6، نتایج شبیه سازی و تجربی مربوط به ولتاژ راکتور DC و سیگنال سوییچینگ Th ارائه شده است. دیده می شود که راکتور DC, جریان بانک خازن را تنها در یک لحظه کوتاه هدایت می کند. پس از آن, سیگنال تحریک سوییچینگ به یک سطح کافی برای تحریک Th می رسد و راکتور DCرا دور می زند. می توان مشاهده کرد که نتایج شبیه سازی به خوبی با نتایج اندازه گیری شده سازگار هستند.

در شکل 7، نتایج شبیه سازی و آزمون جریان هجومی مربوط به سوئیچینگ طبقه 120 μF با و بدون SSCSTL نشان داده شده است. بانک خازن با و بدون SSCSTL در زاویه اولیه یکسان در موارد متفاوت سوییچ می شود. بدون SSCSTL، پیک جریان هجومی در این آزمایش، 35 آمپر است که توسط SSCSTL تا 12 A حذف می شود. مشاهده شده است که جریان هجومی بطور قابل توجهی با محدودکننده پیشنهاد محدودکننده حذف شده است.
نتایج مشابه نشان داده شده در شکل 7 نیز در شکل 8 برای طبقه 240 μF ارائه شده است. در این مورد، بدون جریان SSCSTL هجومی در این آزمایش 90 A، که کاملا توسط SSCSTL محدود شده است.