اشتقاق الدائرة والتكوين الأساسي لموزعات الجهد

اقرأ في هذا المقال


للحد من إجهاد الجهد الكهربائي ضغط التيار للمكونات تحت المستوى الأدنى، يتم التقليل من حجم بنوك المكثف وفقدان التوصيل.

الهدف من اشتقاق الدائرة والتكوين الأساسي لموزعات الجهد

يوضح الشكل التالي (1) وحدة (SCC) المعيارية التقليدية متعددة المستويات مع إشارة إلى توزيع إجهاد الجهد، كما وتظهر حالتا تبديل من (SCC) المعياري متعدد المستويات في الشكل التالي (2)، وفي الحالة (a)؛ فإنه يتم شحن (C1) بواسطة مصدر جهد جانبي منخفض، كما ويتم شحن (C3) بواسطة (VL) و (C2) على التوالي.

ثم في الحالة (b)، بحيث يتم شحن (C2) بواسطة (VL) و (C1) على التوالي، كما ويتصل (C3) بـ (VL) على التوالي لشحن مكثف الإخراج (C4) في جانب الجهد العالي، كذلك سيتم توصيل الجهد الجانبي المنخفض على التوالي بمكثف (Ck − 1) لشحن المكثف (Ck).

لذلك؛ يزداد جهد المكثفات الكهربائية مع (VL) في كل خطوة، بحيث تشحن المكثفات وتفريغها بالتبادل مع المكثفات المجاورة للحفاظ على توازن الشحن وتوصيل الطاقة من المدخلات إلى المخرجات، كما تحدد آلية (SCC) أن إجهاد الجهد للمكثف سيزداد خطياً مع زيادة الجهد مثل:

Untitled-33

li1-2931562-large

li2-2931562-large

li3-2931562-large

أما أجهزة التبديل؛ فيمكن تقسيمها إلى مجموعتين، بحيث تشكل أجهزة التبديل في جانب الجهد المنخفض سلسلة من الجسور النصفية، لذا؛ فإن إجهاد الجهد الخاص بها يساوي فقط الجهد الجانبي المنخفض (VL)، كما ويتم تثبيت أجهزة التبديل المتصلة بالأطراف الموجبة للمكثف معاً بواسطة المكثفات، وباستثناء أجهزة التحويل التي تتصل مباشرة بالمدخلات والمخرجات؛ فإن إجهاد الجهد للأجهزة الأخرى في هذه المجموعة هو (2VL).

كذلك الضغط الحالي هو نفسه لجميع أجهزة التبديل، وللحفاظ على توازن الشحن لكل مكثف؛ فإنه يجب أن يكون متوسط التيار خلال كل حلقة شحن أو تفريغ ضعف متوسط خرج التيار في حالة تبديل واحدة، بحيث يساهم التوزيع المنتظم للإجهاد الحالي والجهد المنخفض لأجهزة التبديل في تقليل فقد التوصيل والكفاءة العالية، وهي ميزة من (SCC) القائم على (Dickson)، لكن إجهاد الجهد المتزايد للمكثف يتطلب حجماً أكبر من المكثف.

المصدر: D. C. S. de Moura, B. Curuvija and D. Cao, "A wide bandgap device based multilevel switched-capacitor converter", Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf. Expo. (APEC), pp. 3553-3559, Mar. 2016.S. Li, K. Xiangli, Y. Zheng and K. M. Smedley, "Analysis and design of the ladder resonant switched-capacitor converters for regulated output voltage applications", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 10, pp. 7769-7779, Oct. 2017.F. Zhang, L. Du, F. Z. Peng and Z. Qian, "A new design method for high-power high-efficiency switched-capacitor DC–DC converters", IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 2, pp. 832-840, Mar. 2008.Z. Liao, Y. Lei and R. C. N. Pilawa-Podgurski, "Analysis and design of a high power density flying-capacitor multilevel boost converter for high step-up conversion", IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 5, pp. 4087-4099, May 2019.


شارك المقالة: