اقرأ في هذا المقال
أهمية محول رفع الجهد الكهربائي بتبديل الحث المزدوج
أدت المخاوف السكانية والبيئية المتزايدة إلى زيادة الطلب على مصادر الطاقة النظيفة، حيث تم بذل جهود هائلة لاستكشاف مصادر الطاقة المتجددة، مثل الخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح وخلايا الوقود، ومع ذلك؛ فإن وحدات التوليد هذه لها جهد طرفي منخفض، والذي يتطلب بشكل عاجل محولات (DC-DC) عالية الكسب من أجل تكاملها الصحيح في شبكة ميكروية (DC)، وذلك كما يتضح من الشكل التالي (1).
ولتحقيق مثل هذا المكاسب العالية؛ فإنه يجب تشغيل المحول المعزز التقليدي أو محول باك مع نسبة تشغيل كبيرة للغاية، ومع ذلك عندما تتجاوز نسبة الرسوم الحد المنصوص عليه، يبدأ تأثير العناصر الطفيلية في السيطرة وتنخفض كفاءة المحول، علاوة على ذلك يتم زيادة خسائر التحويل والتموجات الحالية عند نسبة تشغيل أعلى في محول التعزيز التقليدي.
وبالتالي، تتأثر الاستجابة العابرة سلباً ويواجه الصمام الثنائي الجانبي الناتج مشكلة استرداد عكسية حادة والتي تضيف في النهاية إلى ضغوط الفقد والجهد أو التيار على الأجهزة، لذلك؛ فإن الخروج ببعض طوبولوجيا المحولات الكهربائية، والتي ستكون قادرة على نقل مكاسب عالية الجهد عند نسبة تشغيل أقل وامتلاك نطاق تحكم أوسع لنسبة العمل هي الاهتمامات الرئيسية لهذا الطرح.
من خلال الأبحاث تم الإبلاغ عن العديد من محولات التعزيز ذات الميزات المختلفة، وهي إما مع عزل مناسب باستخدام المحولات أو المحاثات المقترنة أو يشيرون إلى اتصال مباشر إذا كانت التطبيقات لا تتطلب اقتراناً مغناطيسياً وتنطوي فقط على أجهزة التبديل جنباً إلى جنب مع العناصر السلبية، وهذا يبسط هيكل وتصميم المحول لتطبيقات الطاقة المنخفضة والمتوسطة.
كما أنه نادراً ما تستخدم هذه الأنواع غير المعزولة من المحولات “محولاً مدمجاً” لزيادة الجهد، بدلاً من ذلك؛ فهي تشتمل على شبكة واحدة أو أكثر من شبكات تعزيز الجهد لتحقيق الجهد المطلوب عند الخرج، وفي بعض الأحيان للحصول على “الجهد العالي”؛ فإنها إما متتالية أو متداخلة مع وحدة أخرى من نفس النوع أو نوع مختلف من الشبكات.
وبالإضافة إلى ذلك، هناك عدد قليل من أنواع المحولات غير المعزولة متعددة المستويات أو الوحدات النمطية والتي لها ما يبررها لبعض تطبيقات الجهد العالي والطاقة العالية في الصناعة أو الأوساط الأكاديمية، ومع ذلك؛ فإن إشراك شبكات متعددة في شكل تسلسلي أو متوازي أو معياري لا يؤدي فقط إلى زيادة الحجم والضخامة ولكنه يؤدي أيضاً إلى تقليل الكفاءة.
محول رفع الجهد بتبديل محث مزدوج الساق
بالنسبة الى دائرة القدرة وكما يوضح الشكل التالي (2)؛ فإن الدائرة تتحقق الدائرة باستخدام أربعة محاثات متطابقة، وهي (L11 ، L12 ، L21 ، L22) وثنائيات (D1-D7) ومفاتيح (S1-S3) ومكثفات C1 ،C2) (C3 و شارك عبر الحمل (R)، كما أقامت المحاثات (L11 ، L12) مع الثنائيات (D1 ، D2) والمكثف (C1) شبكة محث بتبديل رفع الجهد في المحطة الأولى.
وبالمثل؛ فإن المحرِّضات (L21 و L22) جنباً إلى جنب مع الثنائيات (D3 ، D4) والمكثف (C2) تشكل شبكة محث بتبديل رفع الجهد في ساق أخرى، كما يتم تشغيل المحولين (S1 و S2) في وقت واحد بواسطة نفس نبضة البوابة مع دورة العمل (δ1)، بينما يتم تشغيل المفتاح (S3) بشكل منفصل مع نبضة بوابة أخرى لها دورة عمل (δ2) مع تحول طور (δ2TS)، حيث أن (TS) هي فترة دورة كاملة واحدة، كما أنه يتم عرض النسخة الموسعة المعممة من الهيكل المقترح في الشكل التالي (3).
عملية وتحليل CCM
يوضح الشكل التالي (4) دائرة الطاقة للمحول المقترح في (CCM)، كما أنه يتم وصف عملية (CCM) للمحول في ثلاثة أوضاع.
الوضع الأول [t0 – t1]: خلال هذا الفاصل الزمني، يتم تشغيل المفتاحين (S1 ، S2) بينما يكون (S3) في وضع الإيقاف، بحيث يتبع التيار المسار كما هو موضح بجزء مميز من دائرة الطاقة المكافئة في الشكل التالي الجزء الأول، وفي هذا الوضع يتم مغنطة جميع المحاثات (L11 ، L12 ، L21 ، L22) بالتوازي مع جهد المنبع (VI) وفي الوقت نفسه، يتم أيضاً شحن جميع المكثفات بواسطة مصدر الإدخال.
الوضع الثاني [t1 – t2]: في الشكل السابق الجزء الثاني، تظهر دائرة الطاقة للمحول المقترح أثناء الوضع الثاني، وفي هذا الوضع، يتم إيقاف تشغيل المفتاحين (S1 ، S2) بينما يكون المفتاح الثالث (S3)، وذلك قيد التشغيل، وخلال هذا الوضع يتم ممغنط محث كل من شبكتي (VLSI) في سلسلة من خلال مزيج من جهد الدخل (VI) والمكثفات ذات الصلة (C1 / 2)، بحيث تبقى الثنائيات (D1 / 2) و (D3 / 4) منحازة عكسياً بسبب جهد المكثف.
الوضع الثالث [t2 – t3]: يمثل الشكل السابق الجزء الثالث دائرة الطاقة المكافئة للمحول، حيث يتم إيقاف تشغيل جميع المفاتيح (S1 و S2 و S3)، وفي هذا الوضع تقوم سلسلة الاتصال بجهد الإدخال (Vi) جميع المحاثات وجميع المكثفات معاً بتزويد الطاقة للحمل (R) والمكثف (C)، وخلال هذا الوضع، تبقى الثنائيات (D1 / 2) و (D3 / 4) منحازة عكسياً بسبب الفولتية للمكثف.
