صفحه محصول - دانلود جزوه الکترونیک صنعتی

دانلود جزوه الکترونیک صنعتی (docx) 37 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 37 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

فهرست مطالب تاریخچه الکترونیک قدرت ..............................................................................................................................................................................................................................................2 خصوصیات المان های الکترونیک قدرت.......................................................................................................................................................................................................................2 تقسیم بندی مبدل های الکترونیک قدرت...................................................................................................................................................................................................................3 المانهای الکترونیک قدرت................................................................................................................................................................................................................................................3 منحنی مشخصه دیود........................................................................................................................................................................................................................................................4 انواع دیود های قدرت........................................................................................................................................................................................................................................................5 مقدمه ای بر معادلات دیفرانسیل....................................................................................................................................................................................................................................6 مدار R-L سری با منبع ولتاژ DC ..............................................................................................................................................................................................................................7 دیود همراه با بار RL و منبع DC..................................................................................................................................................................................................................................7 فرم کلی معادلات شارژ و دشارژ......................................................................................................................................................................................................................................8 دیود همراه با بار RC و منبع DC..................................................................................................................................................................................................................................8 دیود چرخش آزاد (Free Wheeling Diode)..................................................................................................................................................................................................9 مقادیر متوسط و موثر شکل موج های متناوب..........................................................................................................................................................................................................11 یکسوساز نیم موج............................................................................................................................................................................................................................................................11 روابط یکسوساز نیم موج................................................................................................................................................................................................................................................12 پارامترهای کارائی یکسوساز نیم موج تکفاز( performance parameters) .....................................................................................................................................12 شبیه سازی یکسو ساز نیم موج در نرم افزار ORCAD........................................................................................................................................................................................13 یکسوساز نیم موج با بار RL.........................................................................................................................................................................................................................................14 بررسی رفتار مدار یکسوساز نیم موج با بار R-L سری...........................................................................................................................................................................................16 روش های حذف گسستگی ولتاژ (جهش ولتاژ).......................................................................................................................................................................................................16 اثر افزودن پتانسیل ثابت (منبع ولتاژ DC) در خروجی مدار یکسوساز نیم موج..............................................................................................................................................19 یکسوساز تمام موج Full Wave Rectifier.....................................................................................................................................................................................................20 شبیه سازی مدار یکسوساز تمام موج در نرم افزار ORCAD.............................................................................................................................................................................21 مدار تمام موج پل Bridge Full wave Rectifire.....................................................................................................................................................................................21 بدست آوردن پارامترهای کارائی یکسوساز تمام موج............................................................................................................................................................................................22 یکسوساز چندفازه..........................................................................................................................................................................................................................................................23 یکسوساز نیم موج سه فاز............................................................................................................................................................................................................................................23 حالات کاری یکسوساز نیم موج سه فاز....................................................................................................................................................................................................................24 یکسوساز تمام موج سه فاز..........................................................................................................................................................................................................................................25 حالات کاری یکسوساز تمام موج سه فاز..................................................................................................................................................................................................................25 تریستور............................................................................................................................................................................................................................................................................26 مشخصه V-I تریستور..................................................................................................................................................................................................................................................28 روش های دیگر روشن کردن تریستور......................................................................................................................................................................................................................28 مدل دو ترانزیستوری، تریستور...................................................................................................................................................................................................................................29 خاموش کردن تریستور................................................................................................................................................................................................................................................30 حفاظت تریستور............................................................................................................................................................................................................................................................30 مبدل نیمه تک فاز........................................................................................................................................................................................................................................................31 روابط مبدل نیمه تک فاز.............................................................................................................................................................................................................................................31 مبدل نیمه تک فاز تمام موج......................................................................................................................................................................................................................................33 حالات کاری مبدل نیمه تک فاز تمام موج.............................................................................................................................................................................................................34 مبدل کامل تک فاز.......................................................................................................................................................................................................................................................34 مبدل دوتایی تک فاز....................................................................................................................................................................................................................................................35 تریاک..............................................................................................................................................................................................................................................................................36 تاریخچه الکترونیک قدرت تاریخچه الکترونیک قدرت با ابداع یکسوکننده قوس فلزی جیوه در 1900 شروع میشود. بدنبال آن به تدریج یکسو کننده های تانک فلزی و یکسوکننده خلاء کنترل شده با شبکه معرفی شدند. اولین انقلاب الکترونیک با اختراع ترانزیستور سیلیکونی در سال 1948در آزمایشگاه تلفن بل توسط باردین، براتین و شاکلی آغاز شد. تحول بعدی نیز در آزمایشگاه بل در سال 1956 با اختراع ترانزیستور تریگر شونده PNPN که تریستوریا یکسوکننده سیلیکونی کنترل شده ( SCR)نامیده میشود. 188087011049000 2780665303530قدرت00قدرت367347526225500 بخش قدرت شامل دیود ها- ترانزیستورها وتریستور و ... 2301240381635کنترل00کنترل3103245393065الکترونیک00الکترونیک305816018542000239839518542000 414782025273000 3409315119380وظیفه انتقال سیگنال های کنترل و پردازش به سیستم قدرت00وظیفه انتقال سیگنال های کنترل و پردازش به سیستم قدرت26523955588000 1658620278765شکل (1) : جایگاه الکترونیک قدرت در یک سیستم الکترونیکی00شکل (1) : جایگاه الکترونیک قدرت در یک سیستم الکترونیکی وظیفه تولید سیگنال های کنترل و الگوریتم کنترلی را بر عهده دارد 2459990211455V00V 18815051440815003256915828675002624455375285009886951440815الکترونیک عمومی00الکترونیک عمومی3944620163004550000500290639516300452002216916011684001000010021786852482853000030041478203752850026250903670300027400251384935002842260144081500262509013131800026244551304925002625090131318000262509013131800023977601600200002624455153670003058160367030003140710670560POWER00POWER46691551482090I00I 3327400193675Electronics00Electronics 1880870125730شکل (2) : مقایسه محدوده توان الکترونیک و الکترونیک قدرت00شکل (2) : مقایسه محدوده توان الکترونیک و الکترونیک قدرت خصوصیات بارز المان های الکترونیک قدرت 1- سرعت کلید زنی یا پاسخ فرکانس پایین. 2- قدرت و توان قابل تحمل بالا. 3- نیاز به سیستم های خنک کاری مناسب دارند. 4- نیاز به طراحی سیستم های کنترل مناسب دارند. تقسیم بندی مبدل های الکترونیک قدرت : هدف اصلی الکترونیک قدرت، تبدیل توان الکتریکی به صورت دیگر الکتریکی مانند جریان به ولتاژ – ولتاژ بالا به پایین و بالعکس میباشد. 12242805753102- مبدل DC-AC Converter/Inverter 002- مبدل DC-AC Converter/Inverter 21697953028951- مبدلDC-DC Chopper001- مبدلDC-DC Chopper132143511874504- مبدل AC-AC Cycloconverter004- مبدل AC-AC Cycloconverter466280524638000 1318260787403- مبدل AC-DC (یکسوساز) Rectifier 003- مبدل AC-DC (یکسوساز) Rectifier مبدل های الکترونیک قدرت 4660900122555المانهای الکترونیک قدرت00المانهای الکترونیک قدرت 15055856081395شکل (3) : المان های الکترونیک قدرت به همراه منحنی مشخصه آن ها00شکل (3) : المان های الکترونیک قدرت به همراه منحنی مشخصه آن ها منحنی مشخصه دیود : (مشخصه V-I ) رابطه بین ولتاژ و جریان نسبت به هم در شکل زیر (شکل4) نمایش داده شده است. 24447501704340شکل (4) : منحنی مشخصه دیود00شکل (4) : منحنی مشخصه دیود112014019900900043084752325370ID≠000ID≠043573701982470VA>VK00VA>VK423672020205700037719002160270ON00ON 246507096520شرایط روشن بودن دیود00شرایط روشن بودن دیود 5449570228600معادله دیود شاکلی00معادله دیود شاکلی4451350366395ثابت بولتزمن00ثابت بولتزمن 2559050862965002078990913765001584960558165ID=IS(e VDn VT-1)00ID=IS(e VDn VT-1)3746500278765VT=K Tq00VT=K Tq44005501517651.38×10-23001.38×10-234629150450215دما برحسب کلوین00دما برحسب کلوین388620011296651.6×10-19001.6×10-193968750901065بار الکترون00بار الکترون422910018986500191770069215ولتاز دوسر دیود00ولتاز دوسر دیود3143250329565ولتاژگرمایی00ولتاژگرمایی11557001224915جریان اشباع معکوس00جریان اشباع معکوس819150913765جریان دیود00جریان دیود427355076136500275018555435500235585037401500143256086296500 4565650242570T=273+C°00T=273+C° 2355850263525ثابت تجربی00ثابت تجربی318452510477500 2275205723901≤n≤2001≤n≤2 ناحیه شکست : اگر در بایاس معکوس ولتاژ معکوس بزرگتر از VBR گردد جریان به یکباره در جهت معکوس افزایش مییابد و گوییم تغییرات کوچکی در ولتاژ باعث تغییرات زیادی در جریان می گردد در این ناحیه بایستی توجه شود که توان تلف شده از محدودهی توان نرمال فراتر نرود به این ناحیه ناحیهی زنری گفته میشود. -29400518351500241300316230مقاومت استاتیکی : مقاومتی که دیود در یک نقطه مشخص که برای ولتاژ مشخص( DC ) و جریان تابعه مشخص از خود نشان می دهد. RS=VNIN 00مقاومت استاتیکی : مقاومتی که دیود در یک نقطه مشخص که برای ولتاژ مشخص( DC ) و جریان تابعه مشخص از خود نشان می دهد. RS=VNIN 620395024003000 75628534226500 1692910239395مقاومت دینامیکی : مقاومتی که دیود در مقابل یک منبع سیگنال متغییر از خود نشان می دهد (AC).00مقاومت دینامیکی : مقاومتی که دیود در مقابل یک منبع سیگنال متغییر از خود نشان می دهد (AC).-30607015684500 57658003054350038862004610100000412115018161000rd=V2-V1i2-i1=∆VD∆ID≅dVDdiD=1diDdvD=1ddVD(IS eVDn VT-1)=1ddVD(IS eVDn VT-ddVDIS)=1ISdn VDeVDn VT=n VTIS eVDn VT=n VTID 4724400635مقاومت دینامیکی00مقاومت دینامیکی3342640279400در بایاس مستقیم ID≫IS و IS قابل صرف نظر کردن است.00در بایاس مستقیم ID≫IS و IS قابل صرف نظر کردن است. دیودهای همه منظوره : زمان بازیابی زیاد، کاربردهای سرعت پایین تا فرکانس حدود یک کیلوهرتز و مبدل های خط با کموتاسیون خط جزو سیستم هایی هستند که این دیودها درآنها استفاده میشوند محدوده جریان تا چند هزار آمپر و ولتاژ تا چند کیلو ولت مثلا 5 کیلو ولت دیودهای بازیابی سریع : زمان بازیابی کوچک (سریع کمتر از 5 میکروثانیه)، محدوده جریان کمتر از آمپر تا 100 آمپر و محدودهی ولتاژ تا حدود 3 کیلو ولت، کاربرد در مبدلهای DC-DC و DC-AC دیودهای شاتکی : ذخیره بار در پیوند PN بعنوان مشکلی مطرح میباشد که در این دیود تا حد بسیار زیاد این مشکل بر طرف گردیده است این دیودها ذخیره بار الکتریکی کمتری در پیوند PN داشته لذا تا حد زیادی مستقل از didt می باشد و افت ولتاژ مستقیم نسبتاً کوچک دارند. 3373120139065927100170815 40798756223000405320588900038322258890004307840311150041224203556000 شکل (5) : مشخصه های بازیابی معکوس هرچقدر trr کمتر باشد المان سرعت پاسخ بیشتری خواهد داشت α فرکانس بیشتر trr=ta+tb پیک جریان معکوس از رابطه زیر بدست می آید IRR=tadidt 1442720376555معادله دیفرانسیل خطی مرتبه اول00معادله دیفرانسیل خطی مرتبه اول3238517589500مقدمه ای بر معادلات دیفرانسیل 104711595250001462405292100شرط اولیه 00شرط اولیه y’+2y =10 89471511684000 y(0) = 0 -27305278130yt=yh+yp00yt=yh+yp 439420040005p00p321754564770h00h 4936490323215تابع مورد نظر را برابر مقدار ثابت قرار می دهند و جواب متناسب با طرف ثانی معادله بدست می آید.00تابع مورد نظر را برابر مقدار ثابت قرار می دهند و جواب متناسب با طرف ثانی معادله بدست می آید.811530379095طرف دوم معادله دیفرانسیل را صفر قرار می دهند و تابع مورد نظر را بدست می آورند00طرف دوم معادله دیفرانسیل را صفر قرار می دهند و تابع مورد نظر را بدست می آورند297243529781500453517030226000جواب خصوصی + جواب همگن (عمومی) = جواب معادله دیفرانسیل 3879850275590∫00∫ 1047115156210پاسخ همگن00پاسخ همگن439420034290∫00∫1589405245110 dydx+2y=0→ dydx=-2y → dyy=-2dx00 dydx+2y=0→ dydx=-2y → dyy=-2dx1602105156210004127515621000 276225405130 00 dydx+2y=10 2764155141605Ln y= -2x→ yh(x)=c .e-2x00Ln y= -2x→ yh(x)=c .e-2x441007538608000 y0=1 y0=1 2847340113030ضریب ثابت از روی شرط اولیه حساب خواهد شد.00ضریب ثابت از روی شرط اولیه حساب خواهد شد. جواب خصوصی 1593215431800000145224526098500565785267335در معادله جاگذاری00در معادله جاگذاریypx=? 70294515684500ypx=k dkdx+2k=10→ k=5=ypx 2327275201930با توجه به شرایط اولیه00با توجه به شرایط اولیه 240728580010y0=100y0=123742651073150021348702438400021024852006601001yTx=yhx+ypx=c . e-2x+5 1=c e-2×0+5 1436370208280001=c+5⟹c=-4 yT(x)=-4e-2x+5جواب کامل معادله دیفرانسیل مدار R-L سری با منبع ولتاژ DC 21913851266190شکل (6) : مدار R-L سری با منبع ولتاژ DC 00شکل (6) : مدار R-L سری با منبع ولتاژ DC 5062220555625Vo00Vo5057775205740004717415754380VL00VL46526456553200039973251128395004712970327660VR00VR4652645250190004006215250190004006215682625002550160508000IR(t)=IL(t)00IR(t)=IL(t)2884170337820003735705337820002772410104457500 رابطه جریان و ولتاژ سلفی یک رابطه دیفرانسیلی است. هدف اصلی از مطرح کردن این بحث پیدا کردن جریان حلقه در حضور سلف میباشد. دیود همراه با بار RL و منبع DC 18300701285240شکل (7) : دیود همراه با بار RL و منبع DC 00شکل (7) : دیود همراه با بار RL و منبع DC 3040380202565004324350269875معادله دیفرانسیل مرتبه اول00معادله دیفرانسیل مرتبه اول -55245132715t>0 kvl:> VRt+VLt=E00t>0 kvl:> VRt+VLt=E245364030035500339661530035500 LdiLtdt+RiLt=E 4058285321310VL=Ldidt00VL=Ldidt il0=0 iLht → LdiLtdt+R∙iL(t)=0 2181225571500015875008509000 LdiLtdt=-R∙iL(t) → diLhtdt=-RLdt LniL(t)=-RL.t 12592054470400000109664562611000-38735-6921500همگن iLht=c.e-RL.t 2353945-8509000iLpt=A → L dAdt+R.A=E A=ER -107950422275002105660-106045 C از شرط اولیه00 C از شرط اولیه234442017272000iLt=iLht+iLp=tc.e-RL∙t+ER 0=c ∙e-RL ∙ 0+ER → c=-ER iltt=ER-ERe-RL ∙ t=ER(1-e-RL ∙ t) 876300396875مقداری که می خواهد به آن برسد.00مقداری که می خواهد به آن برسد.فرم کلی معادلات شارژ و دشارژ : 164020524511000 2818130459740ثابت زمانی00ثابت زمانی3520440284480خازنی τ=R∙C00خازنی τ=R∙C341122030607000230759026162000 y1t=A 1-e-tτ معادله شارژ 35426659525سلفی τ=G∙L00سلفی τ=G∙L 680720457200مقداری که می خواهد از آن شروع به کم شدن شود.00مقداری که می خواهد از آن شروع به کم شدن شود.172148530035500 y2t=B e-tτ معادله دشارژ دیود همراه با بار RC و منبع DC 19583401389380شکل (8) : دیود همراه با بار RC و منبع DC 00شکل (8) : دیود همراه با بار RC و منبع DC -105410190500Vs=VR+VC=VR+1Ci∙dt+VC(0) VC0=0ولتاژ اولیه خازن -1079501333500VC=VS(1-e-tRC) iCt=VSRe-tRC نسبت تغییرات ولتاژ خازن برابر است باdvcdt=VsRCe-tτ نسبت تغییرات اولیه ولتاژ خازن در t=0 برابر است باVsRC دیود چرخش آزاد (Free Wheeling diode) بررسی مدار در دو حالت قبل و بعد از وصل کلید انجام میپذیرد. در لحظه t=0 کلید را می بندیم بعد از گذشت زمان t1 کلید را باز میکنیم. هدف تحلیل رفتار مدار در فاصله زمانی 0 تا t2 ) ( t2 < t1 16789401384935شکل (9) : دیود چرخشی آزاد 00شکل (9) : دیود چرخشی آزاد الف)0≤ωt≤t1 207137020764500دراین حالت D1=ON و DF=OFF است چون DF بایاس معکوس است. و معادلات از روی شکل (10) نوشته میشود. 3302000349250IL100IL1292481088582500388810517907000303657017907000 2254885226060شکل (10) : حالت الف 00شکل (10) : حالت الف 178562040703500 -101600000VLt+VRt=E Ldidtt+Ri1=E iL0=0 iL0=0 iL1(t)=ER (1-e-RLt ) ب)t1≤ωt≤t2 در حالت دوم در زمان t1 کلید باز می شود. مسیر جریان در شکل (11) مشخص شده و معادلات حاکم بر مدار بصورت زیر خواهند شد. 2984500650875IL200IL232550102851150030441909328150030441902851150021710651146175شکل (11) : حالت ب 00شکل (11) : حالت ب 8890-11620500 VLt+VRt=0 LdiL2dt+RiL2t=0 2484755405765جریان اولیه درلحظه بعد(حالت دوم)،همان جریان ماکزیمم حالت اول است.00جریان اولیه درلحظه بعد(حالت دوم)،همان جریان ماکزیمم حالت اول است.60071031559500iL0=I0=ER 1-e-R t1L =i1L(t1) LdiL2dt+RiL2t=0 LdiL2tdt=-RiL2t 471170350520اعمال شرط اولیه00اعمال شرط اولیهdiL2ti2t=-R dtL iL2t=c∙ e-RLt 73596519113500i2L0=I0 I0=c∙e-RL × 0 →c=I0 4676140222885نمودار جریان سلف در دو حالت00نمودار جریان سلف در دو حالت -5905519177000-51435184150i1L(t)=ER (1-e-RLt) i2L(t)=I0 e-RLt 00i1L(t)=ER (1-e-RLt) i2L(t)=I0 e-RLt 21386802375535شکل (12) : نمودار جریان سلف در دو حالت 00شکل (12) : نمودار جریان سلف در دو حالت 40303451285240I0 e -tτ00I0 e -tτ29381451503045002535555234950ER 1-e -tτ 00ER 1-e -tτ 284289568453000 مقادیر متوسط و موثر شکل موج های متناوب یا متوسطDC مقدار ydc=yave=1T 0Tyt dt مقدار موثر سیگنال متناوبyrms=1T 0Ty2t dt =yeff اگر سیگنال دارای هارمونیک باشد بسط سری فوریه آن بصورت زیر است : yt=a02+a1cosωt+a2cos2ωt+…+(b1sinωt+b2sin2ωt+…) مقادیر موثر که از روی بسط فوریه بدست آمده است yrms=a024+(a12)2+(a22)2+… (b12)2+(b22)2+… ضریب شکل Form Factor (FF) FF=yrmsydc=1T0Ty2tdt1T0Tytdt 1225558826500193484533591500228092033591500یکسوساز نیم موج 105537010795Vmsinωt00Vmsinωt228155510795Vo00Vo 154305192405شکل (13) : مداریکسوساز نیم موج 00شکل (13) : مداریکسوساز نیم موج 19348459334500 18205452660650شکل (14) : شکل موج های ورودی و خروجی یکسوساز نیم موج 00شکل (14) : شکل موج های ورودی و خروجی یکسوساز نیم موج 2590165620268000 روابط یکسوساز نیم موج ω=2πf T=2π 8382035560000ω=2πT 4453255508000-268605198755If00If T=2π Vdc=1T0TVi dt → 12π0πVmsinωt dt=-Vm2πωcosωt π0=-Vm2πωcosπ-cos0 ω=1 =Vmπω=Vmπ=0.318 Vm Vrms=1T0TVi2 dt ⟹ 12π0πVm2 sin2ωt dt =Vm22π0π1+cos2ωt2dt =Vm2 پارامترهای کارائی یکسوساز نیم موج تکفاز( Performance Parameters) توان DC Pdc=Vdc×Idc 5207052641500=Vmπ×VmπRL=Vmπ×VmRLπ=Vm2π2RL 584009593345توان AC00توان AC Pac=Vrms×Irms 67310328930005565775431165بازده (راندمان)00بازده (راندمان)=Vm2×Vm2 . RL η=PdcPac=Vdc×IdcVrms×Irms=4π2=40.5% 5532755133350ضریب شکل00ضریب شکل1022355588000 FF=VrmsVdc=0.5Vm0.318Vm=1.57 5560695190500ضریب ریپل00ضریب ریپل RF=VacVdc=Vrms2-Vdc2Vdc=Vrms2Vdc2-Vdc2Vdc2=FF2-1=(1.57)2-1=1.21 2719070471805η00ηVac=Vrms2-Vdc2 RFFF17843536830000پارامتر یکسوساز1.211.5740.5نیم موج01100ایده آل 2534285260985η00η شبیه سازی یکسو ساز نیم موج در نرم افزار ORCAD 4753610528955پروب (نشان دهنده شکل موج خروجی)00پروب (نشان دهنده شکل موج خروجی)471233570548500147764574676000-309880323215منبع سینوسی (برای استفاده از این قطعه در قسمتPart کلمه VSIN را تایپ کنید(00منبع سینوسی (برای استفاده از این قطعه در قسمتPart کلمه VSIN را تایپ کنید( 20497801370330شکل (15) : مدار شبیه سازی یکسوساز نیم موج 00شکل (15) : مدار شبیه سازی یکسوساز نیم موج 15722601835150شکل (16) : شکل موج بدست آمده از شبیه سازی یکسوساز نیم موج 00شکل (16) : شکل موج بدست آمده از شبیه سازی یکسوساز نیم موج 61658535052000تمرین : مطلوب است محاسبه پارامارهای کارائی برای یکسوساز با مشخصات زیر : lefttop Vi=220sin10πt n1n2=10 , RL=100Ω Vdc=0.318×22=6.99V Vrms=Vm2=222=11 Irms=VrmsRL=11100=0.11 Pdc=Idc×Vdc=0.0699×6.99=0.48 Pac=Irms×Vrms=0.11×11=1.21 η=PdcPac=0.481.21=39.66% FF=yrmsydc=116.99=1.57 RF=FF2-1=1.572-1=1.21 یکسوساز نیم موج با بار RL 20370801125855شکل (17) : مدار یکسوساز نیم موج با بار RL 00شکل (17) : مدار یکسوساز نیم موج با بار RL 3148965474980Vmsinωt00Vmsinωt 22383752660650045847032956500 2259330327025iL0=000iL0=019386553651251001 VR+VL=Vmsinωt → RiL(t)+LdiL(t)dt=Vmsinωt iL0=0 45085024193500 -283210154305جواب عمومی00جواب عمومی247078540640iLh(t)=K e-RLt00iLh(t)=K e-RLt122174026543000442595323850iL0=000iL0=0 RiLh+LdiLhdt =0 1270000-19558010011485265-139065جاگذاری در00جاگذاری در1297940148590002508250-20510520025172710-67310005840095-59690005172710-673100053003450در عوض فاز ولتاژ را مثبت در نظر می گیریم.00در عوض فاز ولتاژ را مثبت در نظر می گیریم.158115344170از200از2iLpt=Imsinωt RImsinωt+LddtImsinωt=Vmsin⁡(ωt+φ) 12636516700500 LddtImsinωt+RImsinωt=Vmsinωt+φ⟹ ⟹LImcosωt+RImsinωt=Vm.sinωt cosφ+Vm∙cosωt sinφ مشتق گیری از رابطه -215903162303003 LIm∙ω=Vmsinφ -2159004004 RIm=Vmcosφ 63817516700500278701517272000160782016002000-215901600203003 Lω=X L-2159012192000-215901765304004 ⟹ LωR=tanφ φ=tan-1LωR 149860283210از300از31593215324485sin2α+cos2α=100sin2α+cos2α=1 1704340209550003111520129500sinφ=LωImVm cosφ=1-sin2φ=1-L2ω2Im2Vm2 258318032956500149860203200از400از4 3081655178435003111511874500R2Im2=Vm21-L2ω2Im2Vm2=Vm2Vm2-L2ω2Im2Vm2 158496026606500Im⇒ R2Im2=Vm2-L2ω2Im2 → R2Im2+L2ω2Im2=Vm2 Im2R2+L2ω2=Vm2 → Im=VmR2+L2ω2 ipt=Imsinωt-φ = iLht+iLpt=k e-RLt+VmR2+L2ω2sin⁡(ωt-tan-1L ωR )جواب کاملIL(t) -73025288925iL0=000iL0=0-2159032829500⟹k=VmsinφR2+L2ω2 0=k e-RL×0+VmR2+L2ω2sin⁡(0-tan-1L ωR )بدست آوردن K iLt=VmsinφR2+L2ω2e-RLt+VmR2+L2ω2sin⁡(ωt-tan-1L ωR ) جواب کامل -10414015113000بررسی رفتار ذخیره انرژی سلفی در مدار یکسوساز نیم موج با بار R-L سری 15697202067560شکل (18) : شکل موج بررسی رفتار ذخیره انرژی سلفی 00شکل (18) : شکل موج بررسی رفتار ذخیره انرژی سلفی جریان مدار R-L سری با توجه به این نکته که سلف در جریانش نمیتواند تغییرات آنی داشته باشد، وقتی ولتاژ ورودی به نقطه ωt=π میرسد و می خواهد وارد نیم سیکل منفیگردد جریان حلقه به واسطه سلف موجود نمیتواند یکباره صفر شود و لذا بخشی از نیم سیکل منفی را نیز در خروجی ولتاژ خواهیم داشت، مقدار حضور در نیم سیکل منفی به مقدار سلف بستگی دارد. روش های حذف گسستگی ولتاژ ( جهش ولتاژ) 1- XL≫R مقدار سلف بزرگ باشد. 2- استفاده از دیود هرزگرد Free Wheeling Diode 22669535369500 132905534417000بررسی مدار R-L سری در حالت بحرانی (XL≫R) (یکسوساز نیم موج با بار سلفی خالص) 902970314325LdiL(t)dt=Vmsinωt00LdiL(t)dt=Vmsinωt 7689853302000 16014702051050043370511303000D=ON iL(0)=0 2078355236220diL(t)dt=VmLsinωt → iLt=VmL0tsinωt dt=VmLω-cosωtt000diL(t)dt=VmLsinωt → iLt=VmL0tsinωt dt=VmLω-cosωtt033159707810500 رابطه جریان دیود (خروجی) زمانی که بار سلف خالص استiLt=VmLω(1-cosωτ) 13436602163445شکل (1-18) : شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی یکسوساز نیم موج با بار سلفی 00شکل (1-18) : شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی یکسوساز نیم موج با بار سلفی گفتیم زمان هدایت دیود در مدار R-L سری کمی بیشتر ازπ و به اندازه π+∆ می باشد، ولتاژ متوسط خروجی در این حالت برابر فرمول زیر خواهد بود : Vdc=1T0tVodt Vdc=12π0π+∆ Vmsinωt dt=Vm2πω-cosωtπ+∆0=Vm2πω-cosπ+∆--1 =Vm2π1-cosπ+∆ 2040255321310*00*ω=1 ω=2πT=2π 5845175389255*00*if ∆=0 → Vm2π1-cosπ=Vmπ رابطه نشان می دهد اگر ∆ مساوی صفر باشد مقدار ولتاژ متوسط خروجی افرایش یافته و مانند نیم موج خواهد بود این کار توسط دیود هرزگرد امکان پذیر است. 2506980333375 D1 و D2=ON0≤ωτ≤π D3 و D4=OFF00 D1 و D2=ON0≤ωτ≤π D3 و D4=OFF339915541084500برای تحلیل مدار یکسوساز حاوی دیود هرزگرد، دوحالت را در نظر می گیریم -660401191260شکل (19) : مدار یکسوساز حاوی دیود هرزگرد 00شکل (19) : مدار یکسوساز حاوی دیود هرزگرد 344868597155002531745-1270 D1 و D2=OFFπ≤ωτ≤2π D3 و D4=ON00 D1 و D2=OFFπ≤ωτ≤2π D3 و D4=ON الف) 1341755242570iL1t=VmR2+L2ω2sinωt-φ+sinφ e-RLt معادله جریان در حالت اول 00iL1t=VmR2+L2ω2sinωt-φ+sinφ e-RLt معادله جریان در حالت اول 1045210525145VR+VL=0iL20=?00VR+VL=0iL20=?2301875288925ωt=π→t=πωiL20=iL1(ωt=π)iL20=VmR2+L2ω2sinπ-φ-sinφ e-RLπω=I000ωt=π→t=πωiL20=iL1(ωt=π)iL20=VmR2+L2ω2sinπ-φ-sinφ e-RLπω=I0954405423545001905398145 ب) π نقطه بحرانی است در انتهای لحظه اول یعنیπ ωt= هر جریانی که از سلف عبور میکند برای حالت دوم در حکم شرط اولیه است یعنی : 3578225321945I20=i2Lωt=2π=I0 e-RLt ∙ 2πω00I20=i2Lωt=2π=I0 e-RLt ∙ 2πωمعادله جریان در حالت دوم :iL2t=I0 e-RLt 21031202674620شکل (20) : شکل موج یکسوساز حاوی دیود هرزگرد 00شکل (20) : شکل موج یکسوساز حاوی دیود هرزگرد اثر افزودن پتانسیل ثابت (منبع ولتاژDC) در خروجی مدار یکسوساز نیم موج 3916680356235003903345337185β=π-αδ=β-α00β=π-αδ=β-α iL=Vmsinωt-ERجریان در نیم سیکل مثبت 2152015859790002877820854710002454275814070δ00δ2705100710565β00β3096260854710β00β 2195830323215 α=ωt=sin-1EVmاز طرفین sin-1 گرفتیم00 α=ωt=sin-1EVmاز طرفین sin-1 گرفتیم Vmsinωt>Eشرط روشن شدن دیود sinωt>EVm مثال : ولتاژ باطری (E=12 باطری قابل شارژ)، جریان شارژ متوسط 5A ولتاژ اولیه ترانس 120V(موثر)، فرکانس 60HZ و نسبت (2:1)n1:n2 میباشد، مطلوب است محاسبه زاویه ی هدایت دیود و مقاومت محدود کننده جریان. ثانویه Vm=602=84.85 α=sin-1EVm=sin-11284.85=8.21° β=π-α=180°-8.21°=171.79° 2195830371475جریان متوسط00جریان متوسط δ=β-α=171.79°-8.21°=163.58° مدت روشن ماندن دیود Ide=12παβVmsinωt-ERdωt 2025015419100001316355427355005=12π αβ VmsinωtRdωt-ERdωt 5=-12πVmRωcosωt Bα-ERωt Bα 12πVmRωcosθ-cosα-ERβ-α R=-12π60 305×376.8-0.98-0.98-125163.68 =-6376.8 π-1.96-125×2.85=6×1.96376.8 یکسوساز تمام موج Full Wave Rectifier 1515110725805+_Vm00+_Vm1514475450215+_Vm00+_Vm5143501350645شکل (21) : مدار یکسوساز تمام موج 00شکل (21) : مدار یکسوساز تمام موج مدار در دو حالت بررسی می شود 6584953467100≤ωt≤π D1=ON D2=OFF000≤ωt≤π D1=ON D2=OFF-3810108585 -76771530988000-61595019494500-9309101949450012382530988000الف) 2005965812800001944370469900π≤ωt≤2π D1=OFF D2=ON00π≤ωt≤2π D1=OFF D2=ON-51435231140ب) -40259036322000-21463036322000 -49593520955000 21412203104515شکل (22) : شکل موج یکسوساز تمام موج 00شکل (22) : شکل موج یکسوساز تمام موج 11144251661795PIV00PIV1546860151638000PIV=Peak Inverse Voltage شبیه سازی مدار یکسوساز تمام موج در نرم افزار ORCAD 307530510299700021691601275715شکل (23) : مدار شبیه سازی یکسوساز تمام موج 00شکل (23) : مدار شبیه سازی یکسوساز تمام موج 4163060864870004780280674370پروب (نشان دهنده شکل موج خروجی)00پروب (نشان دهنده شکل موج خروجی) 13017502154555شکل (24) : شکل موج بدست آمده از شبیه سازی یکسوساز تمام موج 00شکل (24) : شکل موج بدست آمده از شبیه سازی یکسوساز تمام موج مدار تمام موج پل Bridge Full Wave Rectifire 2399030761365شکل (25) : مدار تمام موج پل 00شکل (25) : مدار تمام موج پل 3296285415290002429510343535 D1 و D2=ON0≤ωt≤π نیم سیکل مثبت D3 و D4=OFF00 D1 و D2=ON0≤ωt≤π نیم سیکل مثبت D3 و D4=OFF194945430530مدار در دو حالت بررسی می گردد 1795780167640V0=Vm00V0=Vmالف) 4314190372745V0=-Vm00V0=-Vm334581517907000242951086360 D1 و D2=OFFπ≤ωt≤2π نیم سیکل منفی D3 و D4=ON00 D1 و D2=OFFπ≤ωt≤2π نیم سیکل منفی D3 و D4=ON194945245110ب) مقدار متوسط خروجی دو برابر نسبت به نیم موج است. Vdc=12π0πVmsinωt dt×2⟹2. Vmπ Vrms=2×12π0πsin2ωt dt → Vrms=2×Vm24 → Vm22=Vm2 بدست آوردن پارامترهای کارائی تمام موج η=PdcPac=Vdc.VdcRVrms×VrmsR=(Vdc)2(Vrms)2=(2Vmπ)2(Vm2)2=4Vm2π2Vm22=8Vm2π2Vm2=8π2=0.81% Pdc=Vdc×Idc Pac=Vrms×Irms Idc=VdcR FF=VrmsVdc=Vm22Vmπ=122π=1.11 Vrms=Vm2 Vdc=2Vmπ RF=FF2-1=1.11(1.11)-1=0.48 RFFFپارامتر یکسوساز1.211.5740.5نیم موج0.481.1181تمام موج01100ایده آل 2721610158750η00η یکسوساز چندفازه 155575243205q=3 →2π3=120°00q=3 →2π3=120°زاویه هر فاز نسبت به هم از رابطه 2πq بدست می آید. =q تعداد فاز 38398452787656006مثال برای معادلات ولتاژ سیستم 6فازه 25933402623185شکل (26) : سیستم 6 فاز 00شکل (26) : سیستم 6 فاز 3839845650875200238398452800351001383984514274803003334264018846804004211772517164055005 V1t=220 Vmcosωt V2t=220 Vmcos⁡(ωt-60°) V3t=220 Vmcos⁡(ωt-120°) . . . V1t=V7t=220 Vmcos⁡(ωt-360°) یکسوساز نیم موج سه فاز 17157701146810اولیه ترانس00اولیه ترانس32607251142365ثانویه ترانس00ثانویه ترانس 1928495161290شکل (27) : مدار یکسوساز نیم موج سه فاز 00شکل (27) : مدار یکسوساز نیم موج سه فاز 175260018415شکل (28) : شکل موج های یکسوساز نیم موج سه فاز 00شکل (28) : شکل موج های یکسوساز نیم موج سه فاز حالات کاری یکسوساز نیم موج سه فاز -603251304290004702810929640حالت دوم00حالت دوم386207065278000383984565278000277749041910009969503028950063309530289500حالت اول 108902513017500 1944370143510حالت سوم00حالت سوم 3195320127000بدست آوردن پارامترهای کارائی یکسوساز نیم موج سه فاز00بدست آوردن پارامترهای کارائی یکسوساز نیم موج سه فاز =Vm3πsinπ3 =0.827 Vm 90424050482500Vdc=22πq0πqVmcosωt dωt=Vmqπsinπq رابطه کلی ولتاژ dc چند فازه Vdc=Vm3πsinπ3 =0.827 Vm ولتاژ dc سه فازه rms Vrms=22πq0πqVm2cos2ωt dωt=Vmq2π(qπ+12sin2πq) برای q فاز Vm32π(3π+12sin2π3)=0.840 Vm η=PdcPac=Vdc×IdcVrms×Irms=96.77% FF=VrmsVdc=0.8400.827=1.0165 RF=FF2-1=(1.0165)2-1=0.1824 15405106794500یکسوساز تمام موج سه فاز 1878965236855شکل (29) : مدار یکسوساز تمام موج سه فاز 00شکل (29) : مدار یکسوساز تمام موج سه فاز 18268951715135شکل (30) : شکل موج های یکسوساز تمام موج سه فاز 00شکل (30) : شکل موج های یکسوساز تمام موج سه فاز 344805032956500مراحل کاری یکسوساز تمام موج سه فاز 530288529845حالت دومPh2>Ph100حالت دومPh2>Ph1173164573660حالت اولPh1>Ph300حالت اولPh1>Ph3 1821180415290حالت سومPh3>Ph200حالت سومPh3>Ph2-8255018351500 بدست آوردن پارامترهای کارائی یکسوساز تمام موج سه فاز Vdc=22πq0πq3 Vmcosωt dωt=33πVm=1.654 Vm Vrms=22πq0πq3 Vm2cos2ωt dωt=32+934π.Vm=1.655 Vm η=PdcPac=(1.654 Vm)(1.655 Vm)=99.93% FF=VrmsVdc=1.008 RF=FF2-1=0.04 تریستور : یک المان نیمه هادی چهار لایه NPNP می باشد واژه تریستور از کلمات Transistor و Tyratron تشکیل یافته است 4127500297815پایه قدرت00پایه قدرتTransistor = Thyristor + Tyratron 10731501724025شکل (31) : علامت اختصاری تریستور 00شکل (31) : علامت اختصاری تریستور 41846501724025پایه قدرت00پایه قدرت28511501311275پایه کنترل00پایه کنترل وقتی پتانسیلی به A و K اعمال نگردد، بار بطور یکنواخت در لایه های N وP توزیع می شوند و بواسطه وجود سد پتانسیل یا ناحیه تخلیه در محل پیوندها، حامل های بار نمی توانند از لایه هایی به لایه دیگر عبور نمایند. چنانچه تحت این شرایط آند تریستور به قطب منفی و کاتد به قطب مثبت باتری وصل شود، یعنی اینکه تریستور در بایاس معکوس قرار گیرد یک جابه جایی حامل پیش می آید، طوریکه حفره ها به طرف 1009650695325J100J11593850695325J300J31308100695325J200J297790012541250093345012985750017716501933575001765300169227500176530014509750017716501203325001492250193992500148590016986250014859001457325001492250120967500118745019335750011811001692275001181100145097500118745012033250088900019335750088265016922750088265014509750088900012033250080010011652250015811502174875001752600885825N00N1441450904875P00P1143000898525N00N793750898525P00P22796501374775K00K240665017367250023495001787525002984501787525002222501419225A00A20447001666875002222501692275001720850974725001428750981075001130300981075001822450202882500182245017811750018224501539875001822450131127500123190020288250012319001781175001231900153352500123190012985750015875001990725001543050203517500158115017430750015367001787525001581150149542500153670015398750015875001266825001543050131127500984250198437500939800202882500977900173672500933450178117500977900148907500933450153352500 الکترون منفی کشیده می شود و در اطراف آند جمع می شود و برعکس الکترون ها از آند دور می شوند و در طرف مقابل آند جمع می شوند و بدین ترتیب سه پیوند PN تجمع بار به ترتیب زیر را خواهند داشت. پیوند J1 در وضعیت بایاس معکوس بواسطه خالی شدن از حامل های بار (کمبودحفره) پیوند J2 بایاس مستقیم 13144513652500261620012382500پیوند J3 بایاس معکوس 1263650144780G00G153479526352500 38735058420شکل (32) : توزیع بار با اعمال ولتاژ معکوس 00شکل (32) : توزیع بار با اعمال ولتاژ معکوس اگر آند تریستور به ولتاژ مثبت باتری وصل، کاتد آن به منفی وصل شود آند مثبت حفره ها را دفع و الکترون ها را جذب می کند و باعث تجمع حاملها درمحل پیوند ها بصورت زیر می گردد : پیوند J1 که از حاملهای بار پر شده است بایاس مستقیم گردیده و هادی جریان است. پیوند J2 که از حاملهای بار خالی است در بایاس معکوس قرار می گیرد، مانع عبور جریان می شود. پیوند J3 همانند پیوند J1 در بایاس مستقیم قرار می گیرد. بنابراین در بایاس مستقیم پیوند J2 سد کننده بوده و از تریستور فقط جریان نشتی مستقیم عبور می کند در این حالت می گوییم تریستور در حالت مسدود قرار دارد. حال بایستی تریستور را آتش کرد این کار با افزایش ولتاژ آند نسبت به کاتد به بیش از VBO ممکن است ولی در کاربردهای عملی روشن کردن تریستور به این شیوه اتفاق نمی افتد ( افزایش ولتاژ تا حدVBO ) و از پایه سومی به نام گیت برای صدور فرامین روشن، در ولتاژهای کمتر از VBO استفاده می شود. هرگاه A نسبت به K در پتانسیل مثبت قرار گیرد پیوندهای J1 و J3در بایاس مستقیم و J2 در بایاس معکوس قرار خواهد گرفت. این حالت را حالت سدکنندگی مستقیم گویند. تحت این حالت جریان نشتی مستقیم ID از تریستور عبور می کند. حال اگر ولتاژ آند نسبت به کاتد خیلی خیلی بیشتر شود باعث شکسته شدن پیوند وسطی (J2) خواهد شد و جریان در تریستور جاری می شود. وقتی به ولتاژ VBO برسیم حالت شکست بهمنی رخ داده است. 1841501289050VB00VB139700019494500066675023431500059055010541000066675014414500059055014414500053975013970000066675011874500012954009271000012573001651000RL 00RL 13970009271000012763509271000012763507366000013970004000500050800040005000 294005010420350035560006673850035560006610350038423857302500038417501245235003695700946785RL 00RL 30289501511935003556000730250003343275638810003199765559435003028950124523500302895072453500287655092138500 36531552216150093345074930G00G 6711951460500 2095500269875شکل (33) : شکل مداری تریستور 00شکل (33) : شکل مداری تریستور -155575124460شکل (34) : شکل مدار دارای تریستور 00شکل (34) : شکل مدار دارای تریستور 22250401871980VoR00VoR22352002322195G00G21818601649730IR00IR2180590893445Vo00Vo21729701074420Vm00Vm 5397502949575در کاربردهای ولتاژ بالا امکان سری کردن تریستورها و در کاربردهای جریان بالا امکان موازی کردن تریستورها فراهم می باشد.00در کاربردهای ولتاژ بالا امکان سری کردن تریستورها و در کاربردهای جریان بالا امکان موازی کردن تریستورها فراهم می باشد.13741402682240شکل (35) : شکل موج های ولتاژ ورودی و خروجی یک مدار دارای تریستور 00شکل (35) : شکل موج های ولتاژ ورودی و خروجی یک مدار دارای تریستور 2172970167005Vm00Vm در حالت وصل تریستور معمولا بخاطر مقاومت J2 که در بایاس معکوس می باشد ولتاژ 1 الی 2 ولت در دوسر تریستور افت خواهد کرد. 18637253232150شکل (36) : مشخصه V-I تریستور 00شکل (36) : مشخصه V-I تریستور جریان تثبیت کننده (IL) : حداقل جریان آند مورد نیاز است که بعداز آنکه تریستور روشن شد و سیگنال گیت از روی آن برداشته شد، لازم است برقرار بماند تا تریستور را در حالت روشن نگه دارد. جریان نگهداری (IH) : اگر جریان مستقیم آند به کمتر از IH برسد به کاهش تعداد حاملها در اطراف پیوند J2 یک ناحیه تخلیه ایجاد شده و تریستور به حالت قطع می رود جریان نگهداری در حد خیلی آمپر بوده و از جریان تثبیت کننده IL کوچکتر است. (IL>IH) روش های دیگر روشن کردن تریستور : هر فرآیندی که باعث افزایش جریان مستقیم تریستور شود باعث روشن شدن تریستور می شود 1- گرما 2- نور 3- ولتاژ زیاد 4- تغییرات ولتاژ زیاد dvdt 5- تغییرات جریان زیادdidt روشن کردن تریستور به روش گرما : هر فرآیندی که منجر به افزایش جریان آند تریستور گردد میتواند تریستور را روشن نماید. اگر دمای تریستور بالا رود تعداد زوج الکترون حفره افزایش خواهد یافت و در نتیجه جریان نشتی افزایش می یابد و این افزایش، مقادیر α1+α2 را افزایش داده آن را به سمت 1 می کشاند و با توجه به فرمول R مخرج کسر به سمت صفر میل می کند و خود کسر به سمت بی نهایت میل خواهد کرد. روشن کردن تریستور به روش نور : افزایش تعدادزوج الکترون حفره ناشی از تابش نور به پیوندها باعث روشن شدن تریستور خواهد شد ساختار این نوع تریستورها مخصوص بوده و دارای روزنه ای شیشه ای جهت تابش نور (اکثرا ماوراء بنفش) می باشد. 757555369570 00 مدل دو ترانزیستوری، تریستور : حال می خواهیم بررسی کنیم که چگونه جریان کوچک گیت باعث روشن شدن تریستور می گردد. 14027151954530شکل (37) : مدار معادل دو ترانزیستوری، تریستور 00شکل (37) : مدار معادل دو ترانزیستوری، تریستور 48469551275080IK=IE00IK=IE49549051031875α200α24712970968375Q200Q23978910550545Q100Q13858895898525IC100IC137655501636395IG00IG40932101640205IB200IB24836795692150IC200IC24260215484505IB1=IC200IB1=IC24029710170180IA=IT00IA=IT3722370560705α100α1 IC=αIE+ICB0 α≈ICIEرابطه جریان کلکتور ترانزیستور بر حسب جریان نشتی پیوند بیس کلکتور. IC2=IB1 IB1=β2 IB2 -444502349500 Q1→ IE=IA IC1=α1∙IA+ICB01 IC2=α2∙IA+ICB02 IA=IC1+IC2=α1∙IA+ICB01+α2∙IA+ICB01 IA=α2IG+ICB01+ICB021-(α1+α2) IK=IC2+IB2 در طراحی مدارات راه انداز گیت بایستی موارد زیر را در نظر گرفت : 3091815321945Firing Pulse00Firing Pulse1590040333375 00 1- پس از روشن شدن تریستور سیگنال گیت از روی آن برداشته شود. ادامه اعمال سیگنال باعث افزایش تلفات در تریستور و احتمال خرابی تریستور خواهد شد. 4399915235585t00t 221869097790α00α 2- زمانی که تریستور در حالت بایاس معکوس میباشد نبایستی سیگنال فرمان برای گیت ارسال کرد. خاموش کردن تریستور : برای خاموش کردن تریستور بایستی جریان تریستور را به زیر IH برسانیم و هر رویکردی که بتواند جریان را به کمتر از IH برساند باعث خاموش شدن تریستور خواهد شد. دو روش برای خاموش کردن تریستور1741805110490 00 194881523876000194945024574500205168517208500204978031877000 حفاظت در برابرdidt : اگر نرخ تغییرات جریان تریستور نسبت به زمان در مقایسه با سرعت گسترش فرآیند روشن شدن خیلی سریع باشد به واسطه چگالی جریان زیاد یک نقطه داخلی گرم ایجاد می گردد که ممکن است قطعه آسیب ببیند لذا بایستی تریستور را در برابر تغییرات بسیار ناگهانی جریان حفاظت کرد این کار توسط سلف محافظ بنام Ls (L snuber) انجام می گیرد. حفاظت در برابر dvdt : تغییرات سریع ولتاژ نسبت به زمان موجب روشن شدن تریستور به صورت خود سرآنه خواهد شد. برای جلوگیری از این اتفاق از خازن Cs (C snuber) بصورت موازی با تریستور استفاده می شود. icj=dqdt=d(cj∙v)dt=cjdvdt+vdcjdt q=c∙v مبدل های کنترل فاز مبدل نیمه تک فاز : مبدل نیمه یک مبدل یک ربعی است که ولتاژ و جریان خروجی آن در یک جهت است. 183959513970شکل (38) : مبدل تریستوری تک فاز با بار مقاومتی. 00شکل (38) : مبدل تریستوری تک فاز با بار مقاومتی. روابط مبدل نیمه تک فاز Vdc=12πTV0dt Vdc=12παπVmsinωt dωt=Vm2π-cosωtπα=Vm2π-cosπ+cosα=Vm2πcosα+1 Vrms=12παπVm2sin2ωt dωt=Vm21π(π-α+12sin2α) if α=0 Vdc=Vm2π1+cosα=Vmπ=Vdc Max Vrms=Vm21ππ-0+12sin0=Vm2=Vrms Max 391795-9906000مقادیر ولتاژ DC موثر و پارامترهای کارائی را بیابید. 163195045085R=100 Ω00R=100 Ω-32067522860220sin100πt00220sin100πt 27108153308350074612573025α=9000α=90 Vdc=Vm2π(1+cosα)=Vm2π → Idc=VdcR=Vm2Rπ Vrms=Vm21π(π-π2+12sinπ)=Vm21ππ2=Vm22 η=Vm2π×Vm2πRVm22×Vm22R=2π2=20.27% Irms=Vm2π2=24.77 FF=2.221 RF=FF2-1=1.983 برای تغذیه یک مقاومت 10 اهمی از مبدل نیمه تک فاز استفاده میکنیم، ورودی به صورت 120Sin120πt می باشد (مقدار موثر داده شده) جریان متوسط خروجی باید برابر 2.7 آمپر باشد. زاویه α مقدار Vrms و پارامترهای کارائی را بیابید. Vdc=Vm2π1+cosα= →R×Idc=Vdc=Vm2π1+cosα 10×2.7=120×22π(1+cosα) Vinput=120sin120πt 120π=ωt α=π2=90 Vrms=Vm21π(π-π2+12sinπ) →Vm22=60 مبدل نیمه تک فاز تمام موج 21932901472565شکل (41) : مدار مبدل نیمه تک فاز تمام موج 00شکل (41) : مدار مبدل نیمه تک فاز تمام موج نکته : بار دارای خاصیت اهمی - سلفی است لذا دیود هرزگرد در سیستم استفاده شده است. 1663703286125شکل (42) : شکل موج های مبدل نیمه تک فاز تمام موج 00شکل (42) : شکل موج های مبدل نیمه تک فاز تمام موج 1047756195695شکل (42) : شکل موج های مبدل نیمه تک فاز تمام موج 00شکل (42) : شکل موج های مبدل نیمه تک فاز تمام موج 29845408940 00 حالات کاری : 4990465441325Mode IIIπ+α≤ωt≤2π00Mode IIIπ+α≤ωt≤2π2531745434975Mode IIπ≤ωt≤π+α00Mode IIπ≤ωt≤π+α194310434975Mode Iα≤ωt≤π00Mode Iα≤ωt≤π در نیم سیکل مثبت TR1 و D1 روشن (ωt=α) و بار تغذیه می گردد. در طول π≤ωt≤π+α دیود هرزگزد بایاس مستقیم میگردد و پیوستگی جریان بار را حفظ میکند. در نیم سیکل بعدی TR2 و D2 روشن شده و بار تغذیه مثبت میگردد. در این حالت جهت جریان Is معکوس و به سمت داخل ترانس خواهد بود. این مبدل ها در صنعت تا سطوح توان 15KW استفاده میگردد. پلاریته ولتاژ و جهت جریان خروجی در این مبدل همیشه مثبت میباشد. Vdc=2×Vm2π1+cosα Vrms=22παπVm2sin2ωt dωt Vm22παπ1-cos2ωtdωt=Vm21π(π-α+sin2α2) مبدل کامل تک فاز : مبدل کامل دو ربعی است که علامت ولتاژ خروجی آن می توان مثبت یا منفی باشد. با وجود این جریان خروجی مبدل کامل فقط در یک جهت برقرار است. 26435052792730شکل (39) : مبدل کامل تک فاز 00شکل (39) : مبدل کامل تک فاز -1162052237105Vdc=22παπ+αVmsinωt dωt1/2=Vm200Vdc=22παπ+αVmsinωt dωt1/2=Vm2-2273301229360Vdc=22παπ+αVmsinωt dωt=2Vm2π-cosωtπ+αα=2Vmπcosα00Vdc=22παπ+αVmsinωt dωt=2Vm2π-cosωtπ+αα=2Vmπcosα مبدل دوتایی تکفاز : مبدل دوتایی در چهار ربع کار میکند و ولتاژ و جریان آن هر دو میتواند مثبت یا منفی باشد. 21005804587875شکل (40) : مبدل دوتایی تک فاز 00شکل (40) : مبدل دوتایی تک فاز 114935325120Vdc1=2Vmπcosα1 Vdc2=2Vmπcosα2 cosα2=- cosα1=cosπ-α1 α2=π-α100Vdc1=2Vmπcosα1 Vdc2=2Vmπcosα2 cosα2=- cosα1=cosπ-α1 α2=π-α1 1251585360045002984543942000167005106426000-4445092265500825509226550078422510833100095313513246100026670013144500081470513233400026162016751300058356516852900092583013246100043053023495T100T157467532258000913765693420002571756934200026162069342000تریاک -323215351790G00Gتریاک مشابه دو تریستور موازی معکوس عمل می کند 14160522669500که توان خروجی را به دو نیمه سیکل منفی و مثبت کنترل می کند 108775523685500 1214755189865شکل (43) : علامت اختصاری تریاک 00شکل (43) : علامت اختصاری تریاک 445135349885T200T2 -42735595885شکل (44) : مدار معادل تریستوری برای تریاک 00شکل (44) : مدار معادل تریستوری برای تریاک تریاک، همان طور که در شکل(45) نشان داده شده، یک قطعه پنج لایه است که دارای مسیر P-N-P-N در هر جهت بین پایانه های T1 و T2 بوده و بنابراین در هر دو جهت همچنان که نماد آن به روشنی نشان میدهد، میتواند رسانا شود. تریاک میتواند در هر دو جهت، هدایت کند و معمولا در کنترل فاز AC بکار گرفته میشود. 3200401619250شکل (45) : تریاک 00شکل (45) : تریاک 17125953077210شکل (46) : مشخصه های V-I تریاک 00شکل (46) : مشخصه های V-I تریاک