ΝΕΕΣ ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ ΗΜΙ-ΣΥΝΤΟΝΙΖΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΣΧΥΟΣ ΓΙΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΥΝΕΧΟΥΣ-ΣΕ-ΣΥΝΕΧΕΣ ΚΑΙ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ-ΣΕ-ΣΥΝΕΧΕΣ

Abstract

Η ΠΑΡΟΥΣΑ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΦΟΡΑ ΣΤΟΥΣ ΗΜΙ-ΣΥΝΤΟΝΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΑΝΑΠΤΥΧΘΕΙ ΩΣΤΕ ΝΑ ΛΥΣΟΥΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ:ΥΨΗΛΕΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΠΟΝΙΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΠΑΡΕΝΟΧΛΗΣΗΣ. ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΕΝΑΣ ΝΕΟΣ ΗΜΙ-ΣΥΝΤΟΝΙΖΟΜΕΝΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ-ΣΕ- ΣΥΝΕΧΕΣ, ΑΝΥΨΩΣΗΣ - ΥΠΟΒΙΒΑΣΜΟΥ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΔΙΑΚΟΠΤΩΝ ΥΠΟ ΜΗΔΕΝΙΚΗ ΤΑΣΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΝΑΝ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΗΜΙΑΓΩΓΙΚΟ ΔΙΑΚΟΠΤΗ ΙΣΧΥΟΣ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ. Μ'ΑΥΤΟΝ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ Η ΤΑΣΗ ΕΞΟΔΟΥ ΤΟΥ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ ΡΥΘΜΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΠΟΛΥ ΓΝΩΣΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΤΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΕΥΡΟΥΣ ΠΑΛΜΩΝ, ΑΝΤΙ ΤΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΤΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ. Ο ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΑΝΑΛΥΕΤΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΝΕΤΑΙ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΠΑΚΕΤΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΖΕΤΑΙ ΕΝΑ ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΣΤΑ 5W ΚΑΙ ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΝΑΝ ΤΟΣΟ ΤΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, ΟΣΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ. ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΕΠΙΣΗΣ ΕΝΑΣ ΝΕΟΣ ΗΜΙ-ΣΥΝΤΟΝΙΖΟΜΕΝΟΣ FLYBACK ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ- ΣΕ-ΣΥΝΕΧΕΣ, ΜΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΔΙΑΚΟΠΤΩΝ ΥΠΟ ΜΗΔΕΝΙΚΟ ΡΕΥΜΑ. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΝΑ ΣΤΑΔΙΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ, ΕΝΑΝ ΗΜΙΑΓΩΓΙΚΟ ΔΙΑΚΟΠΤΗ ΙΣΧΥΟΣ ΚΙ ΕΝΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ ΥΨΗΛΩΝ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΝΥΨΩΣΗΣ-ΥΠΟΒΙΒΑΣΜΟΥ ΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ. Ο ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΑΠΟΡΡΟΦΑ ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΕΣ ΡΕΥΜΑ ΑΠΟ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ, ΠΑΡΕΧΟΝΤΑΣ ΕΤΣΙ ΕΝΕΡΓΗ ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ. Ο ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΑΝΑΛΥΕΤΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΝΕΤΑΙ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΠΑΚΕΤΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ. (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)

THIS PH.D. DISSERTATION CONCERNS THE QUASI-RESONANT CONVERTERS THAT HAVE BEEN DEVELOPED IN ORDER TO SOLVE PROBLEMS AT INCREASED SWITCHING FREQUENCIES: HIGH SWITCHING STRESSES AND LOSSES AND PRODUCTION OF ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE. A NOVEL DC-DC FIXED SWITCHING FREQUENCY BUCK-BOOST ZERO-VOLTAGE-SWITCHED QUASI-RESONANT CONVERTER IS PROPOSED. USING AN ADDITIONAL POWER SEMICONDUCTOR SWITCH, CONSTANT SWITCHING FREQUENCY OPERATION IS ACHIEVED. THIS WAY, THE CONVERTER'S OUTPUT VOLTAGE IS REGULATED USING THE WELL-KNOWN PWM TECHNIQUE INSTEAD OF FREQUENCY MODULATION. THE PROPOSED CONVERTER IS THEORETICALLY ANALYZED AND SIMULATED USING SOFTWARE PACKAGES. A 5W PROTOTYPE IS BUILT AND THE EXPERIMENTAL RESULTS CONFIRM BOTH THEORETICAL ANALYSIS AND COMPUTER SIMULATION. A NOVEL AC-DCFLYBACK ZERO- CURRENT-SWITCHED QUASI-RESONANT CONVERTER IS ALSO PROPOSED. USING A SINGLE STAGE, A SINGLE POWER SEMICONDUCTOR AND A HIGH-FREQUENCY POWER TRANFORMER, BOTH STEP-UP/ DOWN OPERATION AND ELECTRICAL ISOLATION ARE ACHIEVED. THE CONVERTER DRAWS SINUSOIDAL CURRENT FROM THE MAINS, THUS PROVIDING ACTIVE POWER FACTOR CORRECTION. THE PROPOSED CONVERTER IS THEORETICALLY ANALYZED AND SIMULATED USING SOFTWARE PACKAGES. A 120W PROTOTYPE IS BUILT AND THE EXPERIMENTALRESULTS CONFIRM BOTH THEORETICAL ANALYSIS AND COMPUTER SIMULATION. THE ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE PRODUCED BY RESONANT CONVERTERS IS ALSO EXAMINED. POINTS THAT CONTRIBUTE TO UNDESIRABLE NOISE GENERATION ARE DERIVED. JUSTIFIED SOLUTIONS ARE PROPOSED (SWITCHING FREQUENCY MODULATION) HAVING AS A RESULT THE SIGNIFICANT REDUCTION OF THE INTERFERENCE LEVEL.