۲.۳ طراحی توپولوژی پیشنهادی مبتنی بر مبدل باک _– بوست مثبت
برای بررسی توپولوژی پیشنهادی، ابتدا فرضیاتی به شرح ذیل در نظر می گیریم و سپس به تحلیل مداری آن در دو بخش مجزا که شامل ساختار توپولوژی و روش های محاسبه انرژی ذخیره شده در منابع توان پالسی پلاسما است، می پردازیم :

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

الف) استفاده از یک مبدل باک _– بوست مثبت در ورودی مدار منبع توان پالسی پلاسما.
ب) در آرایش مداری منبع توان پالسی پلاسما، از اتصال متوالی مجموعه ای از کلید _– دیود_- خازن استفاده می شود.
ج) انتخاب روش کنترلی منبع ولتاژ برای تحلیل بار و محاسبه انرژی ذخیره شده در منبع توان پالسی پلاسما.
۱.۲.۳ آرایش مداری توپولوژی پیشنهادی
توپولوژی مطرح شده در این تحقیق، بر پایه مبدل باک_– بوست مثبت ارائه شده است. شکل (۳-۱) شمای کلی توپولوژی پیشنهادی را نشان داده است.
_D1 L
مبدل
AC - DC
S_L C1 S₁ D s_s cin V_ac
C2 ^D2
R_2L R_1L C_L S₂
^D3
_Cn ^Dn S_n
شکل(۳_-۱) شمای کلی توپولوژی پیشنهادی مبتنی بر مبدل باک _– بوست مثبت در منبع توان پالسی
مبدل یکسو ساز ac_-dc، ولتاژ ac شبکه را به ولتاژdc جهت تغذیه مدار تبدیل می کند. منبع ولتاژ با سلف L شارژ می شود وکلیدهای S_s، S₁،S₂ تا S_n با یک منبع جریان معادل می شوند. میزان جریان با توجه به میزان انرژی ذخیره شده سلف در حالت شارژ بدست می آید که با کنترل آن یک ضریب کار مطلوب برای کلید S_S داریم. یک دیود هرزگرد D بین سلف و کلید وصل می شود که توسط جریان به طور کامل در حالت هدایت قرار می گیرد و توسط حلقه جریان، مقدار جریان ثابت می ماند که منجر به خاموش شدن کلید S_S می شود. کلیدهای S₁, S₂…, S_n به یک سری خازن و دیود متصل هستند که مجموعه ای از کلید _– دیود _– خازن را تشکیل می دهند. با اضافه شدن منبع ولتاژ به مجموعه کلید _– دیود _– خازن می توان تولید ولتاژ بالای دلخواه را در خروجی انتظار داشت. جریان القایی تا وقتی که مجموعه کلید ها وصل هستند در مدار جریان دارد. به محض این که کلیدها قطع شدند جریان القایی در خازن ها توسط دیودها جاری می شود.
s_L s_{s
D1 L}
مبدل
AC - DC
R_2L R_1L CL C1 S₁ D _cin V_ac
شکل (۳_-۲) منبع توان پالسی پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی با یک مجموعه کلید_- دیود_- خازن
_{D1 L}
مبدل
AC - DC
S_L C1 S₁ D s_s cin V_ac
C2 ^D2
R_2L R_1L C_L S₂
شکل (۳_-۳) منبع توان پالسی پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی با دو مجموعه کلید_- دیود_- خازن
انرژی دریافتی از منبع جریان در خازن ها به شکل یک ولتاژ ذخیره می شود. در اغلب موارد، بار مورد استفاده درمنابع توان پالسی پلاسما (که خاصیت اهمی و خازنی دارد) را می توان با یک خازن( C_Load) ، یک کلید ( S_Load) و دو مقاومت (R_1Load & R_{2Load )} مدل کرد. خازن معادل، نشان دهنده خاصیت خازنی بارها و کلید ( S_Load)، جهت نمایش کلید زنی صورت گرفته بین مقاومت های کوچک و بزرگ (R_1Load & R_2Load) است که برای شبیه سازی پدیده شکست در منابع توان پالسی پلاسما نیز مفید و ضروری است. شکل های (۳_-۲) و (۳_-۳) به ترتیب یک منبع توان پالسی پلاسما مبتنی بر توپولوژی پیشنهادی را با یک و دو مجموعه کلید_- دیود _– خازن به صورت یک و دو طبقه نشان داده است. بنابراین توپولوژی را می توان تا چند طبقه توسعه و ارتقا داد.
۲.۲.۳ حالت های کلید زنی توپولوژی پیشنهادی
اصول کلی حالت های کلید زنی توپولوژی پیشنهادی، با توجه به آرایش ساده و تعداد مجموعه کلید _– دیود_- خازن در حالت یک طبقه، مشابه حالت دو طبقه است. لذا با در نظر گرفتن حالت های کلیدزنی توپولوژی پیشنهادی در حالت دو طبقه، می توان آن را در دو گروه عمده(شرح حالت های کلیدزنی و تحلیل مداری آن) بررسی کرد. شکل (۳_-۴) مدل کردن اجزای توپولوژی پیشنهادی را در حالت دو طبقه به صورت یک منبع جریان و یک منبع ولتاژ جهت تحلیل مداری توپولوژی نشان می دهد.
مبدل
AC - DC
_{D1 L}
S_L C1 S₁ D s_s cin V_ac
C2 ^D2
R_2L R_1L C_L S₂
مدل سازی بار پلاسما مدل سازی منبع ولتاژ مدل سازی منبع جریان
شکل(۳_-۴) مدل سازی توپولوژی پیشنهادی جهت تحلیل حالات کلیدزنی در منبع توان پالسی پلاسما
الف) اولین حالت: شارژ شدن سلف (S_S: ON,S₁: ON, S₂: ON )
شکل (۳_-۵)، اولین حالت کلیدزنی توپولوژی پیشنهادی را نشان می دهد. که در این حالت کلیدزنی، همه کلیدهای منبع جریان مدل شده در حالت وصل می باشند، تا وقتی که کلیدهای S_S, S₁ , S₂ وصل هستند جریان سلف افزایش می یابد. بنابراین ولتاژ ورودی (V_in) در دو سر سلف می افتد و زمان شارژ سلف از روابط (۳_-۱) و (۳_-۲) محاسبه می شود :

(۳_-۱)
(۳_-۲)
اگر فرض شود که سلف دارای جریان شارژ اولیه نباشد بنابراین رابطه (۳_-۳) صدق می کند.

(۳_-۳)
_{D1 L}