دانلود پایان نامه تحلیل مبدل های DC/DC فشار قوی برای پمپ های الکتروهیدرودینامیکی

1. مقدمه 2. نظریه 3. توپولوژی های فعلی برای مبدل 4. روش 5. نتایج 6. بحث و بررسی 7. نتیجه گیری

چکیده – قطعات متحرک باعث ایجاد ارتعاشات و همچنین سایش و فرسودگی می شوند. در کاربردهای که تعمیر و نگهداری پیچیده است، راهکارهای بدون قطعات متحرک مفید خواهند بود. پمپ های الکتروهیدرودینامیکی یکی از چنین راهکارهایی می باشد. این پمپ ها بجای پیشرانه مکانیکی از میدان های الکتریکی قوی برای القای حرکت در یک مایع خنک کننده دی الکتریک استفاده می کنند. این پمپ ها به توان بسیار اندکی نیاز دارند، اما برای تولید میدان های الکتریکی به اندازه کافی قوی، لازم است ولتاژ بسیار زیادی به آنها تغذیه شود. این پروژه روش های مختلف طراحی مبدل های DC/DC که تقاضاهای یک پمپ الکتروهیدرودینامیکی را برآورده می کنند، مورد بررسی قرار داده است. این کار با تغییر دادن و ترکیب توپولوژی های موجود که مرتبط تلقی می شدند، انجام شد. روش اصلی برای تست و ارزیابی بوسیله شبیه سازی در LTspice بود. همچنین این پروژه بطور مختصر روش های حفاظت اضافه جریان را ارزیابی کرد. این روش به موضوع اصلی مرتبط است، زیرا حباب های گاز درون سیال خنک کننده می توانند باعث بوجود آمدن قوس های الکتریکی شوند که منجر به آسیب به پمپ ها می شوند. سه توپولوژی مبدل برای ارزیابی بیشتر انتخاب شدند. اولین مورد، یک مبدل مبتنی بر Royer تشدید متداول است که قبلاً بوسیله APR Technologies استفاده شده و با شامل کردن یک حلقه فیدبک، تغییر داده شده است. دومی، یک مبدل مبتنی بر Royer تشدید فرکانس بالا با یک ترانسفورماتور هسته هوایی تخت می باشد. سومی، یک مبدل بدون ترانسفورماتور با یک مبدل IC بوست سوئیچ شده می باشد. همه مدارات، یک پل تضریب کننده ولتاژ Cockroft-Walton دارند. دو مبدل مبتنی بر Royer تشدید همه الزامات را برآورده کردند، بجز یک مورد از نظر بازده، درحالی که مبدل بدون ترانسفورماتور همه الزامات بجز یک مورد از لحاظ هزینه، تعیین شده بوسیله APR را برآورده کرد. مبدل بدون ترانسفورماتور گرانتر بازده بسیار بالاتر و دامنه ولتاژ ورودی قابل قبول گسترده تری داشت. علاوه بر آن، سه نتیجه کلی گرفته شد. اول اینکه، ترانسفورماتورهای هسته هوایی تخت در مقایسه با ترانسفورماتورهای متداول در این نوع کاربردها مفید نیستند. دومی این است که یک رگولاتور ولتاژ گسسته کنترل شده بوسیله فیدبک از خروجی نسبت به استفاده از یک رگولاتور ولتاژ بدون فیدبک، موثرتر است زیرا از بوجود آمدن تغییرات دما و بار جلوگیری می کند. نتیجه سوم این بود که برای حفاظت از مدارات در برابر اضافه جریان، یک مقاومت سری بزرگ لازم است که این امر به میزان قابل توجهی باعث کاهش بازده می شود.

Moving parts cause vibrations and tend to wear out. In applications where maintenance is complicated, solutions without moving parts are therefore advantageous. Electrohydrodynamic pumps are such a solution. Instead of mechanical propulsion, they use strong electric fields to induce movement in a dielectric cooling liquid. These pumps require very little power, but to generate sufficiently strong electric fields, they need to be fed with very high voltage. This project explored various methods for designing DC/DC-converters which fulfil the demands of an electrohydrodynamic pump. This was done by altering and combining existing topologies that were deemed to be relevant. The main method for testing and evaluation was by simulating in LTspice. The project also briefly investigated methods of overcurrent protection. This was relevant because gas bubbles in the cooling fluid can cause electric arcs which damage the pumps. Three converter topologies were chosen for further evaluation. First, a conventional resonant Royer-based converter that has previously been used by APR Technologies which was altered by the inclusion of a feedback loop. Second, a high-frequency resonant Royer-based converter with a planar air-core transformer. Third, a transformerless converter with a switched boost converter IC. All circuits included a Cockroft-Walton voltage multiplier bridge. The two resonant Royer-based converters fulfilled all requirements except the one on efficiency, while the transformerless converter fulfilled all requirements except the one on cost, set by APR. The more expensive transformerless converter had a significantly higher efficiency and a wider range of acceptable input voltages. Furthermore three general conclusions were drawn. The first was that planar aircore transformers are not beneficial compared to conventional transformers in these type of applications. The second was that a discrete voltage regulator controlled by feedback from the output is more effective than using a voltage regulator without feedback, as it also eliminates temperature and load variations. The third conclusion was that to protect the circuits from overcurrent, a large series resistor is needed, which causes significantly lowered efficiency.