بهینه سازی مولد پالسی با استفاده از الگوریتم های تکاملی


بهینه سازی مولد پالسی با استفاده از الگوریتم های تکاملی

بهینه سازی مولد پالسی با استفاده از الگوریتم های تکاملی

فهرست

1 مفاهیم اساسی

1-1مقدمه 2

1-2 ذخیره سازی 6

1-2-1منابع پالسی خازنی 6

1-2-2منابع پالسی سلفی 7

1-2-3نوسان ساز جبران کننده پالسی 7

1-2-4مولد های تک قطبی HPG 8

1-2-5نوسان ساز دیسکی 10

1-3 سوییچ های بسته شونده 10

1-3-1سوییچ های گازی 10

1-3-2سوییچ های بسته شونده نیمه هادی 11

1-3-3سوییچ های مغناطیسی 12

1-4 سوییچ های باز شونده 14

1-4-1فیوز 14

1-4-2قطع کننده مکانیکی 15

1-4-3سوییچ باز شونده ابر رسانا 15

1-4-4سویچ سیال (پلاسمایی) 15

1-4-5سوییچ باز شونده نیمه هادی 16

1-5 خطوط انتقال 17

2 کاربرد های توان پالسی

2-1 گداخت هسته ای 19

2-2 اثرات میدان الکتریکی پالسی بر روی ریز موجودات زنده 19

2-2-1غیر فعال سازی میکروبی 20

2-3 کاربرد ها در درمان سرطان 24

2-4 ساخت مواد 27

2-4-1 ورقهای فلزی 27

2-4-2 پرداخت اولیه چوب با پالسهای لیزر 27

2-4-3 لایه نشانی سخت 29

2-4-4شکل دادن فلز در سرعت بالا 29

2-4-4-1 هیدرو پالسر 30

2-5 نفت و صنایع شیمیایی 31

2-5-1تولید اُزن 31

2-5-2شکستن امولسیون نفت خام با میدانهای الکتریکی ولتاژ بالای پالسی 32

2-6 تصفیه گاز 33

2-7 تصفیه آب و فاضلاب 34

3 پیشینه تحقیق و روش پیشنهادی

3-1 نیازمندیهای مولد پالسی در مهندسی مواد 37

3-2 مولد مارکس 38

3-3 مولد پالسی مارکس تکرار شونده حالت جامد 40

3-3-1شارژ 40

3-4 معرفی کلید زنی پیشنهادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک 44

3-4-1الگورییتم ژنتیک 46

3-4-2مزایای استفاده از الگوریتم ژنتیک 50

3-5 جبران سازی لبه پالس ولتاژ 50

3-5-1روش جبران سازی مدولاسیون عرض پالس 52

3-5-2طراحی پارامتر های جبران کننده مدولاسیون عرض پالس 53

3-5-3 سیگنال فرمان MOSFET 54

3-5-4 ولتاژ منبع تغذیه کمکی 57

3-5-5 خازن Ccp 57

3-6 مدار پیشنهادی برای جبران‌سازی مولد مارکس 58

4 نتایج شبیه سازی

4-1 تنظیم زمانهای تریگر واحدها 60

4-2 جبران سازی لبه پالس 64

4-3 بهبود شکل پالس به کمک جبران سازی 71

5 نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1 نتیجه گیری 74

5-2 پیشنهادات 74

مراجع 76

چکیده انگلیسی 79

ضمیمه 80

 

 

فهرست جداول:

جدول 1-1محدوده توان پالسی 2

جدول1-2 مقایسه محدوده عملکرد سوییچ های بسته شونده از دید بیشینه ولتاژ و جریان قابل تحمل 13

جدول 1-3 مقایسه سوییچ های باز شونده 16

جدول 2-1 مشخصات دستگاه برش پالسی 30

جدول 4-1 پارامترهای مدار 64

جدول 4-2 نتایج بدست آمده برای جبران سازی سطح پالس 71

 

 

فهرست شکلها و تصاویر:

شکل 1-1 نمودار کلی یک مولد پالس 2

شکل 1-2 شکل ظاهری پالس 3

شکل 1-3شمای مولد پالسی با ذخیره ساز خازنی 5

شکل 1-4شمای مولد پالسی با ذخیره ساز سلفی 6

شکل1-5 نوسانساز جبران کننده پالسی 8

شکل 1-6مولد تک قطبی 9

شکل 1-7نوسان ساز دیسکی 10

شکل 1-8 نمایی از سوییچ تریگاترون 11

شکل 1-9نمودار مغناطیس شوندگی هسته سوییچ مغناطیسی 12

شکل 1-10 شمای سوییچ سیال 15

شکل 1-11 مدار با خط انتقال 17

شکل 2-1 محفظه عملیات دیسکی شکل 21

شکل 2-2 محفظه عملیات استوانه ای 21

شکل 2-3 محفظه عملیات میله ای 22

شکل 2-4 محفطه عملیات پیوسته ساده باحفره در عایق آن 22

شکل 2-5 محفظه عملیات پیوسته 23

شکل 2-6 محفظه عملیات پیوسته 23

شکل 2-7 طرح مولد پالس استفاده شده برای درمان سرطان 24

شکل 2-8 طرح سیم پیچ هلم هولتز 25

شکل 2-9 محفظه عملیاتی درمان سرطان 25

شکل 2-10 پالسهای مغناطیسی اعمال شده برای درمان سرطان 26

شکل2-11ورق تولید شده توسط شرکت کابایلی با روش توان پالسی 28

شکل 2-12 مدار به کار رفته برای شکل دهی هیدرولیک 30

شکل 3-1 جریان بار مورد نیاز در ساخت ورق فلزی 37

شکل3-2 مولد مارکس کلاسیک 39

شکل3-4 مدار تخلیه مارکس کلاسیک 39

شکل3-5 مولد پالسی مارکس تکرار شونده حالت جامد 40

شکل3-6 مدار شارژ مولد مارکس حالت جامد 40

شکل3-7 مدار تخلیه خازنهای مولد مارکس حالت جامد 41

شکل3-8 الف سیگنال فرمان سوییچهای فرد ب سیگنال فرمان سوییچ های زوج 43

شکل 3-9 پالس الگو 44

شکل3-10 فلوچارت الگوریتم ژنتیک 47

شکل3-11مدار معادل تخلیه خازن 50

شکل 3-12 شکل موج ولتاژ خازن در زمان تخلیه 51

شکل 3-13 مدار معادل مولد مارکس متوالی با جبران کننده PWM 52

شکل 3-14 روش کار در جبران سازی PWM 53

شکل 3-15 سیگنال فرمان مورد نیاز با دوره کاری متغیر 54

شکل 3-16 تولید سیگنال فرمان با مقایسه موج دندان اره ای و مربعی 55

شکل ‏0‑18 الف افت ولتاژ سطح پالس ب ولتاژ جبران ساز 57

شکل ‏0‑19 مدار جبران ساز پیشنهادی 58

شکل4-1 مولد حالت جامد با چهار واحد 60

شکل4-2ولتاژ الگوی مثلثی 61

شکل 4-3 ولتاژ بار مدار چهار واحده مثلثی 61

شکل 4-4ولتاژ الگوی سینوسی 62

شکل 4-5 ولتاژ بار مدار چهار واحده سینوسی 62

شکل 4-6 جریان IGBT مدار تولید پالس مثلثی 63

شکل 4-7 ولتاژ IGBT مدار تولید پالس مثلثی 63

شکل 4-8 مدار فرمان تولید موج PWM 65

شکل 4-9 مدار پیشنهادی 65

شکل 4-10 ولتاژ پالسی بار بدون جبران سازی 66

شکل 4-11 ولتاژ پالسی بار با جبران سازی همزمان خازنها 66

شکل 4-12 بزرگنمایی ابتدای ولتاژ پالسی بار 67

شکل 4-13 بزرگنمایی انتهای ولتاژ پالسی بار 67

شکل 4-14 افت ولتاژ بار و ولتاژ جبران ساز 68

شکل 4-15 ولتاژ پالسی بار با جبران سازی نوبتی خازنها 69

شکل 4-16 بزرگنمایی لحظه ی نیمه ولتاژ پالسی بار 69

شکل 4-17 پالس ولتاژ بار بعد از فیلتر کردن توسط ترانس 70

شکل 4-18 ولتاژ پالس مثلثی مدار چهار واحده بهبود یافته با جبران سازی PWM 72

شکل4-19 بزرگنمایی شکل 4-18 72