سوئیچ ها مورد استفاده در منبع توان پالسی پلاسما، دو عملکرد متفاوت دارند. با توجه به آرایش توپولوژی در شکل (۳-۱)، یک کلید Ss، که در ابتدای توپولوژی قرار دارد که می تواند جریان سلفی را تا سطح معینی در مدار کنترل کند و یک مجموعه ای از سوئیچ ها S₁ و S₂ که در خروجی توپولوژی قرار دارد و در محدوده آن شارژ خازن ها صورت می گیرد. سوئیچ S_Lبرای شبیه سازی پدیده شکست ناگهانی پلاسما در بار که تا سطح ولتاژی معینی کنترل می شود، است. در نتیجه هر کدام از این سوئیچ ها، به عنوان یک عملگر، تحت شرایط خاص دارای عملکرد متفاوتی هستند. بنابراین روش کنترلی منبع ولتاژ را برای توپولوژی را در نظر می گیریم که شکل (۳-۹) فلوچارت کنترلی منبع ولتاژ را برای توپولوژی با توجه به عملکرد کلید ها نشان می دهد.

شکل(۳-۹):فلوچارت کنترلی پیشنهادی
۳-۴-۴تحلیل روش کنترلی منبع ولتاژ برای توپولوژی
با مطالعه عملکرد این توپولوژی در حالت های مختلف سوئیچینگ، در می یابیم که طیف گسترده ای از پارامترهای اصلی منابع توان پالسی پلاسما ( از جمله: ولتاژ ورودی، المان های تشکیل دهنده مدار، شدت جریان سلفی و مقاومت بار) را در برمی گیرد. در این بخش، روش کنترلی منبع ولتاژ که شامل دو سناریوی متفاوت سوئیچینگ (همزمان وجداگانه) است را برای توپولوژی با اتصال متوالی دو مجموعه کلید دیود خازن (دوطبقه) در نظر می گیریم.
در این روش کنترلی با توجه به توپولوژی، خازنC₂ برای تامین سطح ولتاژ اصلی و از سوی دیگر خازن C₁برای تامین dv/dt مورد نیاز سیستم پلاسما در نظر گرفته می شود. در این راستا، ظرفیت خازن C₂ باید بیشتر از ظرفیت خازن C₁ باشد. اکنون می توان وضعیت کلیدها را در این حالت کلیدزنی شرح داد: کلید S₂ ، قطع است در حالی که کلید S₁هنوز وصل است و جریان ازآن عبور می کند. جریان از طریق خازن C₂ و دیودD₂ تا یک سطح ثابت و مشخصی در مدار جاری می شود. دقیقا بعد از شارژ خازن C₂ کلید S₁ قطع می شود به همان اندازه جریان سلفی نیز باعث هدایت دیود D₁و شارژ همزمان خازن هایC₁ وC₂ می شود. از آنجایی که ظرفیت خازن C₂ بیشتر از ظرفیت خازن C₁ است و با توجه به عبور یک جریان مشابه از این دو خازن، مدت شارژ خازن C₁ در مدت زمان معین کمتر از خازن C₂ است. بنابراین سطح ولتاژ تامین شده در خازن C₁به طور قابل توجهی بالاتر از خازن C₂است. بنابراین می توان خازن C₁ را برای تامین dv/dtو خازن C₂را برای تامین ولتاژ اصلی و سطح ولتاژهای یکسان در منبع توان پالسی پلاسما اختصاص داد.
۳-۵ نتایج و آنالیزهای شبیه سازی شده
شبیه سازی های متعددی در شرایط گوناگون انجام شده تا ارزش عملیات اجرایی این توپولوژی را نشان دهند. سطح ولتاژ ورودی، سایز و اندازه‌ها عناصر تشکیل دهنده وشدت جریان سلف و مقاومت کاهش یافته بار، پارامترهایی هستند که در میان تحقیقات متنوعی که در رابطه با عملیات اجرایی توپولوژی در شرایط مختلف صورت گرفته تغییر پیدا کردند. نتایجی که در این بخش آمده‌اند در رابطه با دو استراتژی سوئیچینگ مختلف می‌باشد.
۳-۵-۱ سوئیچینگ همزمان
در این مورد سلف تا حد A30 شارژ شده و آنقدر در این حد شارژی باقی خواهد ماند تا بار برای چرخه کاری آماده شود. S₁ و S₂ به طور همزمان سوئیچ می‌شوند که اینکار به جریان سلف اجازه می‌دهد تا به داخل بانک خازنی پمپاژ شود. انرژی سلفی که به داخل خازن منتقل شده به شکل ولتاژی تغییر پیدا خواهد کرد. dv/dt تولید شده با سطح جریان سلف همخوانی داشته و با اندازه خازن ها مساوی می‌باشد. در این حالت ولتاژ اتصالی DC خروجی تا حد KV2 شارژ خواهد شد در حالیکه هر خازن فقط می‌تواند KV1 تولید کند. این سطح ولتاژ دارای یک شیب مناسب و زمان صعود، dv/dt می‌باشد که این مسئله برای بار نمونه سازی شده بسیار حائز اهمیت است چون که باعث کاهش شدید در بار خواهد شد. بنابراین مقاومت بار به طور شدیدی افت کرده و در یک زمان بسیار کوتاه تخلیه خواهد شد که آنهم به دلیل یک ثابت زمانی بسیار کوچک می‌باشد.
(۳-۲۵)
خازن‌ها نمی‌توانند به طور کامل تخلیه شوند چون که سلف هنوز در حال فراهم کردن بار و جریان است. این دامنه رنج جریان و مقاومت بار ولتاژی را در طول خازن‌ها خروجی در طول این دوره ایجاد خواهد کرد. این سلف بدلیل دارا بودن ثابت زمانی بالا پس از آن تخلیه می شود.
(۳-۲۶)
ولتاژی که در خروجی مانده است به طور مساوی میان دو خازن تقسیم خواهد شد. این فرایند تولید در هر زمانی می‌تواند متوقف شود و این لحظه توسط تقاضای بار برای انرژی قابل تعیین می‌باشد. گراف های نشان داده شده در شکل (۳-۱۰) بیانگر جریان سلف، خازن‌ها و ولتاژ خروجی و جریان بار برای لحظه تولید پالس می‌باشند.
شکل (۳-۱۰): ولتاژ خروجی و جریان منبع تغذیه تحت سوئیچینگ همزمان(a)جریان سلف(b) c_1& s₁ ولتاژ© c_2& s₂ ولتاژ(d)ولتاژ خروجی(e)جریان بار
۳-۵-۲ سوئیچینگ مجزا
در مورد بعدی، سوئیچ ها به طور جداگانه ای بر اساس یک منطق خاص به منظور شارژ خازن های متقارن برای اهداف خاص خاموش خواهند شد. نتایج مربوطه به این استراتژی در شکل (۳-۱۱) به طور مفصل بیان شده‌اند. در این سناریو، عملیات متفاوتی برای هر خازن در نظر گرفته شده است. خازنی که بزرگتر انتخاب شود مسئول نگهداری حجم تعریف شده انرژی و فراهم کردن تقربیاً بیشترین سطح ولتاژ می‌باشد. نوع کوچکتر که بعد از آن شارژ شده مسئول dv/dt می‌باشد. فرایند تخلیه تقریبا شبیه به مورد قبلی است بجز در رابطه مستقیم ولتاژ در آخر فرایند، خازن کوچکتر توسط یک ثابت زمانی پائینتر نسبت به نوع بزرگتر تخلیه خواهد شد. به دلیل اینکه می‌تواند برای ولتاژ بالاتری شارژ شود، در مقایسه با دیگر خازن‌ها، خیلی سریعتر نیز تخلیه می‌شود که البته آنهم صرفاً بخاطر ثابت زمانی پائینترش می‌باشد. C₂ هنوز شارژ می‌باشد در حالیکه C₁ به طور کامل تخلیه شده است. بنابراین C₂ همچنان از طریق C₁ به انتقال انرژی به بار مشغول است. این روند آنقدر ادامه پیدا خواهد کرد تا خازن ها به طور کامل تخلیه شوند.

(b)
©
(d)
(e)
شکل(۳-۱۱): ولتاژ خروجی و جریان منبع تغذیه تحت سوئیچینگ جداگانه(a)جریان سلف(b) c_1& s₁ ولتاژ© c_2& s₂ ولتاژ(d)ولتاژ خروجی(e)جریان بار
فصل چهارم
معرفی توپولوژی ارائه شده و نتایج شبیه سازی
مقدمه:
به منظور رفع مشکلات ناشی از توپولوژی مبدل بوک بوست مثبت ارائه شده، در این فصل با بهره گرفتن از ترکیب مبدل مارکس و بوک بوست مثبت به منظور استفاده در کاربردهای سیستم های توان پالسی پیشنهاد می گردد.
۴-۱ معرفی توپولوژی پیشنهادی
توپولوژی پیشنهادی که در این فصل ارائه شده است براساس بهینه‌‌سازی مفهوم مبدل بوک بوست مثبت می‌باشد، ویژگی های این توپولوژی افزایش ولتاژ خروجی و کوتاه کردن زمان شارژ خازن ها تعیین شده است. ساختار این توپولوژی با در نظر گرفتن درک صحیح از سری موازی کردن سلول های خازنی با بهره گرفتن از سوئیچ‌های ولتاژ پائین در جهت کاربرد منبع توان پالسی پلاسما به کار گرفته شده است. برای توپولوژی پیشنهادی، ابتدا فرضیات به شرح ذیل در نظر می گیریم سپس به تحلیل و آنالیز مدار می پردازیم:
الف)- انتخاب روش کنترلی منبع ولتاژ برای تحلیل بار و محاسبه انرژی ذخیره شده در منبع توان پالسی پلاسما
ب)- تلرانس مقاومت داخلی ادوات غیرفعال مانند سلف و خازن صرف ‌نظر می‌گردد.
۴-۲ آرایش و آنالیز توپولوژی پیشنهادی
توپولوژی پیشنهادی مطرح شده در این فصل، بر پایه ترکیب مفهوم مبدل بوک بوست مثبت و ژنراتور مارکس در نظر گرفته شده است. شمای کلی این توپولوژی در شکل (۴-۱) نمایش داده شده است.
منبع ولتاژ از طریق سوئیچ‌های S_S1 و S_S2 و S_S3 سلف‌های L₂ و L₁ و L₃را شارژ می‌کند و با بهره گرفتن از این عملکرد سلف ها همانند منبع ها جریان عمل می‌کنند، زمانی که سلف ها به مقدار تعیین شارژ شداند و با بهره گرفتن از تریگر های که برای کنترل سوئیچ‌ ها طراحی شده اند، برای خاموش کردن سوئیچ استفاده می‌شوند. به محض اینکه سوئیچ ‌ها S_S1 وS_S2 و S_S3 خاموش شده اند، دیودهای هرزگرد D_f1 وD_f2 و D_f3که بین سوئیچ‌ها و سلف ها وصل می شده اند. منبع جریان های را در جهت فراهم کردن یک حلقه جریان هدایت می‌کنند. انرژی دریافت شده از منبع جریان ها در سلول‌های خازنی به شکل ولتاژ ذخیره می‌شوند. و مجموع ولتاژ سلول های خازنی با استفاده ازسوئیچ S₁وS₂ و S₃ و S₄ و S₅و S₆و S₇و S₈بر روی بار خروجی قرار می گیرند. بار مورد استفاده در منابع توان پالسی پلاسما (که خاصیت اهمی و خازنی دارد) را می توان با یک خازن (C_load) و دو مقاومت (R_1Load &R_2Load ) مدل کرد. خازن معادل، نشان دهنده خاصیت خازنی بارها و سوئیچ S_L، در جهت نمایش سوئیچینگ صورت گرفته بین مقاومت های کوچک و بزرگ (R_1Load &R_2Load ) است که برای شبیه سازی پدیده شکست پلاسما نیز مفید و ضروری است. همان‌طور که در شکل )۴-۱) نمایش داده شده است. یک آرایش ۳ سلول خازنی در این فصل به عنوان توپولوژی پیشنهادی مطرح شده، مورد بحث و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. توپولوژی بیان شده را می‌تواند برای سلول‌های خازنی طبقه بیش‌تر مورد استفاده قرار داد. حالت اجرایی این توپولوژی به سه مکانیسم اصلی تقسیم می‌شود. که مراحل مکانیسم مبدل توان پالسی در شکل‌ های (۴-۲) و (۴-۳) و (۴-۴) نمایش داده شده است. و هر یک از این حالت های اجرای در این توپولوژی پیشنهادی به صورت مفصل توضیح داده می‌شوند.
شکل(۴-۱): آرایش کلی توپولوژی
شکل(۴-۲): آرایش شارژ شدن سلف ها در توپولوژی
شکل(۴-۳): شماتیک شارژ شدن خازن ها در توپولوژی
شکل(۴-۴): شماتیک بارگذاری بر روی بار در توپولوژی
شکل(۴-۵): شماتیک شکست پلاسما در توپولوژی
۴-۲-۱ مرحله اول: ذخیره‌ سازی مبدل توان پالسی(شارژ سلف)
همانطور که در شکل (۴-۲) نشان داده شده است. در این حالت تمام سوئیچ‌ ها که شامل سوئیچ‌ های منبع جریانی S_S1 و S_S2وS_S3 و سوئیچ ‌های سلول خازنی S₁ وS₂ و S₃ و S₄ و S₅و S₆که وصل می‌باشند. تا وقتی که همه سوئیچ ها وصل هستند جریان سلف افزایش می یابد. بنابراین ولتاژ ورودی V_dc در دو سر سلف ها قرار می گیرد و زمان شارژ سلف ها از روابط (۴-۱) تا (۴-۳) محاسبه می شود:
V_L1+V_L2+V_L3=+V_dc-(3V_SS +۶V_s+3V_D) (4-1)
با فرض اینکه تلفات ادوات نیمه هادی صفر می باشند
V_SS=0 ,V_S=0 ,V_D=0 (4-2)
سپس داریم
(۴-۳)
اگر فرض شود که سلف ها دارای جریان شارژ اولیه نباشد. بنابراین با بهره گرفتن از این رابطه (۴-۴) می توانیم زمان شارژ شدن سلف ها را بدست آوریم.
(۴-۴)
سلف نقش مهم و کلیدی در مکانیسم مبدل توان پالسی ایفا می کند، سلف همانند یک منبع جریان در مبدل توان پالسی اعمال می‌شود در این مرحله زمانی که انرژی ذخیره شده در سلف ها به حد تعیین شده برسند با بهره گرفتن از کنترلگرهایی که برای IGBT ها تعریف شده است، IGBT ها را از حالت روشن به حالت خاموش تغییر وضیعت می‌دهند.
۴-۲-۲ مرحله دوم: انتقال انرژی مبدل توان پالسی(شارژ خازن)
زمانی که انرژی ذخیره شده در سلف ها به مقدار تعیین شده رسید، کنترل‌گر همه سوئیچ ‌ها را خاموش کرده و سوئیچ های جریانی منبع ولتاژ ورودی V_in را از بقیه مدار قطع می‌سازد. از این رو دیود ها هرز گردد در مدار قرار می‌گیرند در این حالت سوئیچینگ هر منبع جریان به طور جداگانه یک سلول خازنی را شارژ می‌کند که در شکل (۴-۳) به صورت کامل نشان داده شده است. در این مرحله انتقال انرژی از حالت جریانی به حالت ولتاژی تغییر حالت می دهد.
۴-۲-۳ در مرحله سوم: تولید توان پالسی(شکست پلاسما)
در این مرحله سلول ‌های خازنی به طور کامل شارژ شده اند و از آنجا که سلول های خازنی به صورت موازی به هم متصل بوده اند با بهره گرفتن از سوئیچینگ، سلول های خازنی به صورت سری به هم متصل می شوند. که در شکل (۴-۴) نمایش داده شده است. که در طی این مرحله مجموع ولتاژ سلول های خازنی بر روی بار پلاسما قرار می گیرد و در همین لحظه سوئیچ S_L روشن شده و اجرا تولید توان پالسی بر روی بار پلاسما ایجاد خواهد شد. در اصل واقعیت پلاسمایی توسط کاهش مقاومت R_1Load و R_2Load در مسیر سوئیچ S_L اجرا خواهد شد که در شکل (۴-۵) نمایش داده شده است. زمانی که سلول ‌های خازنی و سلف تخلیه شده‌اند، و عملیات اجرایی منبع بار به اتمام می رسد. این توپولوژی می‌تواند از حالت منبع به حالت شارژ سلف بدون هیچ گونه اشکالی بازگردد.
۴-۳ مکانیسم‌‌های کنترلی:

پیشانی موج پالس مورد نظر برابر با ۱ میکروثانیه در نظر گرفته می شود، در این صورت اگر زمان پیشانی با تقریب زده شود، رابطه زیر برقرار خواهد بود:

از دو رابطه فوق می توان مقادیر L وC را تعیین نمود. مقادیر L وC که از این دو رابطه محاسبه می گردند به ترتیب برابر با ۵۰ میکروهانری و ۲۰ نانوفاراد خواهند شد. برای بدست آوردن زمان پشت موج، می بایست زمانی که موج پس از عبور از پیک، به %۵۰ دامنه خود می رسد محاسبه گردد. با قرار دادن نصف مقدار پیک موج از رابطه (۲-۳۱) در رابطه (۲-۳۰) و همچنین قرار دادن مقادیر R و L و C تعیین شده در فوق در رابطه (۲-۳۱) می توان زمان پشت موج را محاسبه نمود. با حل این معادله توسط نرم افزار مطلب^[۲۸]، مقدار محاسبه شده برای زمان پشت موج برابر با ۷/۲ میکروثانیه می گردد.

( 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. )

اگر دامنه پالس مورد نظر برابر با ۱۰ کیلوولت در نظر گرفته شود آنگاه با توجه به رابطه (۲-۳۱)، مقدار شارژ اولیه خازن و در نتیجه ولتاژ منبع تغذیه برابر با KV 59/13= 736/0 ÷ ۱۰ خواهد شد. با قرار دادن پارامتر های محاسبه شده، پالس خروجی مطابق شکل (۲-۱۵) خواهد بود.
شکل(۲-۱۵): پالس خروجی مولد پالس رزونانسی
۲-۵ مولد پالس دوبرابر کننده رزونانسی
مدار مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی در شکل (۲-۱۶) نشان داده شده است. در این مدار ابتدا خازن ها بصورت موازی شارژ می گردند و ولتاژ بر آیند در دو سر بار برابر صفر است. هنگامی که کلید بسته می شود، در اثر رزونانسی بین سلف و خازن، پلاریته دو سر خازن معکوس می گردد که این امر سبب می گردد که ولتاژی معادل با دو برابر ولتاژ شارژ خازن ها در دو سر بار ظاهر گردد.
شکل(۲-۱۶): مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی[۱۹]
از آنجایی که ولتاژ دو سر خازن در لحظه به ماکزیمم مقدار خود با پلاریته معکوس نسبت به حالت اولیه می رسد لذا پیک ولتاژ دو سر بار در همین لحظه اتفاق می افتد. بدین جهت زمان پیشانی موج را می توان با همین مقدار تقریب زد:
(۲-۳۲) [sec]
کهt₁ زمان پیشانی موج است. معادله ولتاژ دو سر بار در مدار شکل (۲-۲۵) برابر است با:
(۲-۳۳)
که ولتاژ شارژ اولیه خازن می باشد. شکل موج پالس تولیدی توسط این مولد مطابق شکل (۲-۲۶) می باشد.
همان طور که در شکل (۲-۱۷) ملاحظه می گردد، دامنه پالس خروجی به دو برابر مقدار شارژ اولیه خازن افزایش می یابد، از این رو برای محاسبه زمان پشت موج، کافی است زمانی که موج پس از عبور از پیک، به مقدار می رسد محاسبه گردد. با قرار دادن مقدار در رابطه (۲-۳۳)، زمان پشتt₂ مطابق ذیل بدست می‌آید:
(۲-۳۴)
شکل(۲-۱۷): پالس خروجی مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی[۱۹]
بدین ترتیب ملاحظه می گردد که زمان پشت موج ۵/۱ برابر زمان پیشانی است. برای طراحی مولد پالس مورد نظر، کافی است با در نظر گرفتن یک مدار برای اندوکتانس مدار، با توجه به مقدار زمان پیشانی، خازن مورد نیاز
را محاسبه نمود. در صورتی که زمان پیشانی پالس مطلوب برابر با ۲ میکروثانیه و اندوکتانس مدار برابر با ۱ میکروهانری باشد، از روابط (۲-۳۴) و (۲-۳۲) زمان پشت موج برابر با ۳ میکروثانیه و ظرفیت خازن برابر با۴۱۰ نانو فاراد محاسبه می گردد. به منظور دستیابی به دامنه پالس ۱۰ کیلو ولت، ولتاژ منبع تغذیه می بایست برابر با ۵ کیلو ولت در نظر گرفته شود. مقاومت بار هم برابر۱۰۰ اهم است. شکل موج پالس خروجی مولد در شکل (۲-۱۸) نمایش داده شده است. این پالس دارای زمان پیک ۲ میکرو ثانیه و پشت موج ۳ میکرو ثانیه می باشد. اختلاف دامنه این پالس نسبت به مقدار ۱۰ کیلو ولت، ناشی از اثر بار گذاری بر روی خازن های مدار می باشد زیرا در رابطه (۲-۳۶) اثر بار لحاظ نشده است. بنابراین دو برابر شدن ولتاژ در صورتی رخ می دهد که بار در مدار نباشد با افزایش بار مدار، به منظور نزدیک نمودن دامنه پالس خروجی به مقدارV_o ۲می بایست مقدار خازن ها به نحوی انتخاب گردند که افت ولتاژ آنها در اثر تخلیه در بار در طول پالس، مقدار قابل توجهی نباشد.
شکل(۲-۱۸): پالس خروجی مولد پالس دو برابر کننده رزنانسی
۲-۶ مدار چند برابر کننده ی ولتاژ
مدار چند برابر کننده ولتاژ می تواند از منبع تغذیه با ولتاژ پایین و متناوب، ولتاژ با مقادیر بالا در خروجی تولید کند. فرض می شود مدار چند برابر کننده ولتاژ از n طبقه تشکیل شده است .تعداد این طبقات بستگی به میزان انرژی مورد نیاز، ولتاژ و همچنین فرکانس ورودی و خروجی دارد. هر طبقه از دو خازن و دو دیود تشکیل شده است[۲۰].
۲-۶-۱ چند برابر کننده ولتاژ مثبت
مدار چند برابر کننده ولتاژ نیز در دو نوع مثبت و منفی معرفی شده است. نمایی از مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت در شکل (۲-۱۹) نشان داده شده است[۲۰].
شکل(۲-۱۹): مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت
با توجه به شکل (۲-۱۹) خازنهایC₁ تا C_n و دیودهای D₁ تا D_n به به یکدیگر متصل شده اند. یک طرف خازنهای با اندیس فرد به زمین متصل شده است در حالی که خازنهای با اندیس زوج بین دو خازن فرد قرار گرفته اند. به همین جهت خازن های زوج خازن های کوپلاژ و خازن های فرد خازنهای ذخیره ساز انرژی نامیده می شوند. هنگامی که شکل موج ولتاژ Vac در نیم سیکل مثبت قرار دارد دیودهای D₁ وD₃ D₅و……و D_n-1 یا دیودهای با اندیس فرد بایاس مستقیم شده و خازن های فرد ( ذخیره ساز انرژی ) را شارژ می کنند. به عنوان مثال هنگام یکه دیود D₁روشن است خازن C تا ماکزیمم ولتاژ ورودی (Vac) شارژ می شود و این ولتاژ را در خود نگه می دارد.
. هنگامی که در نیم سیکل منفی دیود D₂ روشن می شود، ولتاژ خازن C₂ برابر با جمع جبری ولتاژ
الف
ب
شکل(۲-۲۰): مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت الف در نیم سیکل مثبت ب در نیم سیکل منفی[۲۱]
خازن C₁ و منبع شده و به اندازه دو برابر ماکزیمم ولتاژ منبع Vac 2 شارژ می گردد. این مراحل در طبقه های متوالی دیگر نیز رخ می دهد. شکل (۲-۲۰) مدارهای معادل مربوط به مدار چند برابر کننده ولتاژ را در نیم سیکل های مثبت و منفی نشان می دهد. در حالت دائمی ولتاژ خازنهای ذخیره ساز انرژی ۱ و۳ و ۵ (۱-k2) برابر Vacمی گردد که در آن k شماره طبقه خازن ذخیره ساز انرژی می باشد. در حالی که ولتاژ تمامی خازنهای کوپلاژ V_ac2می گردد.
فصل سوم
مبدل بوک بوست مثبت برای تولید ولتاژ بالای پالسی
مقدمه
بهبود راندمان و قابلیت اطمینان در منابع توان پالسی با توجه به کاربرد آن در پلاسما، ارتباط اساسی با مشخصات سیستم های توان پالسی دارد. اخیراً با توجه به استفاده متعدد از منابع توان پالسی در حوزه های صنعتی و هسته ای، تحقیقات و بررسی زیادی در زمینه استفاده بهینه فناوری توان پالسی در پلاسما صورت گرفته است. با توجه به مطالعات صورت گرفته در این زمینه و بررسی مقایسه ای توپولوژی های موجود، که نتایج آن به صورت خلاصه در جدول (۳-۱) آمده است. این تحقیق یک توپولوژی جدید مبتنی بر مبدل بوک بوست مثبت پیشنهاد می دهد که با بهره گرفتن از روش های کنترلی مرسوم و شناخته شده در منابع توان پالسی پلاسما، کنترل شدت جریان را در حالت تغذیه بار امکان پذیر می سازد. برای انتخاب روش کنترلی مناسب با توجه به آیتم های کلیدی راندمان و قابلیت اطمینان، با بررسی مزایا و معایب آن در یک کاربرد مشابه (مبدل بوک بوست مثبت ) می توان به نتایج واحدی دست یافت. بنابراین با طراحی توپولوژی پیشنهادی و انتخاب روش کنترلی مناسب می توان ولتاژ خروجی بهتری با توجه به نوسانات ولتاژ ورودی و تغییرات بار بدست آورد. [۲۳]
جدول(۳-۱): شاخصه های کلیدی توپولوژی های مورد استفاده در منابع توان پالسی پلاسما

انعطاف
پذیری
و
قابلیت
ارتقا
امکان
تنظیم
ولتاژ
خروجی سطح پیچیدگی لفات
کلیدزنی
قابلیت
اطمینان،

به موازات شرایط مطلوب انتخاب تأمین­کننده نباید از ریسک­های محیطی چشم پوشی کرد. بر این اساس، تأمین کننده ­ای در الویت انتخاب قرار دارد که برای ریسک­های اقتصادی- سیاسی برنامه داشته باشد. تغییر نرخ ارز، تحریم­ها، تغییر تعرفه­های گمرکی و … اگر بدون پیش ­بینی قبلی صورت پذیرد امکان شکست تأمین­کننده و به طبع آن قطع ارائه محصول را به دنبال دارد.

( 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. )

تغییر ذائقه مصرف ­کننده در صنعت داروسازی، فاکتور قابل ارزیابی نیست.

۵-۵-۲- پیشنهاداتی برای پژوهش­های آینده

جهت انجام تحقیقات آتی دراین موضوع به نظر می­رسد پیشنهادات ذیل مفید و راه گشا باشند.
دیدگاه استفاده شده دراین تحقیق برای تعریف رخدادهای ریسکی، دیدگاهی مشتری­گرایانه است و این پژوهش رخدادهای منجر به عدم رضایت مشتری- که در این پژوهش همان تولیدکننده دارو است- نسبت به فعالیت تأمین­کننده را رخدادهای ریسکی درنظرگرفته است. اما نباید از یک نکته غافل شد و تنها و تنها به انتظارات و دیدگاه­ های مشتریان اهمیت داد بلکه دیدگاه­ های گروه ­های دیگری نظیر سهامداران، کارکنان، تأمین­کنندگان و حتی جامعه قابل بررسی و اهمیت است. لذا کامل­تر آن است در تعریف رخدادهای ریسکی به این دیدگاه ­ها پرداخته شود و مدلی ساخته و ایجاد شود که ریسک را از این ابعاد نیز درنظر گیرد. به طور مثال با در نظرگرفتن دیدگاه سهامداران و صاحبان شرکت ضروری می­گردد که محرک­های ریسک مربوط به این دسته حتماً تعریف و اندازه گیری گردد.
همانطور که پیش از این هم ذکر شد تقریباً تمام تحقیقاتی که پیرامون مدیریت ریسک زنجیره تأمین صورت گرفته است کل زنجیره تأمین را بصورت یکجا در نظر گرفته و اقدام به تعیین فاکتورهای ریسک نموده ­اند. اگرچه در این پژوهش سعی شده­ تا فاکتورهای ریسک را بصورت مجزا برای بخش تأمین شناسایی کرده و به شکل مدلی کاربردی ارائه دهد ولی به دلیل محدودیت­های حاکم بر فضای تحقیق و وجود کاستی­های احتمالی در پردازش این فاکتورها و متناسب سازی برای کاربرد در صنایع و زمینه ­های مختلف مدیریتی ، پیشنهاد می­گردد تحقیقات آتی روی تفکیک و جداسازی فاکتورها برای بخش­های مختلف زنجیره تأمین بیشتر تمرکز کرده و مطالعات گسترده­تری در این راستا انجام پذیرد .
جامعه آماری مورد استفاده در این پژوهش ، زنجیره تأمین صنعت دارو در سه هولدینگ بزرگ دارویی کشور با نام­های داروپخش، سرمایه ­گذاری البرز و پارس دارو بوده است .استفاده از جامعه آماری گسترده­تر نظیر کل صنعت دارو و یا مجموعه بزرگتری از هولدینگ­های اصلی دارویی کشور که باعث افزایش تعداد نمونه آماری پژوهش می­ شود، می ­تواند نتایج قابل تعمیم­تری را ارائه دهد.
همچنین پیشنهاد می­ شود مشابه این پژوهش در صنایع دیگری در کشور انجام پذیرد و نتایج و مدل نهایی بدست آمده با تحقیق پیش رو مورد مقایسه قرار گرفته و تحلیل شود .
این پژوهش در سال جاری (۱۳۹۰) انجام شده است. بنابراین می­توان پیشنهاد نمود پژوهش مشابهی با همین جامعه آماری در دو یا سه سال آینده صورت پذیرد تا بتوان تغییرات حاصله با نتایج این تحقیق را مورد نقد و ارزیابی قرار داد و میزان کم­رنگ شدن یا پررنگ شدن اهمیت برخی از فاکتورها را در مدیریت ریسک انتخاب تأمین­کنندگان در زنجیره تأمین با گذشت زمان و یا تغییر شرایط و محرک­های محیطی بررسی نمود .

منابع و مآخذ لاتین

1. 1. http://en.wikipedia.org. Retrieved from http://en.wikipedia.org/wiki/Supply_chain_risk_management

1. 1. alborzinvest. (1390). alborzinvest. Retrieved from alborzinvest: http://www.alborzinvest.net

1. 1. Alvarado Y., Kotzab H. (2001). the integration of logistics and marketing industrial marketing management. supply chain management , ۱۸۳-۱۹۸٫

1. 1. Brindley, C., Ritchie B. (2004). Supply Chain Risk. Ashgate Publishing.

1. 1. BULGAK, A.,PAWAR,A. ANALYSIS OF POSTPONEMENT STRATEGIES IN SUPPLY CHAINS.

1. 1. Chan, F., Kumar, N. (2007). Global supplier development considering risk factors using fuzzy extended AHP-based approach. Omega 35 , ۴۱۷ – ۴۳۱٫

1. 1. Childerhouse, P., Hermiz, R., Mason-Jones, R. (2003). information flow in automative supply chains- identifying and learning to overcome barriers to change. industrial management & data system, 103(7) , ۴۹۱-۵۰۲٫

1. 1. Chopra, S.,Sodhi,M.S. (2004). Managing risk to avoid supply chain breakdown. MIT Sloan Management Review 46(1) , ۵۳–۶۲٫

1. 1. Cucchiella, F., Gastaldi, M. (2006). Risk management in supply chain: a real option approach. Journal of Manufacturing Technology Management , Vol. 17 Iss: 6, pp.700 – 720.

1. 1. Dpholding. (1390). http://www.dpholding.com

1. 1. Duncan, R. (1972). Characteristics of organizational environments and perceived environmental uncertainty. Administrative Science Quarterly,17(3).

1. 1. Felix T.S. Chan , H.J. Qi. (2003). Feasibility of performance measurement system for supply. Integrated Manufacturing Systems , ۱۷۹-۱۹۰٫

1. 1. Ferazelle, E. (2001). supply chain startegy. MCGraw-hill.

1. 1. Finch, P. (2004). Supply chain risk management.Supply Chain Management. An International Journal,9(2), , ۱۸۳ – ۱۹۶٫

1. 1. Hakonsen H, Horn AM. (2009). Price control as a strategy for pharmaceutical cost containment. Health Policy , ۲۷۷-۲۸۵٫

1. 1. Harland, C., Brenchley R., Walker H. (March 2003). Risk in supply networks. Journal of Purchasing and Supply Management, Issue 2, Volume 9 , ۵۱-۶۲٫

1. 1. http://en.wikipedia.org. Retrieved from http://en.wikipedia.org/wiki/Supply_chain#Supply_chain_management

1. 1. http://en.wikipedia.org. (n.d.). Retrieved from http://en.wikipedia.org/wiki/supply_chain

1. 1. Jack A. Jones, CISSP, CISM, CISA. (2005). An Introduction to Factor Analysis of Information Risk. Retrieved from Risk Management Insight: http://www.riskmanagementinsight.com

1. 1. Jain, J., Dangayach, G., Agarwal, G.,Banerjee, S. (2010). Supply Chain Management: Literature Review and Some Issues. Journal of Studies on Manufacturing (Vol.1-2010/Iss.1) , ۱۱-۲۵٫

1. 1. Johnson, E. (2001). Learning from toys: Lessons in managing supply chain risk from the toy industry. California Management Review , Volume 43, Pages: 106.

1. 1. Jones, A. (2005). An Introduction to Factor Analysis of Information Risk(FAIR). Retrieved from Risk Management Insight: http://www.riskmanagementinsight.com

1. 1. Jüttner, U.,Christopher, M. (2003). SUPPLY CHAIN RISK MANAGEMENT: OUTLINING AN AGENDA FOR FUTURE RESEARCH. International Journal of Logistics : Research & Applications, Vol. 6, N.4 , ۱۹۷-۲۱۰٫

1. 1. Jüttner, U.,Christopher, M. (2003). SUPPLY CHAIN RISK MANAGEMENT: OUTLINING AN AGENDA FOR FUTURE RESEARCH. International Journal of Logistics : Research & Applications , Vol. 6, N.4 , 197-210.

1. 1. Jugdev K., M. G. (2006). Project management elements as strategic assets: preliminary findings, Management Research News. 604-617.

1. 1. Jugdev K., Mathur G. (2006). Project management elements as strategic assets: preliminary findings, Management Research News. 604-617.

1. 1. Kent, D.,Supply-Chain Council. (2007, December 6). Supply Chain Risk Measurement. Retrieved from www.supply-chain.org

1. 1. Kleindorfer, P.R., Saad,G.H. (2005). Managing disruption risks in supply chains. Production and Operations Management 14(1), , ۵۳–۶۸٫

1. 1. kuglin, J. (1998). customer centered supply chain management. Prentice Hall.

1. 1. Lambert, D.M., Cooper, M.C. and Pagh, J.D. (1998). Supply chain management: Implementation. the International Journal of Logistics Management,Vol. 9 No. , ۱-۱۹٫

1. 1. Lee, A. (2009). A fuzzy supplier selection model with the consideration of benefits, opportunities, costs and risks. Expert Systems with Applications 36 , ۲۸۷۹–۲۸۹۳٫

1. 1. Lummus, R., Vokurca, R. (1999). Defining supply chain management: a historical perspective and practical guidelines. industrial management and data systems, no.1 , ۱۱-۱۷٫

1. 1. Manuj, I.,Mentzer,J. (2008). Global supply chain risk management strategies. International Journal of Physical Distribution & Logistics Management Vol. 38 , ۱۹۲-۲۲۳٫

1. 1. Matook,S.,Lasch, R.,Tamaschke, R. (3, 2009). supplier development with benchmarking as part of a comprehensive supplier risk management framework. international journal of operations & production management, vol 29 , ۲۴۱-۲۶۷٫

1. 1. Micheli G., Cagno E.,Zorzini M. . (2008). supply chain risk management vs. supplier selection to manage the supply risk in th EPC supply chain . Management Research News , ۸۴۶-۸۶۶ .

1. 1. Miles, R. S. (1978). Organization Strategy, Structure, and Process. New York.: McGraw-Hill.

1. 1. Narasimhan, R., Tallur,S. (2009). Perspectives on risk management in supply chains. Journal of Operations Management 27 , ۱۱۴–۱۱۸٫

1. Nienhaus J.,Ziegenbein A., Duijts C. (2004). How human behaviour amplifies the bullwhip effect-a study based on the beer distribution game online.

سوئیچ ها مورد استفاده در منبع توان پالسی پلاسما، دو عملکرد متفاوت دارند. با توجه به آرایش توپولوژی در شکل (۳-۱)، یک کلید Ss، که در ابتدای توپولوژی قرار دارد که می تواند جریان سلفی را تا سطح معینی در مدار کنترل کند و یک مجموعه ای از سوئیچ ها S₁ و S₂ که در خروجی توپولوژی قرار دارد و در محدوده آن شارژ خازن ها صورت می گیرد. سوئیچ S_Lبرای شبیه سازی پدیده شکست ناگهانی پلاسما در بار که تا سطح ولتاژی معینی کنترل می شود، است. در نتیجه هر کدام از این سوئیچ ها، به عنوان یک عملگر، تحت شرایط خاص دارای عملکرد متفاوتی هستند. بنابراین روش کنترلی منبع ولتاژ را برای توپولوژی را در نظر می گیریم که شکل (۳-۹) فلوچارت کنترلی منبع ولتاژ را برای توپولوژی با توجه به عملکرد کلید ها نشان می دهد.

( 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. )

شکل(۳-۹):فلوچارت کنترلی پیشنهادی
۳-۴-۴تحلیل روش کنترلی منبع ولتاژ برای توپولوژی
با مطالعه عملکرد این توپولوژی در حالت های مختلف سوئیچینگ، در می یابیم که طیف گسترده ای از پارامترهای اصلی منابع توان پالسی پلاسما ( از جمله: ولتاژ ورودی، المان های تشکیل دهنده مدار، شدت جریان سلفی و مقاومت بار) را در برمی گیرد. در این بخش، روش کنترلی منبع ولتاژ که شامل دو سناریوی متفاوت سوئیچینگ (همزمان وجداگانه) است را برای توپولوژی با اتصال متوالی دو مجموعه کلید دیود خازن (دوطبقه) در نظر می گیریم.
در این روش کنترلی با توجه به توپولوژی، خازنC₂ برای تامین سطح ولتاژ اصلی و از سوی دیگر خازن C₁برای تامین dv/dt مورد نیاز سیستم پلاسما در نظر گرفته می شود. در این راستا، ظرفیت خازن C₂ باید بیشتر از ظرفیت خازن C₁ باشد. اکنون می توان وضعیت کلیدها را در این حالت کلیدزنی شرح داد: کلید S₂ ، قطع است در حالی که کلید S₁هنوز وصل است و جریان ازآن عبور می کند. جریان از طریق خازن C₂ و دیودD₂ تا یک سطح ثابت و مشخصی در مدار جاری می شود. دقیقا بعد از شارژ خازن C₂ کلید S₁ قطع می شود به همان اندازه جریان سلفی نیز باعث هدایت دیود D₁و شارژ همزمان خازن هایC₁ وC₂ می شود. از آنجایی که ظرفیت خازن C₂ بیشتر از ظرفیت خازن C₁ است و با توجه به عبور یک جریان مشابه از این دو خازن، مدت شارژ خازن C₁ در مدت زمان معین کمتر از خازن C₂ است. بنابراین سطح ولتاژ تامین شده در خازن C₁به طور قابل توجهی بالاتر از خازن C₂است. بنابراین می توان خازن C₁ را برای تامین dv/dtو خازن C₂را برای تامین ولتاژ اصلی و سطح ولتاژهای یکسان در منبع توان پالسی پلاسما اختصاص داد.
۳-۵ نتایج و آنالیزهای شبیه سازی شده
شبیه سازی های متعددی در شرایط گوناگون انجام شده تا ارزش عملیات اجرایی این توپولوژی را نشان دهند. سطح ولتاژ ورودی، سایز و اندازه‌ها عناصر تشکیل دهنده وشدت جریان سلف و مقاومت کاهش یافته بار، پارامترهایی هستند که در میان تحقیقات متنوعی که در رابطه با عملیات اجرایی توپولوژی در شرایط مختلف صورت گرفته تغییر پیدا کردند. نتایجی که در این بخش آمده‌اند در رابطه با دو استراتژی سوئیچینگ مختلف می‌باشد.
۳-۵-۱ سوئیچینگ همزمان
در این مورد سلف تا حد A30 شارژ شده و آنقدر در این حد شارژی باقی خواهد ماند تا بار برای چرخه کاری آماده شود. S₁ و S₂ به طور همزمان سوئیچ می‌شوند که اینکار به جریان سلف اجازه می‌دهد تا به داخل بانک خازنی پمپاژ شود. انرژی سلفی که به داخل خازن منتقل شده به شکل ولتاژی تغییر پیدا خواهد کرد. dv/dt تولید شده با سطح جریان سلف همخوانی داشته و با اندازه خازن ها مساوی می‌باشد. در این حالت ولتاژ اتصالی DC خروجی تا حد KV2 شارژ خواهد شد در حالیکه هر خازن فقط می‌تواند KV1 تولید کند. این سطح ولتاژ دارای یک شیب مناسب و زمان صعود، dv/dt می‌باشد که این مسئله برای بار نمونه سازی شده بسیار حائز اهمیت است چون که باعث کاهش شدید در بار خواهد شد. بنابراین مقاومت بار به طور شدیدی افت کرده و در یک زمان بسیار کوتاه تخلیه خواهد شد که آنهم به دلیل یک ثابت زمانی بسیار کوچک می‌باشد.
(۳-۲۵)
خازن‌ها نمی‌توانند به طور کامل تخلیه شوند چون که سلف هنوز در حال فراهم کردن بار و جریان است. این دامنه رنج جریان و مقاومت بار ولتاژی را در طول خازن‌ها خروجی در طول این دوره ایجاد خواهد کرد. این سلف بدلیل دارا بودن ثابت زمانی بالا پس از آن تخلیه می شود.
(۳-۲۶)
ولتاژی که در خروجی مانده است به طور مساوی میان دو خازن تقسیم خواهد شد. این فرایند تولید در هر زمانی می‌تواند متوقف شود و این لحظه توسط تقاضای بار برای انرژی قابل تعیین می‌باشد. گراف های نشان داده شده در شکل (۳-۱۰) بیانگر جریان سلف، خازن‌ها و ولتاژ خروجی و جریان بار برای لحظه تولید پالس می‌باشند.
شکل (۳-۱۰): ولتاژ خروجی و جریان منبع تغذیه تحت سوئیچینگ همزمان(a)جریان سلف(b) c_1& s₁ ولتاژ© c_2& s₂ ولتاژ(d)ولتاژ خروجی(e)جریان بار
۳-۵-۲ سوئیچینگ مجزا
در مورد بعدی، سوئیچ ها به طور جداگانه ای بر اساس یک منطق خاص به منظور شارژ خازن های متقارن برای اهداف خاص خاموش خواهند شد. نتایج مربوطه به این استراتژی در شکل (۳-۱۱) به طور مفصل بیان شده‌اند. در این سناریو، عملیات متفاوتی برای هر خازن در نظر گرفته شده است. خازنی که بزرگتر انتخاب شود مسئول نگهداری حجم تعریف شده انرژی و فراهم کردن تقربیاً بیشترین سطح ولتاژ می‌باشد. نوع کوچکتر که بعد از آن شارژ شده مسئول dv/dt می‌باشد. فرایند تخلیه تقریبا شبیه به مورد قبلی است بجز در رابطه مستقیم ولتاژ در آخر فرایند، خازن کوچکتر توسط یک ثابت زمانی پائینتر نسبت به نوع بزرگتر تخلیه خواهد شد. به دلیل اینکه می‌تواند برای ولتاژ بالاتری شارژ شود، در مقایسه با دیگر خازن‌ها، خیلی سریعتر نیز تخلیه می‌شود که البته آنهم صرفاً بخاطر ثابت زمانی پائینترش می‌باشد. C₂ هنوز شارژ می‌باشد در حالیکه C₁ به طور کامل تخلیه شده است. بنابراین C₂ همچنان از طریق C₁ به انتقال انرژی به بار مشغول است. این روند آنقدر ادامه پیدا خواهد کرد تا خازن ها به طور کامل تخلیه شوند.

(b)
©
(d)
(e)
شکل(۳-۱۱): ولتاژ خروجی و جریان منبع تغذیه تحت سوئیچینگ جداگانه(a)جریان سلف(b) c_1& s₁ ولتاژ© c_2& s₂ ولتاژ(d)ولتاژ خروجی(e)جریان بار
فصل چهارم
معرفی توپولوژی ارائه شده و نتایج شبیه سازی
مقدمه:
به منظور رفع مشکلات ناشی از توپولوژی مبدل بوک بوست مثبت ارائه شده، در این فصل با بهره گرفتن از ترکیب مبدل مارکس و بوک بوست مثبت به منظور استفاده در کاربردهای سیستم های توان پالسی پیشنهاد می گردد.
۴-۱ معرفی توپولوژی پیشنهادی
توپولوژی پیشنهادی که در این فصل ارائه شده است براساس بهینه‌‌سازی مفهوم مبدل بوک بوست مثبت می‌باشد، ویژگی های این توپولوژی افزایش ولتاژ خروجی و کوتاه کردن زمان شارژ خازن ها تعیین شده است. ساختار این توپولوژی با در نظر گرفتن درک صحیح از سری موازی کردن سلول های خازنی با بهره گرفتن از سوئیچ‌های ولتاژ پائین در جهت کاربرد منبع توان پالسی پلاسما به کار گرفته شده است. برای توپولوژی پیشنهادی، ابتدا فرضیات به شرح ذیل در نظر می گیریم سپس به تحلیل و آنالیز مدار می پردازیم:
الف)- انتخاب روش کنترلی منبع ولتاژ برای تحلیل بار و محاسبه انرژی ذخیره شده در منبع توان پالسی پلاسما
ب)- تلرانس مقاومت داخلی ادوات غیرفعال مانند سلف و خازن صرف ‌نظر می‌گردد.
۴-۲ آرایش و آنالیز توپولوژی پیشنهادی
توپولوژی پیشنهادی مطرح شده در این فصل، بر پایه ترکیب مفهوم مبدل بوک بوست مثبت و ژنراتور مارکس در نظر گرفته شده است. شمای کلی این توپولوژی در شکل (۴-۱) نمایش داده شده است.
منبع ولتاژ از طریق سوئیچ‌های S_S1 و S_S2 و S_S3 سلف‌های L₂ و L₁ و L₃را شارژ می‌کند و با بهره گرفتن از این عملکرد سلف ها همانند منبع ها جریان عمل می‌کنند، زمانی که سلف ها به مقدار تعیین شارژ شداند و با بهره گرفتن از تریگر های که برای کنترل سوئیچ‌ ها طراحی شده اند، برای خاموش کردن سوئیچ استفاده می‌شوند. به محض اینکه سوئیچ ‌ها S_S1 وS_S2 و S_S3 خاموش شده اند، دیودهای هرزگرد D_f1 وD_f2 و D_f3که بین سوئیچ‌ها و سلف ها وصل می شده اند. منبع جریان های را در جهت فراهم کردن یک حلقه جریان هدایت می‌کنند. انرژی دریافت شده از منبع جریان ها در سلول‌های خازنی به شکل ولتاژ ذخیره می‌شوند. و مجموع ولتاژ سلول های خازنی با استفاده ازسوئیچ S₁وS₂ و S₃ و S₄ و S₅و S₆و S₇و S₈بر روی بار خروجی قرار می گیرند. بار مورد استفاده در منابع توان پالسی پلاسما (که خاصیت اهمی و خازنی دارد) را می توان با یک خازن (C_load) و دو مقاومت (R_1Load &R_2Load ) مدل کرد. خازن معادل، نشان دهنده خاصیت خازنی بارها و سوئیچ S_L، در جهت نمایش سوئیچینگ صورت گرفته بین مقاومت های کوچک و بزرگ (R_1Load &R_2Load ) است که برای شبیه سازی پدیده شکست پلاسما نیز مفید و ضروری است. همان‌طور که در شکل )۴-۱) نمایش داده شده است. یک آرایش ۳ سلول خازنی در این فصل به عنوان توپولوژی پیشنهادی مطرح شده، مورد بحث و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. توپولوژی بیان شده را می‌تواند برای سلول‌های خازنی طبقه بیش‌تر مورد استفاده قرار داد. حالت اجرایی این توپولوژی به سه مکانیسم اصلی تقسیم می‌شود. که مراحل مکانیسم مبدل توان پالسی در شکل‌ های (۴-۲) و (۴-۳) و (۴-۴) نمایش داده شده است. و هر یک از این حالت های اجرای در این توپولوژی پیشنهادی به صورت مفصل توضیح داده می‌شوند.
شکل(۴-۱): آرایش کلی توپولوژی
شکل(۴-۲): آرایش شارژ شدن سلف ها در توپولوژی
شکل(۴-۳): شماتیک شارژ شدن خازن ها در توپولوژی
شکل(۴-۴): شماتیک بارگذاری بر روی بار در توپولوژی
شکل(۴-۵): شماتیک شکست پلاسما در توپولوژی
۴-۲-۱ مرحله اول: ذخیره‌ سازی مبدل توان پالسی(شارژ سلف)
همانطور که در شکل (۴-۲) نشان داده شده است. در این حالت تمام سوئیچ‌ ها که شامل سوئیچ‌ های منبع جریانی S_S1 و S_S2وS_S3 و سوئیچ ‌های سلول خازنی S₁ وS₂ و S₃ و S₄ و S₅و S₆که وصل می‌باشند. تا وقتی که همه سوئیچ ها وصل هستند جریان سلف افزایش می یابد. بنابراین ولتاژ ورودی V_dc در دو سر سلف ها قرار می گیرد و زمان شارژ سلف ها از روابط (۴-۱) تا (۴-۳) محاسبه می شود:
V_L1+V_L2+V_L3=+V_dc-(3V_SS +۶V_s+3V_D) (4-1)
با فرض اینکه تلفات ادوات نیمه هادی صفر می باشند
V_SS=0 ,V_S=0 ,V_D=0 (4-2)
سپس داریم
(۴-۳)
اگر فرض شود که سلف ها دارای جریان شارژ اولیه نباشد. بنابراین با بهره گرفتن از این رابطه (۴-۴) می توانیم زمان شارژ شدن سلف ها را بدست آوریم.
(۴-۴)
سلف نقش مهم و کلیدی در مکانیسم مبدل توان پالسی ایفا می کند، سلف همانند یک منبع جریان در مبدل توان پالسی اعمال می‌شود در این مرحله زمانی که انرژی ذخیره شده در سلف ها به حد تعیین شده برسند با بهره گرفتن از کنترلگرهایی که برای IGBT ها تعریف شده است، IGBT ها را از حالت روشن به حالت خاموش تغییر وضیعت می‌دهند.
۴-۲-۲ مرحله دوم: انتقال انرژی مبدل توان پالسی(شارژ خازن)
زمانی که انرژی ذخیره شده در سلف ها به مقدار تعیین شده رسید، کنترل‌گر همه سوئیچ ‌ها را خاموش کرده و سوئیچ های جریانی منبع ولتاژ ورودی V_in را از بقیه مدار قطع می‌سازد. از این رو دیود ها هرز گردد در مدار قرار می‌گیرند در این حالت سوئیچینگ هر منبع جریان به طور جداگانه یک سلول خازنی را شارژ می‌کند که در شکل (۴-۳) به صورت کامل نشان داده شده است. در این مرحله انتقال انرژی از حالت جریانی به حالت ولتاژی تغییر حالت می دهد.
۴-۲-۳ در مرحله سوم: تولید توان پالسی(شکست پلاسما)
در این مرحله سلول ‌های خازنی به طور کامل شارژ شده اند و از آنجا که سلول های خازنی به صورت موازی به هم متصل بوده اند با بهره گرفتن از سوئیچینگ، سلول های خازنی به صورت سری به هم متصل می شوند. که در شکل (۴-۴) نمایش داده شده است. که در طی این مرحله مجموع ولتاژ سلول های خازنی بر روی بار پلاسما قرار می گیرد و در همین لحظه سوئیچ S_L روشن شده و اجرا تولید توان پالسی بر روی بار پلاسما ایجاد خواهد شد. در اصل واقعیت پلاسمایی توسط کاهش مقاومت R_1Load و R_2Load در مسیر سوئیچ S_L اجرا خواهد شد که در شکل (۴-۵) نمایش داده شده است. زمانی که سلول ‌های خازنی و سلف تخلیه شده‌اند، و عملیات اجرایی منبع بار به اتمام می رسد. این توپولوژی می‌تواند از حالت منبع به حالت شارژ سلف بدون هیچ گونه اشکالی بازگردد.
۴-۳ مکانیسم‌‌های کنترلی:

این پایان‌نامه در ۵ فصل تهیه شده است. در فصل اول به بیان کلیات موضوع و اهداف این پایان نامه پرداخته شده است. در فصل دوم،‌ کارهای صورت گرفته و معرفی منطقه‌ای که مطالعه موردی انجام شده، آورده شده است. در فصل سوم روش تحقیق که شامل نمونه برداری و مطالعه و تحقیق بر روی خواص نمونه‌ها و تعیین شرایط بهینه برای کار آورده شده است. در فصل چهارم نیز با توجه به آزمایش‌های انجام شده، نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند و طراحی تیکنر بر اساس این نتایج انجام شد. در نهایت در فصل پنجم نتایج حاصل از این تحقیق و پیشنهادها ارائه شده است.

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

فصل دوم:مروری بر تحقیقات گذشته و معرفی منطقه مورد مطالعه
۲-۱- مقدمه
بازیافت آب در کارخانه­های فرآوری غالبا امری اجتناب ناپذیر است. به خصوص در مواردی که کارخانه در منطقه کم آب واقع شده است. کمبود آب از یک سو و طرح­های توسعه مجتمع از سوی دیگر علاوه بر این وضعیت توپوگرافی منطقه و هزینه بالای ساخت سد باطله با حجم وسیع نیاز به بازیابی آب را نمایان می­سازد. با توجه به قرار گرفتن مجتمع سنگ آهن گل­گهر در منطقه خشک و کم آب، برای بازیابی آب بیشتر از تیکنر و جلوگیری از به هدر رفتن آب صنعتی و نیز تسهیل در انتقال مواد و حفظ محیط زیست باید تا حد امکان درصد جامد باطله تر مورد نظر را بالا برد. یکی از روش­هایی که در فرایند آبگیری کارخانه­های فرآوری کانسنگ­های فلزی از جمله کارخانه فرآوری سنگ آهن گل­گهر، کاربرد بهینه دارد، فرایند آبگیری توسط تیکنر­های نرخ بالا و فیلتر می­باشد. در این پروژه با در نظر گرفتن شرایط باطله های خروجی از نظر درصد جامد و تناژ، تیکنر ظرفیت بالایی برای رسیدن به درصد جامد بهینه طراحی خواهد شد.
۲-۲- تحقیقات انجام شده
در سال ۱۳۸۵ کار تحقیقاتی با عنوان بررسی کارآیی تیکنر باطله کارخانه فرآوری سنگ آهن گل‌گهر در قالب پروژه کارشناسی ارشد انجام شد. در این پروژه تحقیقاتی ابتدا پارامترهای عملیاتی تیکنر مطالعه گردید. سپس با توجه به شرایط تیکنر موجود، به کمک روش‌های کو و کلونجر، فیتچ و تالمیج و ویلهلم ونید، طراحی تیکنر انجام شد. تاثیر عوامل موثر بر سرعت ته‌نشینی مانند pH ، نوع فلوکولانت، نرخ مصرف فلوکولانت و کیفیت آماده سازی فلوکولانت مورد بررسی قرار گرفت [۱۴].
در سال ۱۳۸۶ کار تحقیقاتی با عنوان بررسی کارایی تیکنرهای باطله مجتمع مس میدوک و امکان سنجی بهبود کارایی آن در قالب پروژه کارشناسی ارشد انجام شد [۱۵].
در سال ۱۳۹۱ طرحی با عنوان افزایش کارایی تیکنرهای معمول با اصلاح ساختار سازگار با تیکنرهای نسل جدید در مجتمع صنعتی معدنی گل­گهر به منظور افزایش درصد جامد ته­ریز و کاهش هدر روی آب انجام شد که با تغییر در چاهک و آماده سازی فلوکولانت ته‌ریز تیکنر از حدود ۴۹ به حدود ۵۷ درصد رسید]۱۶[.
در تحقیقی با عنوان چرا تیکنر ظرفیت بالا در حال حاضر در صنعت طلا ترجیح داده می‌شود، دلایل استفاده تیکنر ظرفیت بالا را در صنعت طلا استرالیا و استفاده روز افزون آن­ها را بیان کرده است و علت استفاده از آن­ها را آبگیری بیشتر از باطله ها به دلیل کمبود ذخایر آب و بازیابی بیشتر سیانور به دلیل قیمت بالای آن معرفی می­ کند]۱۷[.
تحقیقی در سال ۲۰۰۵ با عنوان “مزایای استفاده از عملیات جدایش جامد از مایع با بهره گرفتن از تیکنر ظرفیت بالا در معدن سنگ آهن جیان شان چین” که در این تحقیق با افزایش تولید ظرفیت تیکنرهای باطله کم بوده و برای حل این مشکل از تیکنرهای ظرفیت بالا به جای تیکنرهای معمول استفاده کرده ­اند و برای طراحی این تیکنر از دستگاه آزمایش ته‌نشینی پیوسته استفاده نموده اند و بعد طراحی تیکنر درصد جامد آن نسبت به حالت قبل حدودا ۹ درصد افزایش داشت، کدورت سرریز پایین آمد و هزینه های عملیاتی شامل برق و آب نیز کاهش یافت]۱۰[.
تحقیقی در سال ۲۰۱۴ با عنوان “شرح فرایند ته‌نشینی در تیکنرهای پیوسته” انجام شد که در این تحقیق با بررسی سرعت افزایش بستر گل و ارتباط آن با افزایش چگالی ته­ریز در نرخ­های خوراک‌دهی مختلف به منظور طراحی تیکنر با عملیات نیمه‌پیوسته و پیوسته است.
۲-۳- مجتمع سنگ آهن گل‌گهر
مجتمع سنگ آهن گل­گهر سیرجان با تولید سالانه ۱۰ میلیون تن کنسانتره، یکی از قطب‌های مهم تولید کننده سنگ آهن در کشور می‌باشد. هم اکنون مجتمع سنگ آهن گل­گهر شامل کارخانه­های تغلیظ، هماتیت، پلی کام که به ترتیب ۶،۲و۲ میلیون تولید کنسانتره در سال است]۷[.
الف)کارخانه تغلیظ
شکل(۲-۱): شمای کلی از کارخانه تغلیظ مجتمع فرآوری سنگ آهن گل گهر
با توجه به شکل ۲-۱، مواد استخراج شده پس از حمل توسط کامیون و خردایش در سنگ­شکن ژیراتوری، از ابعاد حدود ۲ متر، به ابعاد زیر ۲۰ سانتیمتر رسانده می شوند. مواد حاصل از سنگ­شکنی برای ورود به آسیای خودشکن، نیازمند همگن سازی می‌باشند که این کار توسط انباشت کننده انجام می‌شود. مواد پس از همگن شدن توسط سیستم برداشت به مخازن قبل از آسیاهای خودشکن منتقل می‌شوند. بخش نخست کارخانه به صورت خشک کار می‌کند. حرکت مواد در بخش خشک با بهره گرفتن از یک موتور دمنده به همراه هوای داغ در ابتدای مدار و یک موتور مکنده در انتهای مدار، صورت می‌گیرد. مواد پس از خردایش در آسیاهای خودشکن به طبقه‌بندی کننده هوایی وارد می‌شوند. مواد درشت‌تر از طریق ته­ریز طبقه‌بندی کننده بر روی یک سرند دو طبقه ریخته می‌شوند که چشمه طبقه دوم سرند ۳ میلیمتر می‌باشد. سرریز کلاسیفایر که شامل مواد ریزتری است به چهار سیکلون هوایی وارد می‌شود. سرریز این سیکلون‌ها برای غبارگیری وارد غبارگیرهای الکترواستاتیکی و ته­ریز آنها به همراه مواد زیر سرند ۳ میلیمتر به بخش جدایش مغناطیسی شدت پایین خشک منتقل می‌شوند. مواد روی سرند که قبلاً به صورت بار در گردش، به آسیای خودشکن برگشت داده می‌شدند، اکنون از مدار خارج می‌شوند و ۳۰ درصد خوراک ورودی خط ۴ این مجتمع را تشکیل می­ دهند. جدایش مغناطیسی خشک مجتمع شامل بخش‌های پرعیارکنی اولیه، رمق گیر و پرعیارکنی ثانویه است. مواد ابتدا در واحد پرعیارکنی اولیه به دو بخش باطله و کنسانتره تقسیم می‌شوند که باطله آن به بخش رمق‌گیری وارد می‌شود. باطله بخش رمق گیر به عنوان باطله نهایی خشک توسط کامیون خارج می‌شود. کنسانتره پرعیارکنی اولیه وارد بخش پرعیارکنی ثانویه می‌شود که کنسانتره این بخش، کنسانتره نهایی خشک می‌باشد و باطله آن به همراه کنسانتره بخش رمق گیری به عنوان مواد میانی، وارد بخش تر کارخانه فرآوری می‌شوند. مواد میانی ابتدا در آسیای گلوله‌ای از نوع سرریز شونده به صورت تر، خرد می‌شوند و سپس برای جدایش وارد جداکننده‌های مغناطیسی شدت پایین‌تر می‌شوند که شامل بخش‌های پرعیارکنی اولیه، پرعیارکنی ثانویه و پرعیارکنی نهایی می‌باشد. کنسانتره بخش پرعیارکنی نهایی به عنوان کنسانتره تر پس از فیلتر شدن، با کنسانتره خشک مخلوط می‌شود ]۷[.
شکل (۲-۲): شمای کلی عملیات پرعیارسازی مغناطیسی تر
باطله بخش پرعیارکنی اولیه و ثانویه به عنوان باطله تر برای آبگیری به تیکنر فرستاده می‌شوند ولی باطله بخش پرعیارکنی نهایی در صورتی که دارای عیار قابل توجهی از آهن باشد، به مخروط‌های ته نشینی وارد می‌شود. ته ریز این مخروط‌ها به همراه خوراک به ابتدای آسیای گلوله‌ای تر وارد و سرریز آن­ها با محصول آسیا مخلوط می‌شود ]۷[.
دوغاب ورودی به تیکنر، با افزودن فلوکولانت با نرخ ۲۰ گرم بر تن در چاهک خوراک­دهی تیکنر، بصورت دوغابی با درصد جامد بالا (حدود ۵۰-۴۰ درصد) از ته­ریز تیکنر به یک مخلوط­کن و از آنجا به سمت حوضچه دفع باطله هدایت شده و آب بازیابی شده از سرریز تیکنر دوباره به داخل سیستم تزریق می­گردد. جدول ۲-۱ مشخصات اسمی تیکنر فعلی کارخانه فرآوری سنگ آهن گل گهر را نمایش می دهد ]۷[.
جدول (۲-۱): مشخصات اسمی تیکنر معمولی کارخانه فرآوری سنگ آهن گل گهر

قطر تیکنر(m)

عمق تیکنر در مرکز(m)

عمق تیکنر در اطراف(m)

۳۸

۳۵/۶

۴

ب) کارخانه خط چهارم تولید کنسانتره (پلی­کام)
شرکت سنگ آهن گل­گهر جهت افزایش ظرفیت تولید کنسانتره به میزان ۸ میلیون تن در سال، اقدام به احداث کارخانه فرآوری با این منظور نموده است که خوراک اولیه در نظر گرفته شده برای این کارخانه ترکیبی از بار برگشتی تولیدی در مدار آسیاهای خشک نیمه خودشکن خطوط تغلیظ موجود و سنگ آهن استخراجی از معدن)بخش سنگ شکنی( به ترتیب با نسبت وزنی %۳۰ و %۷۰ می­باشد ]۸[.
مواد در ابتدا به ساختمان HPGR می­روند و پس از عبور از سرند گریزلی و طی مراحلی وارد آسیای HPGR می­ شود. عملکرد سرند فوق در حقیقت بصورت یک سوپاپ اطمینان برای تجهیزات حساس کارخانه است. بعد از این آسیا که بصورت خشک عمل می­ کند بار خروجی وارد آسیای گلوله­ای تر می­ شود. پس از خردایش در این مرحله محصول آسیا گلوله­ای وارد یک توزیع کننده پالپ می­ شود و سپس نوبت به جداسازی مغناطیسی می­رسد که توسط جداکننده­های مغناطیسی شدت متوسط، شدت پایین )رافر، کلینر و ریکلینرکه بصورت ۲ سری سه تایی قرار گرفته اند) این کار انجام می­ شود. محصول تولیدی این قسمت خارج شده و آماده آبگیری است و این عمل توسط فیلترهای نواری که بصورت ۳ واحد موازی قرار گرفته اند انجام می­گردد. بعد از این مرحله محصول آبگیری شده با رطوبت حدود ۷ درصد آماده تحویل به پایل محصول مدور می­گردد و باطله جدا کننده­ های مغناطیسی شدت متوسط نیز به تیکنر منتقل شده و بعد از افزایش درصد جامد به سمت سد باطله انتقال داده می­ شود ]۸[.
شکل(۲-۳): شمای کلی از کارخانه خط چهارم تو لید کنسانتره (پلی کام) مجتمع سنگ آهن گل گهر
ج)کارخانه هماتیت
کارخانه بازیابی هماتیت و سولفورزدایی شامل سه خط مجزا خط بازیابی باطله خشک کارخانه مگنتیت^[۱۲] (DTP)، خط بازیابی باطله تر کارخانه مگنتیت^[۱۳] (WTP) و خط سولفورزدایی از کنسانتره کارخانه مگنتیت ^[۱۴](SRP) که به ترتیب در شکل(۲-۴)، (۲-۵) و (۲-۶) آورده شده است.

شکل (۲-۴): شمای کلی خط بازیابی باطله خشک (DTP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر

شکل(۲-۵): شمای کلی خط بازیابی باطله تر (WTP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر

شکل(۲-۶): شمای کلی خط سولفورزدایی (SRP) کارخانه هماتیت مجتمع سنگ آهن گل­گهر
باطله خروجی از این کارخانه که شامل خط بازیابی باطله خشک (DTP) باطله مارپیچ های رافر، سرریز هیدروسیکلون­های مدار بسته با رافر و کلینرباطله جداکننده مغناطیسی شدت بالا(HIMS) و باطله فلوتاسیون، از خط بازیابی باطله تر(WTP)، باطله رافر و کلینر جدا کننده مغناطیسی شدت پایین (LIMS) و هم چنین باطله رافر و کلینر مرحله فلوتاسیون خط سولفورزدایی (SRP)، وارد تیکنر باطله کارخانه فرآوری بازیابی هماتیت می­شوند. علاوه بر آن­ها آب کف کارخانه نیز به این تیکنر وارد می‌شود. بزرگترین اندازه ذره وارد شده به این تیکنر به شرط مشکل نداشتن سرند اولیه خط بازیابی باطله خشک ۵/۱میلیمتر است و درصد جامد خوراک تیکنر طبق طرح اولیه، ۸ درصد می­باشد اما به خاطر تغییرات در مدار، آب کمتری وارد این تیکنر می­ شود و درصد جامد بیشتر از ۸ است ]۹[.
۲-۴- جمع‌بندی
مجتمع سنگ آهن گل‌گهر.با تولید سالانه ۱۰ میلیون تن کنسانتره در حال حاضر بزرگ‌ترین تولید کننده کنسانتره آهن در ایران است. معدن گل‌گهر در منطقه خشک قرار گرفته و خشکسالی‌های اخیر و طرح های توسعه مجتمع از قبیل افتتاح خط ۵ و ۶ فرآوری و چند چند کارخانه فرآوری دیگر، کارخانه گندله و احداث کارخانه‌های فولاد میزان مصرف آب را در این منطقه بالا می‌برد و از این رو صرفه‌جویی آب را در این منطقه مهم‌تر از پیش می‌کند. به همین منظور تحقیقات بسیاری برروی بازیابی آب در این مجتمع صورت گرفت و در نهایت منجر به اجرای طرح بازیابی آب در این مجتمع گشت. طرح بازیابی آب به منظور برگشت آب موجود در باطله‌های تر و برگشت آن به مدار فرآوری است که کمک بسیار زیادی به ادامه طرح‌های توسعه مجتمع می‌کند.
فصل سوم: روش تحقیق
۳-۱- مقدمه
تحقیق حاضر به منظور طراحی مجدد تیکنر نرخ بالا کارخانه آبگیری از باطله جهت بهینه‌سازی بازیابی آب در مجتمع سنگ آهن گل­گهر انجام شد. جهت انجام تحقیق یک سری آزمایش­های ته‌نشینی در استوانه مدرج صورت گرفت. بدین منظور ابتدا از باطله تر نهایی کارخانه­ها نمونه گیری انجام شد و پس از مرحله نمونه گیری، آزمایش­های ته‌نشینی در استوانه مدرج صورت گرفت.
۳-۲- نمونه برداری
به منظور تهیه نمونه معرف برای طراحی تیکنر به گونه ­ای که تمام شرایط تیکنر در حال طراحی را داشته باشد نمونه گیری از نقاط مورد نظر صورت گرفت. طبق طرح مورد نظر باطله تر مجتمع سنگ آهن گل­گهر(شامل باطله تر کارخانه تغلیظ با تناژ ۱۸۰ تن بر ساعت و باطله تر کارخانه بازیابی هماتیت با تناژ ۱۲۱ تن بر ساعت) به منظور آبگیری به این تیکنر وارد خواهد شد و برای طراحی این تیکنر باید از این باطله­ها نمونه گیری انجام شود به همین دلیل ته­ریز تیکنر هماتیت و ته‌ریز میکسر ۱۰۲ نقاط مربوط به نمونه گیری بودند. نمونه گیری از نقاط معرفی شده هر روز و هر دو ساعت یک بار در ده روز و فقط در شیفت صبح به انجام رسید. نمونه­ها توسط سطل­های ۳۰ لیتری گرفته شده و به منظور آماده سازی به بخش نیمه صنعتی انتقال داده شد. نمونه­ها توسط فیلتر پرس نیمه صنعتی فیلتر شده و برای خشک شدن کامل در برابر آفتاب قرار گرفتند تا برای آزمایش‌ها مربوط به طراحی تیکنر آماده شوند. نمونه دیگری نیز برای تعیین درصد جامد به آزمایشگاه انتقال داده شد.