কমপ্যাক্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির পাওয়ার সাপ্লাই ডিজাইনে স্বয়ংচালিত গ্রেড ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের প্রয়োগ

উদ্ভাবনী স্বয়ংচালিত নকশায় বৈদ্যুতিক এবং ইলেকট্রনিক শক্তির উত্সগুলির চাহিদা নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে: শক্তি বৃদ্ধি, দক্ষতা উন্নত করা, স্থানের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করা এবং নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করা। বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য (EVs), ব্যবহারকারীদের "পরিসীমা উদ্বেগ" কমানোর জন্য দক্ষতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বৈদ্যুতিক যানবাহনের বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করে, আমাদের ব্যাকআপ এবং সহায়ক শক্তি উত্সগুলির জন্য কমপ্যাক্ট এবং লাইটওয়েট পাওয়ার সলিউশন সরবরাহ করতে হবে। ছোট বিদ্যুতের সরবরাহ আরও চ্যালেঞ্জ নিয়ে আসে, যার মধ্যে আরও বেশি বিচ্ছিন্নতা ক্ষমতার প্রয়োজনীয়তা সহ উপাদানগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক ভাঙ্গন রোধ করার জন্য এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) কমাতে।

ফ্লাইব্যাক পাওয়ার কনভার্টারগুলি সাধারণত বিভিন্ন কম-পাওয়ার বৈদ্যুতিক যানের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে সহকারী শক্তি, ব্যাটারি পরিচালনা এবং গেট ড্রাইভ পাওয়ার রয়েছে। এর নকশা সহজতর, কম উপাদান সহ, যার ফলে আকার হ্রাস, নির্ভরযোগ্যতা উন্নত এবং খরচ কম হয়। একটি ফ্লাইব্যাক পাওয়ার সাপ্লাইয়ের মূল হল ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার, যা সাধারণত উচ্চ-ভোল্টেজ বিচ্ছিন্নতা সমর্থন করার জন্য প্রয়োজনীয় বৃহত্তম উপাদানগুলির মধ্যে একটি।

এই নিবন্ধটি ফ্লাইব্যাক রূপান্তরকারীর কাজের নীতি, পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স এবং ক্যাপ্যাসিট্যান্সের প্রভাব এবং উপাদানের আকার এবং সংকেত বিচ্ছিন্নতার গুরুত্ব উপস্থাপন করে। তারপরে, বোর্নসের ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার চালু করা হয়েছিল, এবং এটি কীভাবে অনেক স্বয়ংচালিত পাওয়ার সাপ্লাই সমস্যার সমাধান করতে সহায়তা করেছিল তা ব্যাখ্যা করা হয়েছিল।

ফ্লাইব্যাক কনভার্টার
একটি ফ্লাইব্যাক কনভার্টারের মূল হল একটি ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার, যা কনভার্টার সার্কিটের প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক দিকের মধ্যে পাওয়ার ট্রান্সমিশন এবং বিচ্ছিন্নতা প্রদান করে (চিত্র 1, শীর্ষ)। কনভার্টারটি ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের কনফিগারেশন অনুযায়ী ডিসি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ভোল্টেজ বাড়াতে বা বক করতে পারে। একটি ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার ছাড়াও, সার্কিটের জন্য একটি প্রাথমিক সাইড সুইচ (SW) (সাধারণত MOSFET) এবং একটি সেকেন্ডারি রেকটিফায়ার/ফিল্টার প্রয়োজন।

ফ্লাইব্যাক কনভার্টারের মৌলিক উপাদানগুলির সরলীকৃত পরিকল্পিত চিত্র
চিত্র 1: একটি ফ্লাইব্যাক কনভার্টারের মৌলিক উপাদান (শীর্ষ চিত্র) এবং গুরুত্বপূর্ণ অপারেটিং তরঙ্গরূপ (নীচের চিত্র) একটি সরলীকৃত পরিকল্পিত চিত্র দেখানো হয়েছে। (ছবির উৎস: বোর্নস ইনক।)

একটি উচ্চ স্তরের অবস্থায় Vgs স্থাপন করে (চিত্র 1, নীচে), SW চালু হলে শুল্ক চক্র শুরু হয়। যখন সুইচটি বন্ধ করা হয়, তখন ইন্ডাক্টরে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ একটি ধাপ ফাংশন। ইন্ডাক্টররা বর্তমানের যেকোনো তাত্ক্ষণিক পরিবর্তনকে প্রতিহত করতে পারে এবং প্রয়োগ করা ধাপ ভোল্টেজকে একীভূত করতে পারে। এটি একটি র‌্যাম্প ফাংশন তৈরি করে, যেখানে ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের প্রাইমারি ওয়াইন্ডিংয়ে কারেন্ট প্রাইমারি ইনডাক্ট্যান্সের প্রভাবের কারণে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। রেকটিফায়ার ডায়োড (D) এর বিপরীত পক্ষপাতের কারণে ট্রান্সফরমারের সেকেন্ডারিতে কোন কারেন্ট নেই। ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের মূল অংশে বাতাসের ফাঁক যখন ট্রান্সফরমার চৌম্বক ক্ষেত্র বৃদ্ধি পায় তখন স্যাচুরেশন প্রতিরোধ করতে পারে।

যখন সুইচটি বন্ধ করা হয় (ভিজিএসকে নিম্ন অবস্থায় পুনরুদ্ধার করে), ট্রান্সফরমারের চৌম্বক ক্ষেত্রে সঞ্চিত শক্তি ফরওয়ার্ড বায়াসড ডায়োডের মাধ্যমে সেকেন্ডারিতে স্থানান্তরিত হয়, আউটপুট ক্যাপাসিটর (C2) চার্জ করে। চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি শেষ না হওয়া পর্যন্ত বা সুইচটি আবার খোলা না হওয়া পর্যন্ত মাধ্যমিক কারেন্ট রৈখিকভাবে হ্রাস পায়, পরবর্তী চক্র শুরু হয়।

একটি সাধারণ ট্রান্সফরমার, যেমন একটি রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহে একটি ট্রান্সফরমার, ক্রমাগত প্রাথমিক ওয়াইন্ডিং থেকে সেকেন্ডারি উইন্ডিং এ শক্তি স্থানান্তর করে। একটি ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের কাজের নীতিটি একজোড়া সংযুক্ত ইন্ডাক্টরের সাথে আরও বেশি মিল, কারণ এটি কাজের চক্রের সময় ক্রমাগত শক্তি প্রেরণ করে না। যাইহোক, ট্রান্সফরমারের মতো, আউটপুট ভোল্টেজও প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক উইন্ডিংয়ের মধ্যে টার্ন অনুপাত পরিবর্তন করে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক উইন্ডিংগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা প্রদান করে। উপরন্তু, এটি একাধিক সেকেন্ডারি উইন্ডিং সমর্থন করে, যা রূপান্তরকারীকে একাধিক ভোল্টেজ আউটপুট করতে দেয়।

ফ্লাইব্যাক রূপান্তরকারীদের পরজীবী প্রভাব
একটি সাধারণ ইলেকট্রনিক সার্কিট হিসাবে, ফ্লাইব্যাক রূপান্তরকারী পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স এবং ক্যাপাসিট্যান্স দ্বারা প্রভাবিত হয় (চিত্র 2)।

ফ্লাইব্যাক কনভার্টারের পরিকল্পিত ছবি
চিত্র 2: ফ্লাইব্যাক কনভার্টারের পরিকল্পিত ডায়াগ্রাম দেখানো হয়েছে, লাল হাইলাইট করা পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এবং কনভার্টার উপাদানগুলির সাথে সম্পর্কিত ইন্ডাকট্যান্স। (ছবির উৎস: বোর্নস ইনক।)

চৌম্বকীয় ইন্ডাকট্যান্স (এলএম) হল প্রধান প্রবর্তক সম্পত্তি যা ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের শক্তি সঞ্চয়স্থান নির্ধারণ করে। এছাড়াও ট্রান্সফরমারের সাথে সম্পর্কিত হল সুইচ সহ সিরিজে পরজীবী ফুটো ইন্ডাকট্যান্স (Llk)। যখন সুইচ সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়, তখন এটি প্রাথমিক কারেন্ট বজায় রাখার এবং সুইচ জুড়ে ভোল্টেজ বাড়ানোর চেষ্টা করবে। বেশিরভাগ ফ্লাইব্যাক কনভার্টারগুলি এই ধরনের ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজের প্রভাব থেকে সুইচগুলিকে রক্ষা করতে ক্ল্যাম্প সার্কিট বা বাফার সার্কিট ব্যবহার করে। এই প্রভাব চৌম্বক ক্ষেত্রের বিকিরণ বৃদ্ধি করবে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপকে প্রভাবিত করবে। সার্কিট বোর্ড রাউটিং ইন্ডাকট্যান্স (Ltr) এই প্রভাব বাড়ায়।

ট্রান্সফরমার ডিজাইনাররা লিকেজ ইনডাক্ট্যান্স কমানোর জন্য সর্বাত্মক চেষ্টা করবে। প্রধান পদ্ধতি হল প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি উইন্ডিং এর মধ্যে কাপলিং বাড়ানো। এটি অর্জন করার জন্য, windings মধ্যে ব্যবধান কমিয়ে এবং একটি staggered পদ্ধতিতে তাদের ব্যবস্থা করা প্রয়োজন।

বিতরণ করা ক্যাপাসিট্যান্সের মধ্যে রয়েছে প্রাথমিক ক্যাপাসিট্যান্স (Cp), ইন্টার উইন্ডিং ক্যাপাসিট্যান্স (Cps), সেকেন্ডারি ক্যাপাসিট্যান্স (Cs), ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর আউটপুট ক্যাপাসিট্যান্স (Co), এবং সেকেন্ডারি ডায়োড ক্যাপাসিট্যান্স (Cd)। এই ক্যাপাসিটারগুলি ইন্ডাক্টরগুলির সাথে যোগাযোগ করে, রূপান্তরকারী সংকেত তরঙ্গরূপের অখণ্ডতা হ্রাস করে (চিত্র 3)।

সুইচ ওয়েভফর্মে ক্যাপাসিটর এবং ইন্ডাক্টরের মতো পরজীবী উপাদানগুলির প্রভাবের পরিকল্পিত চিত্র (বড় করতে ক্লিক করুন)
চিত্র 3: স্যুইচিং ওয়েভফর্মে ক্যাপাসিটর এবং ইন্ডাক্টরের মতো পরজীবী উপাদানগুলির প্রভাব দেখানো হয়েছে। (ছবির উৎস: বোর্নস ইনক।)

সুইচ ওয়েভফর্মটি ওভারশুট বা আন্ডারশুট ছাড়াই একটি আয়তক্ষেত্রাকার পালস। এই আয়তক্ষেত্রাকার নাড়ির দ্রুত রূপান্তর সময় নিশ্চিত করে যে ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ কারেন্ট বৃদ্ধির আগে শূন্যে রয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এবং ইন্ডাকট্যান্সের প্রভাব রূপান্তরের সময়কে ধীর করে দিতে পারে এবং ওভারশুট, আন্ডারশুট এবং তাত্ক্ষণিক দোলনের কারণ হতে পারে। উপরন্তু, নন-জিরো প্রাইমারি ভোল্টেজ এবং কারেন্ট ওয়েভফর্মের ওভারল্যাপের কারণে, ধীরে ধীরে উত্থান এবং পতনের সময় কনভার্টারের সুইচিং লস বাড়িয়ে দেবে। এই ওভারল্যাপের ফলে এফইটি সুইচের ক্ষতি হবে, যার ফলে কনভার্টারের কার্যকারিতা হ্রাস পাবে। নাড়ির শীর্ষে উল্লেখযোগ্য হ্রাস লোড প্রতিরোধের এবং চুম্বকীয় আবেশ দ্বারা সৃষ্ট হয়।

একটি ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমার ডিজাইন করার সময়, কনভার্টারের স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি থেকে স্ব-অনুনাদিত ফ্রিকোয়েন্সি দূরে রাখতে এবং যতটা সম্ভব সুইচ এবং ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারের মধ্যে তারের সংক্ষিপ্ত করার চেষ্টা করা উচিত, যা পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স কমাতে সাহায্য করে। এছাড়াও, ইন্টার উইন্ডিং ক্যাপাসিট্যান্স আউটপুটে প্রাথমিক সংকেতের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য একটি পথও সরবরাহ করে। উইন্ডিংগুলির মধ্যে ক্যাপ্যাসিট্যান্স যত বেশি হবে, কনভার্টারের ইএমআই বিকিরণ তত বেশি হবে। সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য, ডিজাইনে ট্রেড-অফগুলি তৈরি করা প্রয়োজন, কারণ টাইট উইন্ডিং কাপলিং লিকেজ ইনডাক্ট্যান্স কমায় কিন্তু ইন্টার উইন্ডিং ক্যাপাসিট্যান্সও বাড়ায়। এখানেই ট্রান্সফরমার ডিজাইনারদের অভিজ্ঞতার গুরুত্ব রয়েছে।

আকার হ্রাস করুন এবং সংকেত বিচ্ছিন্ন করুন
স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত উপাদানগুলি যতটা সম্ভব ছোট হওয়া উচিত। উপাদানের শারীরিক মাত্রা উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং উপাদান কার্যকারিতার শারীরিক বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয়। ফ্লাইব্যাক ট্রান্সফরমারগুলির জন্য, কন্ডাক্টরের ব্যবধান অবশ্যই পিক অপারেটিং ভোল্টেজ এবং স্ট্যান্ডার্ড সার্টিফিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পরীক্ষা সহ্য করার জন্য যথেষ্ট হতে হবে। ভোল্টেজ ব্রেকডাউন সম্পর্কিত মূল স্পেসিফিকেশন হল গ্যাপ এবং ক্রীপেজ দূরত্ব (চিত্র 4)।