الوحدة- رفيده احمد
رسالة ماجستير في قسم الفيزياء اختصاص الإلكترونيات لطالب الدراسات العليا علي رائد سلوم بعنوان “دراسة تحسين واستقرار عمل الترانزستورات الحقلية المستخدمة في الدارات الإلكترونية ذات الترددات العالية”، وذلك بإشراف د. ربى جرجس خيجه مشرف رئيس، وأ. د. علي ناجي درويشو مشرف مشارك، وبعد انتهاء المناقشة تداولت لجنة الحكم المؤلفة من السادة الدكتور وليد صهيوني، والدكتور بسام غزولين، والدكتورة ربى خيجة، وبموجب المداولة منح الباحث علي سلوم درجة الماجستير بمرتبة امتياز وعلامة قدرها 93.
في مادتنا الآتية نسلط الضوء على أهم ما جاء في الرسالة من مضامين أغنت البحث المطروح. انتشرت بشكل كبير التطبيقات الإلكترونية التي تستخدم Mosfet وخاصة في مجال التحكم بسرعة المحركات الكهربائية وإقلاعها، بالإضافة إلى انتشار استخدام Mosfet في مجال قالبات الجهد من مستمر إلى متناوب تحتاج التطبيقات السابقة إلى وجود أنظمة حلقة تغذية عكسية feedback تستطيع مراقبة أداء الترانزستور Mosfet، وتقوم بتغير عرض نبضة التحكم المطبقة على بوابة الترانزستور بحيث يتم تحقيق أفضل استقرار حراري لعمل الترانزستور. قُدّم في البحث آلية تحكم بعرض النبضة عن طريق مراقبة تيار الحمل وحرارة الترانزستور بحيث تكون الدارة المقترحة قادرة على التكيف ورفع كفاءة الترانزستور في ظروف التحميل المختلفة، وذلك باستخدام تقنيات SPWM في تحديد عرض نبضة الترانزستور. كما تمت دراسة المجال الحراري للترانزستور، بالإضافة لدراسة معامل تشوه الإشارة عند تطبيق النبضات على الترانزستور بشكل تقليدي عند استخدام PWM.
ومن خلال البحث تم تحليل أداء ترانزستور MOSFET الذي يعد من أهم عناصر إلكترونيات القدرة، وذلك بمحاكاة عمل الترانزستور على الماتلاب، واستخدام معادلة بواسون التي تسعى لتحقيق أفضل توصيف للتيار ضمن قناة الترانزستور، ومعادلة انجراف التيار من أجل تحقيق أفضل توصيف لانجراف الالكترونات ضمن الحقل الكهربائي، الأمر الذي يحقق توصيف دقيق للترانزستور، ويساعد في فهم سلوكه الفيزيائي عند العمل على ترددات وجهود مختلفة، وتحديد محور البحث ومجال التحسين الذي سيتم العمل عليه.
وتظهر نتائج المحاكاة عند الترددات المنخفضة أظهر الترانزستور استجابة عالية، وانخفض الزمن الميت للترانزستور إلى قيمة قريبة جداً من الصفر. أما عند العمل على ترددات متوسطة إلى العالية يظهر انخفاضاً حاداً في الاستجابة مع زيادة التردد. هذا يشير إلى أن MOSFET يفقد كفاءته بسرعة عند الترددات العالية، ولوحظ من خلال المحاكاة التأثير الكبير لعرض نبضة التحكم على الترانزستور عند التعامل مع الترددات العالية والمتوسطة، الأمر الذي يدفع للعمل على تحسين تقنيات التحكم بعرض النبضة الخاصة بعمل الترانزستور من طرف البوابة وجّه البحث للعمل على تحسين تقنية SPWM التقليدية. من أجل تحسين SPWM عن الحالة التقليدية، تم اجراء تحسينات تشمل تقليل التوافقيات، وتشوه الإشارة عن طريق استخدام إشارة التيار كإشارة مرجعية بحيث يحقق تعديل في تعديل إشارة سن المنشار التي تدخل في تحديد عرض نبضة SPWM.
وتقوم تقنية SPWM على تحقيق تقاطع بين إشارة جيبية مرجعية بتردد ومطال ثابت مع إشارة حامل سن منشار تكون بتردد أعلى من الإشارة الجيبة، وتكون إشارة الحامل أيضاً بمطال وتردد الثابت.استهدف التحسين الذي قيم به هو بإعادة ضبط الإشارة المرجعية باستخدام إشارة التغذية العكسية للتيار القادمة من الحمل، وحساب معامل التشوه والاستفادة من بارامتر التشوه في إعادة ضبط تردد الإشارة المرجعية بحيث يحقق أقل تشوه في الإشارة.
وتبين نتائج الاختبار التي قيم بها من أجل دارة قيادة محرك التيار المستمر أن استخدام التقنية المحسنة قد حسن معامل تشوه الإشارة بنسبة وصلت 14.54 % الأمر الذي يوضح إمكانية التقنية المحسنة، والتي استخدمت إشارة الحمل في تعديل تردد الإشارة المرجعية لإشارة SPWM مما يساهم في حماية الترانزستور من الجهود العابرة، وتحسين أزمنة التبديل من جهة بوابة الترانزستور مما يساعد في تحقيق استقرار العمل، وضمان تقليل انجراف الإلكترونات عند العمل على تردد عالي، الأمر الذي يحسن من كفاءة عمل أنظمة قيادة المحركات.
