سمینار برق مبدل ماتریسی و کاربردهای آن

سمینار برق مبدل ماتریسی و کاربردهای آن

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

چکیده: 

مبدل های ماتریسی به علت مزایایی که نسبت به مبدل های AC/DC/AC رایج دارند در سال های اخیر مورد توجه خاص قرار گرفته اند در این سمینار مزایا و معایب مبدل های ماتریسی و ساختار آنها عنوان شده است. از جمله این مزایای می توان به اندازه کوچک و شکل موج های با کیفیت بالا و امکان کنترل ضریب قدرت ورودی تا عدد یک اشاره کرد. مبدل های رایج AC/DC/AC در باس DC خود دارای یک خازن الکترولیتی بزرگ می باشند که باعث افزایش هزینه و حجم این مبدل ها می باشد. همچنین استفاده از آنها در دماهای بالا را ممکن نمی سازد. در حالی که مبدل های ماتریسی این محدودیت را دارا نمی باشند. روش های مدولاسیون مبدل های ماتریسی عبارتند از دو روش زیر: 1) روش مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی که خود شامل روش متعارف و روش بهینه که تلفات کلیدزنی آن کمتر شده است، می باشد. 2) مدولاسیون مستقیم با محدودیت حداکثر نسبت تبدیل ولتاژ کمتر از 0/5 و مدولاسیون مستقیم بهبود یافته با محدودیت حداکثر نسبت تبدیل ولتاژ 0/866 می باشد. نتایج شبیه سازی هم نشان دهنده مزایا و معایب هر کدام از این روشها می باشد. همچنین این مبدل ها در درایو موتورهای القایی و سیستم های مخابراتی و صنایع هواپیمایی و سیستم های قدرت می توانند مورد استفاده قرار بگیرد. 

مقدمه:

مبدل های ماتریسی، مبدل هایی هستند که قابلیت های بسیار بالایی را دارند و توانایی تبدیل یک ولتاژ با فاز و دامنه و فرکانس معین به یک ولتاژ با فاز و دامنه و فرکانس متفاوت از آن را دارند برتری های این مبدل ها نسبت به مبدل های رایج AC/DC/AC باعث شده تا در سال های اخیر مورد توجه ویژه قرار گیرد. مبدل های رایج AC/DC/AC در باس DC خود دارای یک خازن الکترولیتی بزرگ می باشند که باعث افزایش هزینه و حجم این مبدل ها می باشند. و همچنین استفاده از آنها در دماهای بالا را ممکن نمی سازد. همچنین وجود سلف های بزرگ در هر فاز ورودی که برای سینوسی کردن جریان ورودی به کار می رود باعث افزایش قابل ملاحظه حجم و هزینه می شوند. البته در بعضی مقالات برای حل این مشکل استفاده از خازن های پلی پروپیلن به جای خازن های الکترولیتی توصیه می شود. اما با این حال مشکل سلف های بزرگ همچنان باقی است. ساختارهای مبدل های ماتریسی برای اولین بار در سال 1980 معرفی شد. از جمله مزایای مبدل های ماتریسی عدم نیاز به عناصر ذخیره کننده انرژی در ساختار این مبدل ها بود که ساخت آنها را به صورت مدار مجتمع امکان پذیر می سازد. از دیگر مزایای مبدل های ماتریسی می توان به قابلیت تنظیم ضریب قدرت ورودی تا عدد یک، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت، شکل موج های با کیفیت بسیار بالا در خروجی و ورودی اشاره کرد. علت اینکه این مبدل ها تا سالهای اخیر در صنعت استفاده نشده بودند مشکل کموتاسیون این مبدل ها بوده است. 

فصل اول 

کلیات 

1-1) هدف 

هدف کلی این سمینار تحقیق کردن در مورد ساختارهای مختلف مبدل های ماتریسی و شبیه سازی و مقایسه مزایا و معایب این مبدل ها در مقایسه با مبدل های رایج AC/DC/AC می باشد. همچنین تحلیل و شبیه سازی روش های مختلف کنترل این مبدل ها مدنظر است. این کار با استفاده از نرم افزار مطلب و در محیط سیمولینک انجام شد. در این سمینار ضمن شبیه سازی روش های کنترل مبدل ماتریسی، سعی شده که از لحاظ THD ولتاژ خروجی، قابلیت کنترل ضریب قدرت ورودی و برخی مشخصات دیگر مربوط به این مبدلها، مزایای آنها نشان داده شود. 

2-1- پیشینه تحقیق 

ساختار مبدل ماتریسی اولین بار توسط Gyugyi و Pelly در 1976 پیشنهاد شد. آنها قاعده کلی سیکلوکنورتر را برای به دست آوردن یک فرکانس خروجی نامحدود توسط کلیدهای دوطرفه، بسط دادند. عیب اصلی ساختار اولیه این بود که جریان ورودی آن نامطلوب بود و همچنین ولتاژ خروجی دارای هارمونیک هایی بود که به راحتی توسط فیلتر از بین نمی رفتند. 

این عیب در (4-2) توسط Venturini حل شد. او یک الگوریتم PWM جدید پیشنهاد کرد که جریان های ورودی سینوسی و ولتاژ خروجی با فرکانس نامحدود تولید می کرد. همچنین این الگوریتم، قابلیت کنترل ضریب قدرت ورودی را نیز به دست می داد. اما متاسفانه در این الگوریتم نسبت ولتاژ خروجی به ورودی به 0.5 محدود می شد.