فایل ارائه ساختار جديد اينورتر منبع جريان سه فاز چند سطحي با تعداد كليدهاي كاهش يافته
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)
این فایل در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و استفاده میباشد
بررسی وضعیت اضطراب بیماران قلبی بیمارستانارائه ساختار جديد براي اينورتر منبع جريان سه فاز چند سطحي با تعداد کليدهاي کاهش يافته
واژه هاي کليدي : مبدل هاي چند سطحي ، مبدل منبع جريان ، PWM با کاريرهاي شيفت فاز يافته
چکيده
در اين مقاله ، ساختار جديدي براي مبدل هاي منبع جريان چند سطحي سه فاز ارائه مي شود. ساختار پيشنهادي از سه مبدل منبع جريان تکفاز استفاده مي کند. با توجه به اين که اين مبدل ها کنترل و عملکرد مستقلي دارند مي توان بارهاي سه فاز نامتعادل را نيز با اين ساختار بدون هيچ مشکلي تغذيه کرد.
هر يک از اين مبدل هاي تک فاز تعداد کليدهاي کمتري نسبت به مبدل هاي تک فاز ارائه شده در مراجع دارد و بنابراين تلفات و قيمت کم تري نسبت به ساختارهاي موجود مبدل هاي منبع جريان چند سطحي خواهد داشت . هر يک از مبدل هاي تک فاز به کار رفته براي يک اينورتر منبع جريان n سطحي ، از تعداد (n-1)/2 سلف تقسيم جريان و (n+7)/2 کليد استفاده شده است که به مقدار قابل توجهي کمتر از ساختارهاي مشابه ارائه شده در مراجع مختلف مي باشد. براي کنترل مبدل پيشنهادي از روش PWM با کاريرهاي شيفت فاز يافته استفاده شده است . همان طور که نتايج شبيه سازي نشان خواهند داد، ساختار پيشنهادي سطوح مختلف جريان خروجي را به خوبي توليد کرده و تعادل جريان بين سلف هاي تقسيم جريان به خوبي رعايت مي شود که اين مورد يکي از ويژگي هاي اساسي يک مبدل منبع جريان چند سطحي است .
١- مقدمه
مبدل هاي چند سطحي در نتيجه ي نياز صنعت به مبدل هاي توان بالا گسترش يافته اند [١]. مبدل هاي چند سطحي مي توانند فوايد ذاتي براي کاربردهاي توان بالا در مقايسه با اينورترهاي دو سطحي همراه با کاهش هارمونيک و مقدار را مي توان افزايش يافته به دليل کاهش استرس هاي جريان و ولتاژ کليدها، داشته باشند. تا به حال اينورترهاي منبع ولتاژ، ساختارهاي غالب چند سطحي بوده اند. اما به هر حال ، به عنوان يکي ازانواع مبدل هاي چند سطحي ، اينورترهاي منبع جريان هم مزيت هايي از جمله قابليت ذاتي عملکرد در هر چهار ربع ، کنترل مستقيم جريان خروجي و مديريت خطاي آسان تر، dv/ dt کم تر حاصل از کليدزني و مناسب براي کاربردهاي توان بالاست مانند درايوهاي با توان زياد است .
مدار قدرت CSI ساده تر و پايدارتر از VSI در نتيجه ي نداشتن ديودهاي هرزگرد با عبور جريان يکطرفه است . همچنين CSI مي تواند قابليت اطمينان بالاتري را در رابطه با سلف لينک dc در مقايسه با خازن در VSI فراهم مي کند (2,3,4). يک دليل اوليه براي کاهش علاقه در مورد CSI اين است که سلف هاي استفاده شده به عنوان المان هاي ذخيره کننده تلفات حالت هدايت بيشتري دارند و کارآيي کمتري در مقايسه با خازن هاي لينک dc است . اما با توسعه تکنولوژي SMES خيلي از معايب سلف هاي معمول مي توانند بر طرف شده و مي توانند به خصوص براي توان هاي بالا به کار گرفته شوند [٥].
٢- ساختار پيشنهادي جديد براي اينورترهاي چند سطحي منبع جريان سه فاز
شکل کلي ساختار پيشنهادي در شکل (١) نشان داده شده است . در اين شکل براي ساختن مبدل چند سطحي منبع جريان سه فاز، از سه مبدل منبع جريان چند سطحي تک فاز استفاده شده است که يک سرخروجي آن ها مطابق شکل به سر بار سه فاز وصل شده و سر ديگر خروجي آن ها به همديگر و نقطه ي خنثي بار وصل شده است .
براي آشنايي بيش تر با نحوه‌ي توليد سطوح مختلف جريان خروجي ، يکي از فازهاي هر يک از ساختارهاي ٥ سطحي و ٧ سطحي پيشنهادي با جزئيات بيش تري مورد بررسي قرار مي گيرند. اين دو ساختار به ترتيب در شکل هاي (٥) و (٦) نشان داده شده اند. ترکيب کليدزني اين ساختارها نيز به ترتيب در جدول هاي (١) و (٢) آورده شده است . همان طور که اين جدول ها نشان مي دهند، با کليدزني مناسب مي توان سطوح مختلف را در جريان خروجي به دست آورد.
٣- روش کليدزني PWM با کاريرهاي شيفت فاز يافته
در اين روش براي استخراج الگوي کليدزني براي مبدل هر فاز از مقايسه (n-1)/2 موج Carrier با يک موج سينوسي مرجع استفاده مي شود اين موج سينوسي مرجع براي فازهاي مختلف به اندازه‌ي 2π/3 راديان اختلاف فاز دارد. موج هاي کارير هر کدام از فاز به اندازه‌ي 4π/(n-1) راديان از همديگر اختلاف فاز خواهند داشت . لازم به ذکر است با توجه به اينکه مثبت و يا منفي بودن جريان خروجي توسط ٤ کليد S4,S3,S2 ,S1 تعيين مي شود بنابراين تغييرات شکل موج کارير بين ٠ و ١ بوده و از قدر مطلق شکل موج مرجع استفاده مي شود. با توجه به توضيح فوق ، براي هر فاز level-5 CSI دو موج کارير وجود خواهد داشت که با هم به اندازه‌ي 180اختلاف فاز دارند. تعداد موج هاي Carrier براي هر فاز level CSI-7 سه بوده و با هم 120 اختلاف فاز دارند.
٤- نتايج شبيه سازي
در اين قسمت نتايج حاصل از شبيه سازي براي ساختارهاي پيشنهادي level CSI-5 و level CSI-7 با نرم افزار PSCAD/EMTDC ارائه مي شود.
براي شبيه سازي ، بار اهمي -خازني با مقادير به ترتيب 6Ω و 50μF و فرکانس جريان خروجي 50 Hz و فرکانس موج کارير، 1250 Hz در نظر گرفته شده است . همچنين منبع جريان داراي مقدار 40 A مي باشد. اندازه‌ي هر يک از سلف هاي تقسيم جريان 60 mH است .
٤-١- نتايج شبيه سازي براي level CSI-5 سه فاز پيشنهادي
جريان خروجي سه فاز (قبل از خازن ) براي level CSI-5 در شکل (٩) نشان داده شده است . همان طور که اين شکل نشان مي دهد، ساختار پيشنهادي CSI قادر است سطوح مورد نظر جريان خروجي را به خوبي توليد کند.
٤-٢- نتايج شبيه سازي براي level CSI-7 سه فاز پيشنهادي
نتايج شبيه سازي براي Level CSI-7 پيشنهادي در شکل هاي (١٢) تا (١٤) نشان داده شده است . جريان هفت سطحي خروجي سه فاز (قبل از خازن ) در شکل (١٢) نشان داده شده است
٥- نتيجه گيري
در اين مقاله ، ساختار جديدي براي اينورترهاي منبع جريان چندسطحي سه فاز با استفاده از سه ساختار تک فاز مستقل ارائه شد.
مراجع
[1] R. H. Wilkinson, T. A. Meynard, and H. du T. Mouton, "Natural balance of multicell converters: the two-cell case", IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, no. 6, pp. 1649-1657, Nov. 2006.
[2] Z. Bai, Z. Zhang and Y. Zhang, "A generalized three-phase multilevel current source inverter with carrier phase-shifted SPWM", in power electronics specialists conf., PESC2007, pp. 2055-2060.