دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 52994 + ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله

بهبود عملکرد خروجی یک مبدل ماتریسی Z-Source Sparse تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل

کد مقاله سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی
52994 2012 12 صفحه PDF 28 صفحه WORD
خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.
عنوان انگلیسی
Improving Output Performance of a Z-Source Sparse Matrix Converter Under Unbalanced Input-Voltage Conditions
منبع

Publisher : IEEE (آی تریپل ای)

Journal : IEEE Transactions on Power Electronics, Page(s): 2043 - 2054 ISSN : 0885-8993 INSPEC Accession Number: 12543580

فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده 
اصطلاحات شاخص 
مقدمه
شکل 1. انواع متفاوت سیستم های تبدیل توان
شکل 2. مبدل ماتریسی مستقیم
شکل 3. پییکربندی ارایه شده ZSMC.
مبدل ماتریسی اسپارس منبع-امپدانس
شکل 3.   پیکربندی ارایه شده از ZSMC.
توپولوژی
شکل 4. مدارات معادل مبدل Z-source
اصل عملیاتی و مدارهای معادل
محاسبه نسبت تبدیل ولتاژ
استراتژی مدولاسیون
مرحله یکسوسازی
شکل 5. مراحل کلیدزنی طبق ولتاژهای فاز ورودی
شکل 6.   الگوریتم SVPWM اصلاح شده با قابلیت shoot-through
مرحله اینورتر Z-source
روش جبران سازی مبتنی بر یک FLC
طرح جبران سازی
کنترل کننده منطق فازی
شکل 8.   دیاگرام بلوکی FLC.
شکل 9.   توابع عضویت برای (a) فازی سازی و (b) برای نافازی سازی.
جدول 1.   جدول قوانین برای FLC.
جدول 2.   پارامترهای شبیه سازی
شبیه سازی
شکل 10.   نتایج شبیه سازی بدون عملیات تقویت
شکل 11.   نتایج شبیه سازی با عملکرد تقویت کنندگی
شکل 12.   (a) نتایج شبیه سازی تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل
شکل 13.   (a) نتایج شبیه سازی تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل
شکل 14.   مقایسه میان عملکرد خروجی بین کنتذل کننده PI و یک FLC
آزمایشات
شکل 15.   مدار قدرت نمونه اصلی ZSMC سه کیلو وات.
شکل 16.   نتایج آزمایش بدون عملکرد تقویت کنندگی .
شکل 17.   نتایج آزمایش با عملکرد تقویت کنندگی .
شکل 18.   نتایج آزمایش تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل
شکل 19.   نتایج آزمایش تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل
شکل 20.   مقایسه میان جریان های هارمونیکی خروجی
نتیجه گیری
کلمات کلیدی
جبران سازی، کنترل منطق فازی (FLC)، مبدل ماتریسی sparse (SMC)، ولتاژ ورودی نامتعادل، شبکه Z-source -
ترجمه چکیده
ــ در این مقاله، ما یک مبدل ماتریسی Z-sourse sparse (ZSMC)، و یک روش جبران سازی مبنتی بر کنترل کننده منطق فازی را برای جبران ولتاژهای ورودی نامتعادل، ارایه می دهیم. ZSMC (Z-source matrix converter)، طبق ساختمان یک SMC توسعه داده شده است تا تعداد سوییچ های نیمه-هادی قدرت تک-قطبی را کاهش دهد، و از شبکه Z-source نیز برای غلبه بر محدودیت ذاتی نسبت تبدیل ولتاژ مبدل های ماتریسی (Matrix Converter) مرسوم، استفاده می کند. اگرچه ZSMC یک مبدل دو-مرحله ای است، مستقیما از طریق یک شبکه Z-source _که طوری طراحی شده است که دارای مولفه ها پسیو (غیرفعال) کمتری باشد_ یک منبع را با یک بار، متصل می کند؛ چرا که تنها هدف، تقویت ولتاژ است. بنابراین، خروجی ZSMC، تحت تاثیر مستقیم تداخلات منبع ولتاژ ورودی، قرار دارد. اصل عملیاتی ZSMC، در اینجا تشریح شده است و استراتژی مدولاسیون آن نیز، بیان شده است. همچنین به منظور بررسی صحت عملی بودن ZSMC و روش جبران سازی آن، شبیه سازی ها و نتایج آزمایش مربوطه، نشان داده شده است.
ترجمه مقدمه
برای تبدیل توان ac، دو نوع سیستم تبدیل وجود دارد: یکی از آنها، سیستم تبدیل غیرمستقیم دو-مرحله ای ac-dc-ac بوده، و دیگری سیستم تبدیل مستقیم یک-مرحله ای ac-ac می باشد، که در شکل 1 هر دوی آنها را می توانید ببینید. مبدل مرسوم غیرمستقیم، ولتاژهای خروجی با دامنه یا فرکانس متغیر، با یک ولتاژ مستقیم لینک-dc _که برای یک عنصر ذخیره انرژی لینک-dc بزرگتر، مانند یک خازن الکترولیتی، مورد نیاز می باشد_ تولید می کند. برخلاف مبدل های غیرمستقیم، مبدل مستقیم، هر فاز ورودی را توسط یک آرایه با سوییچ های نیمه-هادی قدرت کنترل شده ی بدون عنصر ذخیره انرژی لینک-dc، به هر فاز خروجی متصل می کند. این مبدل نوع مستقیم، مبدل ماتریسی (Matrix Converter) نام دارد. مبدل های ماتریسی را می توان با دو توپولوژی متفاوت، پیاده سازی کرد: یکی مبدل ماتریسی مستقیم و دیگری مبدل ماتریسی غیر مستقیم، که بترتیب آنها را در شکل های 2(a) و 2(b) می بینید. ساختار مبدل ماتریسی مستقیم، مبتنی بر تبدیل توان ac-ac مستقیم، با کوپل کردن سمت ورودی و خروجی توسط 9 سوییچ دو-طرفه، می باشد؛ درحالیکه مبدل ماتریسی غیرمستقیم، مبتنی بر تبدیل توان ac-dc-ac بدون هیچ عنصر ذخیره کننده انرژی لینک-dc، می باشد. اگرچه پیکربندی مداری، استراتژی کنترلی، بازده (راندمان)، و پیچیدگی مبدل های ماتریسی مستقیم و غیرمستقیم، با هم متفاوت می باشد، دارای ویژگی های اساسی مشابهی می باشند: مانند جریان های I/O (ورودی/خروجی) سینوسی، و پخش بار دوطرفه با تعداد سوییچ های نیمه-هادی قدرت تک-قطبی یکسان. مبدل های ماتریسی، توجه زیادی را ببخود جلب کرده اند، زیرا دارای ویژگی های مطلوب بسیاری _مانند ضریب توان بالا، جریان ورودی سینوسی، پخش بار دوطرفه، و طراحی فشرده به سبب نداشتن عنصر ذخیره کننده لینک dc_ می باشند. علارقم همه این مزایا، مبدل ماتریسی به دلیل مسایل حل نشده بسیار آن، هنوز در صنعت توجه زیادی را بخود وا نداشته است. اشکالات اصلی مبدل ماتریسی، نیاز به سوییچهای قدرت زیاد، و اینکه نسبت تبدیل ولتاژ مبدل ماتریسی دارای حدی خاص است، می باشند. همان طور که می توانیم از شکل 2 ببینیم، هم مبدل ماتریسی مستقیم و هم مبدل ماتریسی غیرمستقیم، نیاز به 18 سوسیچ نیمه-هادی قدرت خاموش دارند، و پیکربندی یک سوییچ دوطرفه، نیازمند روش های کموتاسیون و طرح های حفاظتی دقیق می باشد، تا از آسیب های ناشی از اضافه ولتاژ یا اضافه جریان، جلوگیری شود. این، منجر به افزایش در پیچیدگی و کاهش در قابلیت اطمینان کل سیستم مبدل، می شود. از آنجایی که یک مبدل ماتریسی، یک بار و یک منبع را بدون هیچ عنصر ذخیره انرژی متصل می کند، ولتاژ خروجی آن فقط می تواند بطور مستقیم با ولتاژهای خط-به-خط ورودی، ترکیب شود. تحت این محدودیت، بیشینه ولتاژ خروجی که مبدل ماتریسی، بدون ورود به بازه مدولاسیون-اضافی قادر به تولید آن است، برابر با 86% بیشینه ولتاژ ورودی می باشد. این قضیه برای کاربردهای درایو الکتریکی، به معنی نیاز به یک موتور با مقادیر غیر-نامی یا غیر-استاندارد، می باشد. بعلاوه، تداخلات درون منبع ورودی، بیدرنگ به بار منعکس می شوند. ولتاژهای ورودی نامتعادل، می توانند منجر به جراین های هارمونیکی خروجی ناخواسته شده، و فلش ولتاژ ورودی با زمان کوتاه می تواند فلش ولتاژ را به بار منتقل کند. اینها می توانند عملکرد بار را، تضعیف نمایند. بتازگی، پژوهش هایی بر روی توپولوژی های جایگزینی که دارای عملکردی یکسان با روش ارایه شده بوده، ولی از تعداد سوییچ های کمتری استفاده کرده اند، انجام پذیرفته است. مبدل های ماتریسی با تعداد سوییچ های قدرت کاهش یافته، همچنین مبدل های ماتریسی اسپارس (SMC) نامیده می شوند و آنها طبق ساختمان مبدل ماتریسی غیر-مستقیم، توسعه یافته اند. همچنین، پژوهشی بر روی عملکرد مدولاسیون اضافی نیز، انجام شده است تا مشکل محدودیت ذاتی نسبت تبدیل ولتاژ کم، حل شود. اگرچه، مدولاسیون اضافی، به بهای کاهش کیفیت جریان ورودی و ولتاژ خروجی، بدست می آید. به منظور چیره شدن بر این مسایل، یک ساختار مداری جدید از یک Z-source SMC (ZSMC) و روش مدولاسیون آن، ارایه شده است. ZSMC، با بکاربری از ساختار مداری SMC، تعداد سوییچ های قدرت را کاهش داده، و مساله محدودیت ذاتی نسبت تبدیل ولتاژ کم را، با استفاده از یک شبکه Z-source (منبع-امپدانس) در لینک-dc، حل می کند. مفهوم مبدل Z-source، نخست توسط مرجع [23] ارایه شد، و پس از آن، روش های مدولاسیون زیادی برای مبدل Z-source منتشر شده است. در این مقاله، اصل عملیاتی و طرح های کنترلی ZSMC، توصیف می شوند و رفتار ASMC تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل، بررسی می شود. اگرچه ZSMC یک مبدل دو-مرحله ای است، بین یک منبع و یک بار با یک شبکه Z-source نصب می شود که آنقدری بزرگ نیست که همه ریپل های ولتاژ ناشی از اختلالات ورودی را، از بین ببرد. ازینرو، اگر ولتاژهای ورودی ZSMC نامتعادل باشند، ولتاژ خروجی مستقیما تحت تاثیر قرار گرفته و بهمین ترتیب، ممکن است هارمونیک های ناخواسته ای در جریان خروجی، رخ دهد. مقاله های زیادی وجود دارد که استراتژی هایی برای کاهش اثر ولتاژ ورودی نامتعادل بر سمت خروجی مبدل ماتریسی، ارایه می دهند. در این مقاله، یک روش جبران سازی جدید مبتنی بر کنترل کننده منطق فازی (FLC)، ارایه شده است تا عملکرد خروجی ZSMC را، تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل، بهبود دهد. همچنین این مقاله، همراه با شبیه سازی و نتایج تجربی برای نشان دادن اعتبار ZSMC، می باشد.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله بهبود عملکرد خروجی یک مبدل ماتریسی Z-Source Sparse تحت شرایط ولتاژ ورودی نامتعادل

چکیده انگلیسی

In this paper, we present a novel Z-source sparse matrix converter (ZSMC) and a compensation method based on a fuzzy logic controller to compensate unbalanced input voltages. The ZSMC is developed based on the structure of an SMC to reduce the number of unipolar power semiconductor switches and employs a Z-source network to overcome the inherent limitation of the low voltage transfer ratio of conventional matrix converters. Although the ZSMC is a two-stage converter, it directly connects between a source and a load through a Z-source network, which is designed to have smaller passive components as the only purpose is voltage boosting. Therefore, the output of the ZSMC is directly affected by disturbances of the input-voltage source. The operational principle of the ZSMC is described and its modulation strategy is explained. Simulation and experimental results are shown to verify the feasibility of the ZSMC and its compensation method.

خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.