AC-to-AC 컨버터

AC-to-AC converter
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고체 AC-AC 변환기는 AC 파형을 다른 AC 파형으로 변환하여 출력 전압 및 주파수를 임의로 설정할 수 있습니다.

분류

그림 1: 3상 AC-AC 컨버터 [1]회로 분류

AC-AC 변환기는 그림 1을 참조하여 다음과 같이 분류할 수 있다.

DC 링크 컨버터

그림 2: (재생) 전압원 인버터 AC/DC-AC[3] 컨버터 토폴로지
그림 3: 전류원 인버터 AC/DC-AC[4][5] 컨버터 토폴로지

DC 링크를 사용하는 컨버터에는 다음 두 가지 유형이 있습니다.

  • 전압원 인버터(VSI) 변환기(그림 2):VSI 컨버터의 경우 정류기는 다이오드 브릿지로 구성되며 DC 링크는 션트 캐패시터로 구성됩니다.
  • 전류원 인버터(CSI) 변환기(그림3) : CSI 변환기에서 정류기는 위상제어 스위칭 디바이스 브릿지로 구성되며 DC 링크는 정류기와 인버터 사이의 한쪽 다리 또는 양쪽 다리 사이의 1개 또는 2개의 직렬 인덕터로 구성됩니다.

모터에 필요한 모든 동적 제동 작동은 정류기를 통해 연결된 DC 초퍼 및 저항 분로를 제동함으로써 실현할 수 있습니다.또는 정류부에는 AC라인에 에너지를 다시 공급하기 위해 반병렬 사이리스터 브릿지를 설치해야 합니다.단, 이러한 위상제어 사이리스터 기반의 정류기는 다이오드 기반의 정류기보다 AC라인 왜곡이 높고 저부하에서의 역률도 낮습니다.

펄스폭변조(PWM) 정류기와 PWM 인버터를 DC링크에 결합함으로써 약 사인파 입력전류 및 양방향 전력흐름을 가진 AC-AC 컨버터를 실현할 수 있다.그 후 DC 링크량은 두 단계에 공통되는 에너지 저장 소자(전압 DC 링크용 캐패시터 C 또는 전류 DC 링크용 인덕터 L)에 의해 인가됩니다.PWM 정류기는 사인파 AC 라인 전류를 끌어내는 방식으로 제어되며, 사인파 AC 라인 전류는 해당하는 AC 라인 위상 전압과 위상 또는 위상 반대(에너지 피드백용)입니다.

DC 링크 스토리지 요소에 의해, 양쪽 컨버터 스테이지가 제어 목적으로 큰폭으로 분리되는 이점이 있습니다.또, PWM 인버터 스테이지에는 일정한 AC라인 독립 입력량이 존재하기 때문에, 컨버터의 전력 사용율이 높아집니다.한편, DC링크 에너지 축적 소자는 비교적 큰 물리량을 가지며, 전해 콘덴서를 사용하면 전압 DC링크의 경우 시스템 수명이 단축될 가능성이 있다.

사이클로 컨버터

주요 기사:사이클로 컨버터

사이클로 컨버터는 입력 파형의 세그먼트를 출력으로 전환하여 가변 주파수의 약 사인 파형을 구성합니다. 중간 DC 링크는 없습니다.SCR 등의 스위칭 엘리먼트의 경우 출력 주파수는 입력 주파수보다 낮아야 합니다.대형 사이클로 컨버터(10MW 정도)는 압축기 및 풍동 드라이브 또는 시멘트 가마와 같은 가변 속도 애플리케이션용으로 제조됩니다.

행렬 변환기

그림 4: 기존 다이렉트 매트릭스 컨버터의 토폴로지
그림 5: 간접 매트릭스 컨버터의 토폴로지

높은 전력 밀도와 신뢰성을 실현하기 위해서는 중간 에너지 저장 소자 없이 3상 AC-AC 변환을 실현하는 매트릭스 컨버터를 고려하는 것이 좋습니다.종래의 다이렉트 매트릭스 변환기(그림4)는 전압과 전류 변환을 1단계로 실시한다.

간접 매트릭스 변환기(그림 5) 또는 Sparse 매트릭스 변환기를 사용하여 간접 에너지 변환의 대안이 있다.ETH 취리히의 Johann W. Kolar입니다.DC 링크 기반의 VSI 및 CSI 컨트롤러(그림2 및 그림3)와 마찬가지로 전압과 전류 변환을 위한 별도의 단계가 제공되지만 DC 링크에는 중간 저장 요소가 없습니다.일반적으로 매트릭스 변환기를 사용함으로써 다수의 반도체를 희생시켜 직류 링크 내의 기억 소자를 제거한다.매트릭스 컨버터는 종종 가변 속도 드라이브 기술의 미래 개념으로 여겨지지만, 수십 년에 걸친 집중적인 연구에도 불구하고 낮은 산업 보급률을 달성했을 뿐입니다.그러나 한 대형 드라이브 제조업체는 최근 저가 고성능 반도체의 가용성을 언급하며 지난 몇 년 동안 매트릭스 [11]컨버터를 적극적으로 홍보해 왔습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ J. W. Kolar, T. Friedli, F. Krismer, S. D. Round, "3상 AC/AC 컨버터 시스템의 본질", 제13회 전력 전자 및 동작 제어 회의(EPE-PEMC's Popnanz),
  2. ^ Lee, M. Y. (2009). Three-level Neutral-point-clamped Matrix Converter Topology (PDF). University of Nottingham. p. 8. Archived from the original (PDF) on 2014-02-01. Retrieved 2012-04-21.
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  5. ^ M. H. Bierhoff, F. W. Fuchs, 제32회 IEEE IECON'06, 프랑스 파리, 2006년 11월 7일~10일 진행에서 "전류 소스 컨버터의 펄스 폭 변조 - 상세 개념"
  6. ^ L. Gyugyi, B. R. Pelly, "Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, and Application", 뉴욕: J. Wiley, 1976.
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  8. ^ J. Holtz, U. Boelkens, "속도 가변 AC 모터용 사인파 라인 전류가 있는 직접 주파수 변환기", IEEE Transactions on Industry Electronics, Vol. 36, No. 4, 페이지 475–479, 1989.
  9. ^ K. 시노하라, Y. 미나리, TIRISA, "직류 링크 컴포넌트가 없는 전압원 인버터에 의해 구동되는 인덕션의 분석과 기본 특성(일본어)", IEEJ 거래, 제109-D, 제9호, 페이지 637~644, 1989.
  10. ^ L. Wei, T. A. Lipo, "단순 정류에 의한 새로운 매트릭스 변환 토폴로지", 제36회 IEEE IAS '01, 미국 시카고, vol. 3, 페이지 1749–1754, 2001년 9월 30일-10월 4일.
  11. ^ Swamy, Mahesh; Kume, Tsuneo (Dec 16, 2010). "Present State and Futuristic Vision of Motor Drive Technology" (PDF). Power Transmission Engineering. www.powertransmission.com. Retrieved 8 October 2016.