Falownik źródła Z - Z-source inverter

Falownik Z źródło jest typu przekształtnika mocy , obwód, który przetwarza prąd stały na prąd przemienny . Działa jako falownik buck-boost bez korzystania z mostka konwertera DC-DC ze względu na unikalną topologię obwodu.

Sieci źródła impedancyjnego (Z-) zapewniają skuteczny sposób konwersji mocy między źródłem a odbiornikiem w szerokim zakresie zastosowań związanych z przetwarzaniem energii elektrycznej (dc – dc, dc – ac, ac – dc, ac– ac) [3], [4 ]. Badania związane ze źródłem Z szybko się rozwinęły, odkąd zostały po raz pierwszy zaproponowane w 2002 roku przez prof. FZ Penga. Kompleksowy schemat modulacji szerokości impulsu dla falowników ze źródłem Z zaproponowali prof. PC Loh i prof. DM Vilathgamuwa [10]. Liczba modyfikacji i nowych topologii źródła Z wzrosła wykładniczo. Ostatnio zaproponowano również ulepszenia sieci impedancyjnych poprzez wprowadzenie sprzężonych elementów magnetycznych w celu uzyskania jeszcze wyższego podbicia napięcia przy zastosowaniu krótszego czasu przebicia [6]. Należą do nich Γ-source, T-source, trans-Zsource, TZ-source, LCCT-Z-source (zaproponowane w 2011 r. Przez dr Marka Adamowicza i wykorzystujące transformator wysokiej częstotliwości połączony szeregowo z dwoma kondensatorami blokującymi prąd stały) [ 16], sieci izolowane transformatorowo wysokiej częstotliwości i sieci ze źródłem Y [5]. Wśród nich sieć źródła Y (zaproponowana w 2013 r. Przez dr Yam P. Siwakoti) jest bardziej wszechstronna i można ją w rzeczywistości postrzegać jako sieć rodzajową, z której Γ-source, T-source i trans-Z- sieci źródłowe są wyprowadzone [6]. Niewspółmierne właściwości tej sieci otwierają przed naukowcami i inżynierami nowe horyzonty eksploracji, rozszerzania i modyfikowania obwodu pod kątem szerokiego zakresu zastosowań związanych z konwersją mocy.

Rodzaje falowników

Falowniki można sklasyfikować według ich budowy:

1. Falownik jednofazowy:

Ten typ falownika składa się z dwóch nóg lub dwóch biegunów. (Biegun to połączenie dwóch przełączników, w którym źródło jednego i spust drugiego są połączone i ten wspólny punkt jest usuwany).

2. Falownik trójfazowy:

Ten typ falownika składa się z trzech nóg lub słupów lub czterech nóg (trzy nogi dla faz i jedna dla neutralnego).

Ale falowniki są również klasyfikowane na podstawie typu źródła wejściowego. I oni są,

1. Falownik źródła napięcia (VSI)

W tego typu falowniku źródło stałego napięcia działa jako wejście do mostka falownika . Źródło stałego napięcia uzyskuje się przez podłączenie dużego kondensatora do źródła prądu stałego.

2. Falownik źródła prądu (CSI)

W tego typu falowniku źródło prądu stałego działa jako wejście do mostka falownika . Źródło prądu stałego uzyskuje się poprzez szeregowe podłączenie dużej cewki indukcyjnej do źródła prądu stałego.

Niedogodności

Typowe falowniki (VSI i CSI) mają kilka wad. Są wymienione jako,

  • Zachowuj się tylko w trybie przyspieszenia lub zwolnienia. Zatem możliwy do uzyskania zakres napięcia wyjściowego jest ograniczony, mniejszy lub większy niż napięcie wejściowe.
  • Wrażliwe na zakłócenia EMI, a urządzenia ulegają uszkodzeniu w warunkach otwarcia lub zwarcia.
  • Połączony system przetwornicy podwyższającej napięcie DC-DC i falownika ma niższą niezawodność.
  • Główne urządzenie przełączające VSI i CSI nie jest zamienne.

Zalety ZSI

Zalety falownika ze źródłem Z są wymienione poniżej,

  • Źródłem może być źródło napięcia lub źródło prądu. Źródłem prądu stałego ZSI może być bateria, prostownik diodowy lub przekształtnik tyrystorowy, stos ogniw paliwowych lub ich kombinacja.
  • Główny obwód ZSI może być tradycyjnym VSI lub tradycyjnym CSI.
  • Działa jako falownik typu buck-boost.
  • Obciążenie ZSC może być indukcyjne lub pojemnościowe lub inne źródło Z-Source ntwrk.

Aplikacje

  1. Odnawialne źródła energii
  2. Pojazdy elektryczne
  3. Napędy silnikowe

Bibliografia

[1]. „Power Electronics” M. Rashida.

[2]. Fang Z. Peng, „Z-source inverter”, w IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, nie. 2, marzec / kwiecień 2003, s. 504–510.

[3]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh i GE Town, „Sieć źródła impedancji dla konwersji energii elektrycznej - część I: przegląd topologiczny” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 30, nie. 2, s. 699–716, luty 2015.

[4]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh, GE Town i S. Yang, „Sieć źródła impedancji dla konwersji energii elektrycznej - część II: przegląd technik sterowania i modulacji” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 30, nie. 4, s. 1887–1905, kwiecień 2015.

[5]. Yam P. Siwakoti, PC Loh, F. Blaabjerg i GE Town, „Y-source Impedance Network”, IEEE Trans. Power Electron. (List), t. 29, nie. 7, s. 3250–3254, lipiec 2014.

[6]. Yam P. Siwakoti, F. Blaabjerg i PC Loh, „New Magnetically Coupled Impedance (Z-) Source Networks”, IEEE Trans. Power Electron., DOI: 10.1109 / TPEL.2015.2459233, czerwiec 2015.

[7]. A. Florescu, O. Stocklosa, M. Teodorescu, C. Radoi, DA Stoichescu i S. Rosu, „Zalety, ograniczenia i wady falownika ze źródłem Z”, w IEEE Semiconductor Conference (CAS), tom. 2, 13 października 2010, s. 483–486.

[8]. Miaosen Shen, Alan Joseph, Jin Wang, Fang Z. Peng i Donald J. Adams, „Porównanie tradycyjnych falowników i falowników ze źródłem Z”, na konferencji IEEE Power Electronics Specialists (PESC), nr. 36, 16 czerwca 2005, s. 1692–1698.

[9]. Miaosen Shen i Fang Z. Peng, „Tryby pracy i charakterystyka falownika źródła Z o małej indukcyjności”, na konferencji IEEE dotyczącej zastosowań przemysłowych, 2005, nr. 2, 2-6 października 2005, s. 1253–1260.

[10] Poh Chiang Loh, D. Mahinda Vilathgamuwa, Yue Sen Lai Geok Tin Chua i Yunwei Li, „Pulse-Width Modulation of Z-source inverters”, na konferencji IEEE dotyczącej zastosowań przemysłowych, t. 1, nie. 39, 3-7 października 2004, str. 148-155.

[11]. Shajith Ali, U. and Kamaraj, V., „A new space vector PWM for Z-source inverter”, IEEE International Conference on Electrical Energy Systems (ICEES), 2011, s. 82–85.

[12]. Jingbo Liu, Jiangang Hu i Longya Xu, „Dynamic Modeling and Analysis of Z Source Converter - Derivation of AC Small Signal Model and Design-Oriented Analysis” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, nie. 5, wrzesień 2007, s. 1786–1796.

[13]. Meera Murali, N. Gopalakrishnan, VN Pande, „Z-Sourced Unified Power Flow Controller”, na 6. międzynarodowej konferencji IET nt. Energoelektroniki, maszyn i napędów, 2012, s. 1–7.

[14]. Xinping Ding, Zhaoming Qian, Shuitao Yang, Bin Cui i Fang Z Peng, „Przegląd falowników jednofazowych podłączonych do sieci dla modułów fotowoltaicznych” w IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, nie. 5, wrzesień-październik 2005, s. 2327–2332.

[15]. Mostafa Mosa; Haitham Abu-Rub; Jose Rodriguez, „Wysokowydajne sterowanie predykcyjne stosowane do trójfazowego falownika quasi-Z-Source podłączonego do sieci”, IEEE Industrial Electronics Society, (IECON 2013) str. 5812–5817, 10–13 listopada 2013 r.

[16]. Marek Adamowicz, "Falowniki LCCT-Z-source", na X Międzynarodowej Konferencji Środowiska i Elektrotechniki (EEEIC), 2011.

[17]. Mostafa Mosa, Robert S. Balog i Haitham Abu-Rub, „Wysokowydajna predykcyjna kontrola falownika quasi-impedancyjnego” w IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, nie. 4, s. 3251-3262, kwiecień 2017.