Abstract
This paper introduces the methodology and the results of a comprehensive comparison of a direct matrix converter (MC), an indirect MC, and a voltage dc-link back-to-back converter for a 15-kW permanent magnet synchronous motor drive. The comparison involves the investigation of the passive components, including the EMI input filter, the required silicon chip area for a defined maximum admissible thermal loading of the power semiconductors, the total losses and/or achievable efficiency, a prediction of the resulting volume and weight of the passive components, and, finally, a tradeoff study between the efficiency, volume, and weight of the converters. Different performance indicators that ultimately allow a systematic determination of the application area of each converter topology are provided with this comparative evaluation
چکیده
این مقاله شیوه و نتایج یک مقایسه جامع از یک مبدل ماتریسی مستقیم (MC)، یک MC غیرمستقیم و یک مبدل متوالی با اتصال ولتاژ DC را برای یک محرکه موتوری سنکرون با آهنربای دائمی معرفی میکند. این مقایسه مستلزم بررسی مولفه های تاثیرپذیر، شامل فیلتر ورودی EMI، ناحیه تراشه سیلیکونی مورد نیاز برای یک بارگذاری حرارتی قابل قبول ماکزیمم تعریف شده نیمه رساناهای برق، اتلافهای کل و/یا بازده قابل دسترس، یک پیشبینی از حجم حاصله و وزن مولفه های تاثیرپذیر، و در نهایت یک مطالعه رابطه جایگزینی میان بازده، حجم و وزن مبدلها است. شاخص های عملکردی مختلف که درنهایت اجازه یک تعیین اصولی از ناحیه کاربرد جانمایی هر مبدل را میدهند، توسط این ارزیابی مقایس های مهیا میشوند.
1-مقدمه
در دنیای علم، مبدل های ماتریسی (MCs)، بیش از سه دهه است که به عنوان یک مفهوم آتی مهم برای محدودهای گسترده از کاربردهای صنعتی، و اخیرا نیز برای کاربردهای "هواپیمایی الکتریکی بیشتر" مورد ملاحظه قرار گرفته اند. به هرحال، علیرغم پژوهش فشرده، MCها تاکنون تنها به یک نفوذ بازار پایین دست یافته اند. بیشترین استفاده از جانمایی مبدل ac-ac ولتاژ پایین دوسویه در صنعت به صورت مبدل متوالی با اتصال ولتاژ DC دو ترازی باقی میماند (V-BBC). طرفداران فنآوری MC در این مورد بحث میکنند که مبدلهای برق ac-ac مستقیم بدون المانهای ذخیره انرژی متوسط نه تنها اجازه یک راه اندازی پیچیده تر را میدهند بلکه به علت عدم حضور خازن با اتصال DC به طرز قابل توجهی عمر سیستم را افزایش میدهند. در مقابل، منتقدین ادعا میکنند که MCها مزایای قابل توجهی را فراهم نمیکنند که محدودیتهایشان همچون نبود قابلیت مبدل افزاینده ولتاژ و/یا ولتاژ خروجی ماکزیمم محدود را جبران نماید، و بنابراین تلاشهای بیشتر را که آنها در مقایسه با V-BBCها فرض میکنند توجیه نمیکند...