Converter structures consisting of a voltage source converter and a cycloconverter connected by a medium frequency transformer have several attractive properties. Bidirectional AC/DC conversion as well as voltage transformation and isolation by the MF transformer can be achieved. Furthermore, by consistently commutating the two converters in alternation it is possible to achieve soft switching for all semiconductor devices. However the demand for soft switching imposes certain restrictions concerning the modulation of the converter system that may adversely affect the harmonic properties of the AC side voltage. Unlike conventional VSC modulation the modulation of the studied converters is heavily dependent on the load angle. Various possible modulation schemes are described in detail. In particular a new space vector-based modulation method derived by adapting a method originally developed for quasi-resonant DC link converters is presented. The studied modulation schemes are compared and evaluated in terms of the output voltage harmonic distortion and the RMS transformer current. The comparison shows that the presented SVM-based method gives superior performance in almost all operating points. An exception is operation at load angles near plusmnpi/2 rad and intermediate modulation depth. Under these circumstances the harmonic properties deteriorate due to an increased production of low frequency harmonics

چکیده

ساختارهای مبدل تشکیل شده اند از یک مبدل منبع ولتاژ و سیکلوکانورترها که با یک ترانسفورماتور فرکانس متوسط به هم متصل شده و دارای مشخصه های بسیار جالبی هستند. تبدیل AC/DC ی دوطرفه و نیز امکان تبدیل ولتاژ و ایزولاسیون با ترانس MF حاصل می گردد. علاوه بر این، با جابجایی دو مبدل به صورت متناوب امکان پیاده سازی سوئیچینگ نرم برای تمامی قطعات نیمه هادی فراهم می گردد. با این وجود لزوم سوئیچینگ نرم با یک سری محدودیت های خاص همراه است که مدولاسیون سیستم مبدل را درگیر کرده و ممکن است روی مشخصه های ولتاژ سمت AC اثر معکوس بگذارد. برخلاف مدولاسیون به روش های متداول برای VSC، مدولاسیون مبدل های مورد مطالعه به شدت به زاویه بار وابسته هستند. الگوهای مختلف مدولاسیون به صورت جزئی تشریح شده اند. در حالت خاص، یک روش جدید از مدولاسیون مبتنی بر بردار فضا با اصلاح روشی که در اصل برای مبدل های لینک DC ی شبه تشدیدی ارائه شده است، به دست آمده است. الگوهای مدولاسیون مورد مطالعه با هم مقایسه شده و از نقطه نظر اغتشاش هارمونیکی ولتاژ خروجی و جریان RMS ی ترانسفورماتور با هم مقایسه شده اند. مقایسه ها نشان می دهد که روش مبتنی بر SVM عملکرد بهتری را تقریباً در تمامی نقاط کار از خود نشان می دهد و یک استثناء نیز وجود دارد که در نقطه کار زاویه های بار نزدیک ±π/2 رادیان و ضرایب میانی آن این عملکرد خوب نیست. تحت این شرایط، مشخصه های هارمونیکی به خاطر تولید هارمونیک های فرکانس پایین، تضعیف می گردد.

1-مقدمه

مبدل های AC/DC ی ایزوله شده که در مبدل های منبع ولتاژ (VSC9 و سیکلوکانورترها استفاده می شوند، با استفاده از یک ترانسفورماتور MF همانند شکل 1 به هم وصل می شوند که این موضوع به صورت گسترده در مقالات مورد بحث قرار گرفته است. کاربردهای متعددی شامل سیستم های UPS، فیلترهای اکتیو و واسطه های منابع انرژی تجدید پذیر بررسی شده اند. وظیفه اصلی مفهوم مبدل این است که VSC یک ولتاژ AC ی فرکانس میانی را تولید می کند که میدان مغناطیسی به ترانس القاء کرده و سپس ولتاژ القایی به یک ولتاژ PWM ی مطلوب با استفاده از سیکلوکانورتر تبدیل می گردد...