Чому / коли перетворення AC-DC-AC перевершує пряме перетворення AC-AC?

Зараз я вивчаю енергію вітру та енергетичну електроніку, яка використовується для цього. У вітровій енергії генератор приводиться в дію вітром, тому отримана потужність має різну частоту та амплітуду. Електромережа, у свою чергу, має суворі вимоги до вхідної потужності з точки зору частоти, фазового зсуву та синусоїдальної форми. З цієї причини перетворювачі потужності сьогодні використовуються звичайно у вітроенергетиці.

Переважним способом введення живлення в мережу є використання перетворювача змінного струму, а потім перетворювача постійного струму та перетворювача постійного струму. Це здається досить складним замість використання одного прямого перетворювача змінного струму. Чому бажано непряме перетворення через постійний "маршрут між"?

(Це насправді репост від Engineering , оскільки я лише пізніше з’ясував, що існує більш активна, тематично придатна, не бета-версія електротехніки.)

Існує тип перетворювача, який може це зробити: матричний перетворювач.

Теоретично це може зайняти багато фаз і створити багато фаз на досить широкому діапазоні частот. Він також має додаткову перевагу в тому, що не потрібні ні пасивні сили (теоретично), ні великий конденсатор, ні великі індуктори.

Однак є два золотих правила з матричними перетворювачами

1. У вас не буде короткого замикання живлення
2. Не потрібно відкривати замикання навантаження

Саме пункт 2 робить топологію недоцільною, оскільки проста втрата сили призведе до вибуху інвертора.

Існує варіант матричного перетворювача, який називається циклоконвертер, який використовує тиристори і не зазнає тих же проблем, що і повний матричний перетворювач. Однак він має обмеження лише в змозі синтезувати вихідну частоту близько 1/10 вхідної частоти. Це обмеження добре для морських суден, які зазвичай використовують електроживлення 400 ГГц, тому генерування 40 Гц не є надто обмежуючим для приведення в рух

То чому ж AC-DC-AC замість прямого AC-AC ... Ускладнення та обмеження. Шість перемикачів інвертора надзвичайно універсальний.

Коли можливі два маршрути, рідко є хороша відповідь, чому саме той був обраний. Це часто випадкові випадки історії або переваги того чи іншого, залежно від місцевих галузей промисловості або загальних компонентів.

Існує весь електронний маршрут безпосередньо від 3-фазного змінного струму на одній частоті до іншої, його називають матричним перетворювачем. Він містить 9 перемикачів в матриці 3х3, щоб підключити будь-яку фазу до будь-якої іншої. За умови відповідного часу встановлення перемикачів, а також відповідних вхідних і вихідних фільтрів, це може створити аналогічну вихідній напрузі входу. Вони все більше використовуються для моторних приводів.

Однак я можу придумати багато переваг використання проміжного ланцюга постійного струму.

Перетворювачі змінного та постійного струму змінного струму виготовляються у великій кількості, у великих розмірах для ланцюгів постійного струму, де передача на великі відстані є фактором. Це призведе до економії масштабу. Вони є більш зрілими, ніж матричні перетворювачі, тому при тривалому плануванні, пов'язаному з електричною інфраструктурою, більше шансів на вибір. Вітрові турбіни, як правило, підключаються короткими скачками до ступиць, перш ніж їх підключають до однієї далеколінійної лінії електропередачі (дуже довго в разі офшорних). Простіше об'єднати потужність на номінальну проміжну напругу постійного струму, спрощуючи управління. Простіше залишатися постійним струмом для тривалої передачі.

Причиною прямого перетворення змінного струму є розмір і маса змінного струму змінного струму (або конденсаторного масиву). Ви цього не хочете мати, наприклад, у вагоні або літаку метро на гумових колесах. У поїздах на залізничних колесах це залежить, оскільки більша маса означає краще тертя.

Це не стосується будівель.

Не можна економити на клапанах (транзисторах або тиристорах). Навпаки, перетворювачі змінного струму мають більше клапанів (хоча і менших), ніж перетворювачі змінного та змінного струму. Концепція управління також набагато складніша.

Перетворення AC-DC-AC перемагає, коли у вас є декілька різних джерел змінного струму, які потрібно об'єднати в один вихідний струм змінного струму (або коли у вас навпаки).

кожен асинхронний генератор виробляє джерело змінного струму, який випрямлений і підсилений до напруги шини постійного струму, напруга в шині потім подає інвертор, пов'язаний з сіткою.

Однією з переваг перетворення AC-DC-AC є те, що ви можете перетворити частоту змінного струму. Є також військова потужність 400 Гц, що може призвести до значного зменшення розмірів. У моєму конкретному випадку мені знадобився доступ до двигунів, які працювали у вакуумній камері. Було доступно обладнання для NASA та військового призначення, яке відповідало нашим вимогам, тому ми вирішили використовувати потужність 400 Гц. Я усвідомлюю, що вона досить спеціалізована, тому, мабуть, не стосується вас.