کاهش ولتاژ مد مشترک در مبدل ماتریسی غیر مستقیم

در طی دو دهه اخیر، توسعه مدارها و تجهیزات توان بالا شرایط تجدیدنظر در مورد استفاده از تکنولوژی تبدیل توان مستقیم ac/ac را فراهم کرده است. در این بین مبدل های ماتریسی از اهمیت ویژه ای بر خوردارند. مبدل های ماتریسی به دو گروه مبدل های ماتریسی مستقیم (dmc) و مبدل های ماتریسی غیر مستقیم (imc) طبقه بندی می شوند. مبدل ماتریسی غیر مستقیم از دو بخش مجزاء تشکیل شده است؛ یکسوکننده منبع جریانی چهار-ربعی و اینورتر منبع ولتاژی متداول دو سطحی. کلیه مبدل های ac/ac در هر لحظه ولتاژ فازی را تولید می کنند که جمع لحظه ای آن ها صفر نیست. به عبارت دیگر در این حالت ولتاژ مد مشترکی تولید می گردد که در واقع در شرایط تعادل همان مولفه توالی صفر در سیستم سه فاز است. در رابطه با ولتاژ مد مشترک در مبدل های ac/ac حالت ایده آل صفر بودن این ولتاژ است تا ولتاژ فازهای خروجی متعادل و متقارن بدست آید. اما در عمل این موضوع به هیچ وجه امکان پذیر نیست. بنابراین تمام تلاش های که در تحقیقات و مقالات اخیر صورت گرفته است در راستای حداقل سازی آن بوده است. در این رابطه دو راه کار اصلی جهت کاهش ولتاژ مد مشترک در تحقیقات ارائه شده است. اولین راه حل در راستای کاهش ولتاژ مد مشترک استفاده از سخت افزارهای اضافی و جانبی از قبیل فیلتر پسیو، کنسل کننده های فعال یا فیلترهای تداخلی الکترومغناطیسی است. از نتایج و تا حدودی معایب این روش افزایش حجم، وزن و هزینه مبدل است. راه حل دوم براساس تحقیق در راستای تکنیک های مدولاسیون مبدل جهت کاهش این ولتاژ است. استفاده درست و مناسب از استراتژهای مدولاسیون نیز حداقل سازی ولتاژ مد مشترک cmv در مبدل های مستقیم ac/ac را قابل دستیابی می کند. بنابراین یکی از عوامل تاثیر گذار در ولتاژ مد مشترک را می توان حالت های سوئیچ زنی بخش های یکسوکنندگی و اینورتری و میزان ولتاژ ورودی نام برد. به منظور کاهش ولتاژ مد مشترک و همچنین بهبود ضریب توان ورودی در مبدل ماتریسی غیر مستقیم، ابتدا استفاده از سیستم کنترل پیش بین پیشنهادی ارائه می شود. این روش بر مبنای مدل فضای حالت می باشد که علاوه بر دقت بسیار بالا در پیش بینی مقادیر جریان خروجی و توان راکتیو جذب شده از شبکه، دارای سرعت مناسبی نیز می باشد. درستی عملکرد روش پیشنهادی با نتایج شبیه سازی نشان داده می شود. در ادامه روش های پیشنهادی مبتنی بر مدولاسیون svm بهبود یافته ارائه می شود. رابطه بین ولتاژ مد مشترک و حالت های سوئیچینگ مبدل imc به طور واضح توضیح و استراتژی مدولاسیون svm اصلاح شده جهت کاهش ولتاژ مد مشترک ارائه می شود. نتایج نشان می دهد که روش های پیشنهادی قادرند مقدار پیک cmv را بدون تاثیر پذیری از نسبت انتقال ولتاژ و فرکانس خروجی مبدل imc بطور قابل ملاحظه ای کاهش دهند.