درایو موتور القایی با مبدل ماتریسی

پس از توسعه یکسوکننده های کنترل شده در سال 1930، امکان تولید جریان های متناوب با فرکانس های متغیر از یک منبع ac فراهم شد که یک یکسوکننده مثبت، نیم سیکل های مثبت و یکسوکننده منفی، نیم سیکل های منفی را ایجاد می کرد. این مبدل، سیکلوکانورتر نامیده می شود که به صورت گسترده در صنعت استفاده می شود. در سیکلوکانورتر سه فاز به سه فاز، 36 تریستور نیاز است که باعث بزرگ شدن اندازه مبدل و پیچیده تر شدن آن می شود و بیشتر برای کاربردهای توان بالا (1 مگاوات به بالا) مورد استفاده قرار می گیرد. این مبدل برای تبدیل شکل موج ac به شکل موج ac فرکانس متغیر با دامنه و فرکانس کمتر از ورودی استفاده می شود. به منظور بر طرف کردن محدودیت های سیکلوکانورتر، مبدل ماتریسی برای تبدیل انرژی ac به ac در سال 1980 معرفی شد. خاصیت اصلی این مبدل تبدیل ولتاژ ورودی با هر دامنه و فرکانس به ولتاژ خروجی با دامنه و فرکانس مطلوب است. به دلیل عدم حضور لینک در مبدل ماتریسی مستقیم هرگونه اغتشاش در ولتاژ ورودی تاثیر مستقیم در خروجی خواهد داشت. استفاده از جریان خروجی و مقایسه آن با جریان مطلوب یکی از روش هایی است که مطالعات زیادی بر روی آن صورت گرفته است. در این روش از جریان مرجع خروجی برای محاسبه کردن روش کنترل استفاده شده است. اما با تغییر امپدانس بار جریان مرجع تغییر می کند. استفاده از سنسور برای محاسبه جریان خروجی هزینه کل مبدل ماتریسی را افزایش می دهد. در این پایان نامه یک روش جدید برای جبران سازی خروجی مبدل ماتریسی در شرایط عدم تعادل ولتاژ ورودی مطرح شده است. در این روش بدون نیاز به حسگر در خروجی مبدل، ولتاژ خروجی آن تخمین زده شده و یک روش جبران سازی مبتنی بر کنترل کننده pi برای حذف اثرات منفی هارمونیک های موجود در ولتاژ ورودی پیشنهاد شده است. شبیه سازی برای روش مطرح شده انجام گرفته و با یکی از روش های مبتنی بر جریان مقایسه شده است. مشاهده می شود که این روش میزان thd جریان خروجی و ضریب توان ورودی بهبود داده است. عملکرد روش پیشنهادی در شرایط تغییر بار خروجی و تغییر دامنه و فرکانس ولتاژ‍ مرجع نیز نشان داده شده است. روش پیشنهادی مستقل از امپدانس بار خروجی قادر به کنترل دامنه و فرکانس ولتاژ خروجی می باشد. با افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت، روش های متفاوتی برای کنترل سرعت این موتورها معرفی شده است. در این پایان نامه دو روش کنترل برداری و کنترل گام به گام به عقب برای کنترل سرعت روتور، گشتاور و شار مورد مطالعه قرار گرفته است. مبدل ماتریسی برای تغذیه موتور القایی، که ولتاژ مرجع مبدل با کنترل کننده های فوق محاسبه شده، استفاده شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط عدم تعادل ولتاژ ورودی برای اثبات میزان کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است.