Z-lähdemuuntaja - Z-source inverter

Z-lähde invertteri on eräänlainen invertteri , piiri, joka muuntaa tasavirtaa että vaihtovirtaa . Se toimii buck-boost-invertterinä käyttämättä DC-DC-muunninsiltaa ainutlaatuisen piiritopologiansa ansiosta.

Impedanssi (Z-) Lähdeverkot tarjoavat tehokkaan keinon virran muuntamiseen lähteen ja kuorman välillä monenlaisissa sähkömuunnossovelluksissa (dc – dc, dc – ac, ac – dc, ac– ac) [3], [4 ]. Z-lähteisiin liittyvä tutkimus on kasvanut nopeasti siitä lähtien, kun professori FZ Peng ehdotti sitä vuonna 2002. Prof. PC Loh ja prof. Vilathgamuwa [10] ehdottivat kattavaa pulssinleveyden modulointijärjestelmää Z-lähdemuuntajille. Muunnosten ja uusien Z-lähdetopologioiden määrä on kasvanut räjähdysmäisesti. Viime aikoina on ehdotettu myös impedanssiverkkojen parantamista ottamalla käyttöön kytkettyjä magneetteja, jotta saavutettaisiin vieläkin suurempi jännitteen tehostaminen samalla kun käytetään lyhyempää läpimenoaikaa [6]. Niihin kuuluvat Γ-lähde, T-lähde, trans-Zsource, TZ-lähde, LCCT-Z-lähde (tohtori Marek Adamowicz ehdotti vuonna 2011 ja hyödyntää suurtaajuusmuuntajaa, joka on kytketty sarjaan kahdella tasavirtaa estävällä kondensaattorilla) [ 16], suurtaajuusmuuntajan eristämät ja Y-lähteen [5] verkot. Niistä Y-lähdeverkko (tohtori Yam P. Siwakotin ehdottama vuosi 2013) on monipuolisempi ja sitä voidaan itse asiassa pitää yleisenä verkkona, josta Γ-lähde, T-lähde ja trans-Z- lähdeverkot on johdettu [6]. Tämän verkon suhteettomat ominaisuudet avaavat tutkijoille ja insinööreille uuden horisontin tutkia, laajentaa ja muokata virtapiiriä monenlaisille virranmuuntosovelluksille.

Taajuusmuuttajien tyypit

Taajuusmuuttajat voidaan luokitella niiden rakenteen mukaan:

1. Yksivaiheinen invertteri:

Tämän tyyppinen invertteri koostuu kahdesta jalasta tai kahdesta navasta. (Napa on kahden kytkimen kytkentä, jossa toisen lähde ja toisen viemäri on kytketty ja tämä yhteinen piste poistetaan.)

2. Kolmivaiheinen invertteri:

Tämän tyyppinen invertteri koostuu kolmesta jalasta tai pylväästä tai neljästä jalasta (kolme jalkaa vaiheille ja yksi neutraalille).

Mutta invertterit luokitellaan myös tulolähteen tyypin perusteella. Ja he ovat,

1. Jännitelähde-invertteri (VSI)

Tämän tyyppisessä taajuusmuuttajassa vakiojännitelähde toimii tulona invertterisillalle . Jatkuva jännite lähde saadaan kytkemällä suuri kondensaattori poikki DC-lähde.

2. Virtalähde-invertteri (CSI)

Tämän tyyppinen invertteri, jatkuva virta lähde toimii tulona vaihtosuuntaajan sillan. Vakio nykyinen lähde on saatu liittämällä suuri IC sarjaan DC-lähde.

Haitat

Tyypillisillä inverttereillä (VSI ja CSI) on vain vähän haittoja. Ne on lueteltu

• Käyttäydy vain boost- tai buck-toiminnossa. Siten saavutettava lähtöjännitealue on rajoitettu, joko pienempi tai suurempi kuin tulojännite.
• Haavoittuu EMI-melulle ja laitteet vahingoittuvat joko avoimissa tai oikosulkuolosuhteissa.
• DC-DC-tehonmuuntimen ja invertterin yhdistetyllä järjestelmällä on heikompi luotettavuus.
• VSI: n ja CSI: n pääkytkinlaitetta ei voi vaihtaa keskenään.

ZSI: n edut

Z-lähdemuuntajan edut on lueteltu seuraavasti,

• Lähde voi olla joko jännitelähde tai virtalähde. ZSI: n tasavirtalähde voi olla joko akku, diodien tasasuuntaaja tai tyristorimuunnin, polttokennopino tai näiden yhdistelmä.
• ZSI: n pääpiiri voi olla joko perinteinen VSI tai perinteinen CSI.
• Toimii buck-boost-invertterinä.
• ZSC: n kuorma voi olla joko induktiivinen tai kapasitiivinen tai jokin muu Z-lähde ntwrk.

Sovellukset

1. Uusiutuvat energianlähteet
2. Sähköajoneuvot
3. Moottorikäytöt

Viitteet

[1]. M Rashidin 'Power Electronics'.

[2]. Fang Z. Peng, “Z-source inverter”, julkaisussa IEEE Transactions on Industry Applications, voi. 39, ei. 2, maaliskuu / huhtikuu 2003, s. 504–510.

[3]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh ja GE Town, "Impedanssin lähdeverkko sähköenergian muuntamiseksi - osa I: Topologinen katsaus" IEEE Trans. julkaisussa Power Electron., voi. 30, ei. 2, s. 699–716, helmikuu 2015.

[4]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh, GE Town ja S. Yang, "Impedanssin lähdeverkko sähköenergian muuntamiseksi - osa II: Katsaus ohjaus- ja modulaatiotekniikoihin" IEEE Trans. julkaisussa Power Electron., voi. 30, ei. 4, s. 1887–1905, huhtikuu 2015.

[5]. Yam P. Siwakoti, PC Loh, F. Blaabjerg ja GE Town, "Y-source Impedance Network", IEEE Trans. Tehoelektroni. (Kirje), voi. 29, ei. 7, s. 3250–3254, heinäkuu 2014.

[6]. Yam P. Siwakoti, F. Blaabjerg ja PC Loh, ”New Magnetically Coupled Impedance (Z-) Source Networks”, IEEE Trans. Power Electron., DOI: 10.1109 / TPEL.2015.2459233, kesäkuu 2015.

[7]. A. Florescu, O. Stocklosa, M. Teodorescu, C. Radoi, DA Stoichescu ja S. Rosu, "Z-lähde-invertterin edut, rajoitukset ja haitat", IEEE Semiconductor Conference (CAS), voi. 2, 13. lokakuuta 2010, s.483–486.

[8]. Miaosen Shen, Alan Joseph, Jin Wang, Fang Z. Peng ja Donald J. Adams, "Vertailu perinteisiin taajuusmuuttajiin ja Z-lähdeinverttereihin", IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC), nro. 36, 16. kesäkuuta 2005, s. 1692–1698.

[9]. Miaosen Shen ja Fang Z. Peng, "Pienellä induktanssilla varustetun Z-lähdemuuntajan toimintatilat ja ominaisuudet", IEEE Industry Applications -konferenssissa, 2005, no. 2, 2.-6. Lokakuuta 2005, s. 1253–1260.

[10] Poh Chiang Loh, D. Mahinda Vilathgamuwa, Yue Sen Lai Geok Tin Chua ja Yunwei Li, "Z-lähde-invertterien pulssinleveyden modulointi", IEEE Industry Applications Conference, voi. 1, ei. 39, 3. – 7. Lokakuuta 2004, s. 148–155.

[11]. Shajith Ali, U. ja Kamaraj, V., "Uusi avaruusvektori PWM Z-lähde-invertterille", IEEE: n kansainvälisessä sähköenergiajärjestelmien konferenssissa (ICEES), 2011, s. 82–85.

[12]. Jingbo Liu, Jiangang Hu ja Longya Xu, "Z-lähdemuuntajan dynaaminen mallintaminen ja analysointi - AC-piensignaalimallin johtaminen ja suunnitteluun perustuva analyysi" julkaisussa IEEE Transactions on Power Electronics, voi. 22, ei. 5. syyskuuta 2007, s. 1786–1796.

[13]. Meera Murali, N. Gopalakrishnan, VN Pande, “Z-Sourced Unified Power Flow Controller”, 6. IET: n kansainvälisessä sähköelektroniikkaa, koneita ja taajuusmuuttajia käsittelevässä konferenssissa, 2012, s. 1–7.

[14]. Xinping Ding, Zhaoming Qian, Shuitao Yang, Bin Cui ja Fang Z Peng, "Katsaus yksivaiheisiin verkkoon kytkettyihin inverttereihin aurinkosähkömoduuleille" julkaisussa IEEE Transactions on Industry Applications, voi. 41, ei. 5, syys-lokakuu 2005, s. 2327–2332.

[15]. Mostafa Mosa; Haitham Abu-Rub; Jose Rodriguez, "Korkean suorituskyvyn ennakoiva ohjaus sovellettuna kolmivaiheiseen verkkoon kytkettyyn Quasi-Z-Source Inverteriin", IEEE Industrial Electronics Societyssä, (IECON 2013), s. 5812–5817, 10. – 13. Marraskuuta 2013.

[16]. Marek Adamowicz, "LCCT-Z-source inverters", 10. kansainvälisessä ympäristö- ja sähkötekniikan konferenssissa (EEEIC), 2011.

[17]. Mostafa Mosa, Robert S.Balog ja Haitham Abu-Rub, "High-Performance Predictive Control of Quasi-Impedance Source Inverter", julkaisussa IEEE Transactions on Power Electronics, voi. 32, ei. 4, s.3251-3262, huhtikuu 2017.