بررسی و شبیه سازی کاربرد مبدل ماتریسی برای کنترل مستقیم توان در ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه

با گسترش استفاده از انرژی باد و تولید برق بادی، توربین های بادی متصل به ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، به طور گسترده ای به کار گرفته می شوند. در ژنراتورهای القایی با تغذیه دوگانه، استاتور به طور مستقیم به شبکه قدرت وصل می شود، درحالیکه، رتور آن، از طریق مبدل الکترونیک- قدرت ac-ac، به شبکه اتصال می یابد. در میان انواع مبدلهای الکترونیک- قدرت ac-ac، ساختار تبدیل غیر مستقیم توان، مانندمبدل back-to-back، برای اتصال خروجی رتور به شبکه قدرت، به منظور تبدیل توان ac فرکانس پایین به توان ac با فرکانس نامی، به طور عمده ای به کار گرفته می شود. با این حال، مبدل های back-to-back، با توجه به تبدیل توان دومرحله ای،(ac-dc وdc-ac )، تلفات نسبتا بالایی دارند و همچنین، با توجه به وجود خازن لینک dc، حجم و وزن بالایی دارند. به منظور غلبه بر این مشکلات، استفاده از مبدلهای تبدیل مستقیم توان ac-ac، به خصوص مبدلهای ماتریسی، که می تواند به طور مستقیم و بدون نیاز به خازن لینک dc، توان ac را با هر فرکانسی به توان ac با فرکانس دیگر تبدیل کند، به عنوان یک مدل جایگزین برای مبدلهای ac-dc-ac رایج، مطرح می باشد. پروژه مذکور، با انگیزه ارائه روشی ساده، دقیق و کارآمد جهت کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، با استفاده از مبدل ماتریسی، ارائه شده است. به منظور استفاده از مبدل ماتریسی برای پیاده سازی روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه، روش های متفاوتی جهت انتخاب بردار ولتاژ مناسب، وجود دارد. هرکدام از این روش ها، به استراتژی سوئیچینگ متفاوتی منجر می شود که اثرات متفاوتی بر رفتارهای درایو ماشین، همچون فرکانس سوئیچینگ، دارند. بنابراین، قبل از انتخاب بردارهای ولتاژ و استراتژی سوئیچینگ متناسب با آنها، بررسی دقیق اثر هر بردار ولتاژ بر روی توان اکتیو و راکتیو ژنراتور القایی، لازم و ضروری به نظر می رسد. در این پروژه، پس از مرور مختصری بر اصول روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه و مبدل ماتریسی، معادلات مورد نیاز جهت بررسی اثر بردارهای ولتاژ بر روی تغییرات توان اکتیو و راکتیو،معرفی می شوند. سپس، با مقایسه بردارهای ولتاژ خروجی مبدل ماتریسی با بردارهای ولتاژ خروجی اینورتر دوسطحی و با استفاده از جدول سوئیچینگ استخراج شده برای روش کنترل مستقیم توان ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه با مبدل ac-dc-ac، جداول سوئیچینگ با درجه آزادی بیشتر، برای مبدل ماتریسی، استخراج می گردد. صحت جداول سوئیچینگ به دست آمده، با بررسی دقیق اثرگذاری بردارهای مبدل ماتریسی، بر تغییرات توان اکتیو و راکتیو، نشان داده خواهد شد. همچنین، با بررسی اثر بردارهای مبدل ماتریسی بر ضریب توان ورودی، جداول سوئیچینگ با دو هدف کنترل مستقیم توان و کنترل ضریب توان ورودی برای مبدل ماتریسی، استخراج خواهد شد. سپس، با بررسی های دقیق تر، نشان داده خواهد شد که مبدل ماتریسی، درجه آزادی های بیشتری را در اختیار خواهد گذاشت که از این درجه های آزادی، در جهت کاهش فرکانس سوئیچینگ، استفاده خواهد شد و جداول سوئیچینگ، با هدف کنترل مستقیم توان و کاهش فرکانس سوئیچینگ، برای مبدل ماتریسی، پیشنهاد داده خواهد شد. در پایان، نیز نتایج عملکرد مبدل ماتریسی در مقایسه با مبدل ac-dc-ac رایج، ارائه شده است.