วงจรแปลงผันไฟฟ้ากระแสสลับโดยตรงหนึ่งเฟสที่ปราศจากวงจรเชื่อมโยงไฟฟ้ากระแสตรง ที่ทดสอบกับภาระแบบพาสซีฟ
บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอวงจรเอซี-เอซี เมตริกซ์คอนเวอร์เตอร์หนึ่งเฟสที่มีการแปลงผันพลังงานไฟฟ้าเพียงขั้นตอนเดียวโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับหนึ่งเฟสที่ไม่มีส่วนเชื่อมโยงไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งจะแปลงผันไฟฟ้ากระแสสลับด้านเข้าหนึ่งเฟสที่ความถี่และขนาดคงที่ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับด้านออกหนึ่งเฟสที่สามารถปรับได้ทั้งความถี่และขนาดแรงดันไฟฟ้าด้านออกด้วยสัญญาณพีดับเบิ้ลยูเอ็มแบบไซนูซอยดอล (SPWM) ที่ใช้ในการควบคุมการทำงานของสวิตช์สองทิศทางที่ใช้ในการตัดต่อไฟฟ้ากระแสสลับด้านเข้า ซึ่งสามารถปรับอัตราการม็อดดูเลตได้จาก 0-1.0 จากการทดสอบกับภาระแบบพาสซีฟด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink โดยวัดรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าทางด้านเข้าและด้านออกของวงจร วิเคราะห์หาค่าฮาร์มอนิก และค่าความผิดเพี้ยนของสัญญาณรวมทั้งหมด (Total Harmonic Distortion: THD) ของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าทางด้านเข้าและด้านออก ผลการจำลองที่ได้สอดคล้องกับผลการวัดเป็นอย่างดี
References
Gyugyi, L. and Pelly, B.R., 1976, Static Power Frequency Changers: Theory, Performance, and Application, John Wiley & Sons, New York, p. 495.
Pelly, B.R., 1971, Thyristor Phase-Controlled Converters and Cyclo-converters, New York, Wiley, p. 434.
Alesina, A. and Venturini, M., 1981, “Solid-State Power Conversion: A Fourier Analysis Approach to Generalize Transfer Synthesis,” IEEE Transactions on Circuit and Systems, CAS-28 (4), pp. 319-330.
Ziogas, P.D., Khan, S.I. and Rashid, M.H., 1985, “Some Improve Forced Commutated Cyclo-converter Structures,” IEEE Transactions on Industry Application, IA-21, pp. 1242-1253.
Alesina, A. and Venturini, M., 1989, “Analysis and Design of Optimum-Amplitude Nine-Switch Direct AC-AC Converters,” IEEE Transaction on Power Electronics, 4 (1), pp. 101-112.
Zuckerberger, A., Weinstock, D. and Alexandrovitz, A., 1997, “Single-phase Matrix Converter,” IEE Proceedings Electric Power Applications, 144 (4), pp. 235-240.
Ziogas, P.D., Khan, S.I. and Rashid, M.H., 1986, “Analysis and Design of Forced Commutated Cyclo-converter Structures with Improved Transfer Characteristics,” IEEE Transactions on Industry Application, IE-33 (3).
Idris, Z., Hamzah, M.K. and Saidon, M.F., 2006, “Implementation of Single-Phase Matrix Converter as a Direct AC-AC Converter with Commutation Strategies,” IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference 2006 (IEEE PESC’06), 18-22 June 2006, Jeju, Korea, pp. 2240-2246.
Nguyen-Quang, N., Stone, D.A., Bingham, C.M. and Foster, M.P., 2006, “Single-Phase Matrix Converter for Radio Frequency Induction Heating,” International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, 2006 (SPEEDAM 2006), 23-26 May 2006, Taormina, Italy, pp. S18-28–S18-32.
Ljusev, P. and Andersen, M.A.E., 2005, “Safe-commutation Principle for Direct Single-Phase AC-AC Converters for Use in Audio Power Amplification,” Proceeding on Nordic Workshop on Power and Industrial Electronics, 1 July 2005, Norwegian University Science, Trondheim, Norway, 6 p.
Ziogas, P.D., Khan, S.I. and Rashid, M.H., 1985, “Some Improve Forced Commutated Cycloconverter Structures,” IEEE Transaction on Industry Applications, IA-21 (5), pp. 1242-1253.
Hothongkham, V., 2002, Analysis and Design of Three-Phase AC-AC Matrix Converter, Master of Engineering Thesis, Electrical Engineering Program, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, 220 p. (In Thai)
Tabone, M., Staines, C.S. and Cilia, J., 2004, “Low Cost Three-Phase to Single-Phase Matrix Converter,” IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 8-10 December 2004, Hammamet, Tunisia, pp. 474-479.
Hosseini, S.H. and Babaei, E., 2001, “A New Generalized Direct Matrix Converter,” IEEE International Symposium of Industrial Electronics, 12-16 June 2001, Pusan, Korea (South), Vol. 2, pp. 1071-1076.
Yang, X., Lei, H., Cao, Y. and Gong, Y., 2002, “Realization of Matrix Electric Power Conversion with Practicality,” Proceeding of the Power Conversion Conference-Osaka 2002 (PCC-Osaka 2002), 2-5 April 2002, pp. 1182-1187.
Khoei, A. and Yuvarajan, S., 1988, “Single-Phase AC-AC Converter Using Power MOSFET’s,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, 35 (3), pp. 442-443.
Khoei, A. and Yuvarajan, S., 1989, “Steady State Performance of a Single-Phase Induction Motor Fed by a Direct AC-AC Converter,” Conference Record of the IEEE Industry Applications Society Annual Meeting (IAS), 1-5 October 1989, San Diego, CA, USA
Kumar, A. and Thakura, P.R., 2014, “Hardware Development and Implementation of Single Phase Matrix Converter as a Cyclo-converter and as an Inverter,” 2014 IEEE 6th India International conference on Power Electronics (IICPE), 8-10 December 2014, Kurukshetra, India.
Raja, M.K., Vijayakumar, K. and Kannan, S., 2014, “Matrix Converter Based Solar Photo Valtaic System for Reactive Power Compensation using Sinusoidal Pulse Width Modulation,” 2014 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC), 18-20 December 2014, Coimbatore, India.
Zargar, A. and Barakati, M.S., 2015, “A New Dynamic Voltage Restorer Structure Based on Three-Phase to Single-Phase AC/AC Matrix Converter,” The 20th Iranian Electrical Power Distribution Conference (EPDC2015), 28-29 April 2015, Zahedan, Iran
Pittermann, M., Drabek, P. and Bednar, B., 2015, “Single-Phase High-Voltage Matrix Converter for Traction Drive with Medium Frequency Transformer,” 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2015), 9-12 November 2015, Yokohama, Japan.
Takaoka, N. and Itoh, J., 2015, “Battery Energy Storage System with Isolated Single-phase Matrix Converter using Center-tapped Transformer for Power Decoupling Capability,” 4th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), 22-25 November 2015, Palermo, Italy,
Buticchi, G., Barater, D., Cocari, C. and Franceschini, G., 2016, “Single-phase Series Active Power Filter with Transformer-coupled Matrix Converter,” IET Power Electronics, 9 (6), pp. 1279-1289.
Rivera, M., Rojas, S., Wheeler, P. and Rodiguez, J., 2016, “A Predictive Control Strategy for a Single-Phase AC-AC Converter,” 7th Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference (PEDSTC 2016), 16-18 February 2016, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
Dalai, S.K. and Dash, D.K., 2017, “Analysis of Single-phase Matrix Converter with Regenerative Capabilities of Single-Phase induction Motor,” 2017 International Conference on Smart Technologies for Smart Nation (Smart Techcon), 17-19 August 2017, Bangalore, India.
Nayak, B., Misra, B. and Mishra, R., 2017, “Performance Improvement of Single-Phase Matrix Converter using Band Pass Filter for Induction Heating,” 2017 2nd International Conference on Communication Systems, Computing and IT Applications (CSCITA), 7-8 April 2017, Mumbai, India.
Moghaddami, M. and Sarwat, A.I., 2018, “Single-Phase Soft-Switched AC-AC Matrix Converter with Power Controller for Bidirectional Inductive Power Transfer Systems,” IEEE Transactions on Industry Applications, 54 (4).
Pirincci, N. and Orhan, A., 2019, “A New Approach for a Single-Phase Matrix Converter Operating as Frequency Changer,” The 4th International Conference on Power Electronics and their Applications (ICPEA), 25-27 September 2019, Elazig, Turkey.
Guan, L., Wang, Z., Lui, P. and Wu, J., 2019, “A Three-Phase to Single-Phase Matrix Converter for Bidirectional Wireless Power Transfer System,” IECON2019-45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 14-17 October 2019, Lisbon, Portugal.
Boydak, M., Orhan, A. and Caliskan, A., 2020, “Using Buck-Boost Rectifier with Single-Phase Matrix Converter to Reduce Switch Count Operation,” 7th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, 14-16 April 2020, Antalya, Turkey.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2023 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science and Engineering Connect ในทุกรูปแบบ รวมถึงข้อความ สมการ สูตร ตาราง ภาพ ตลอดจนภาพประกอบในรูปแบบอื่นใด เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี การนำเนื้อหา ไม่ว่าจะในรูปแบบใด ของบทความไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ต้องได้รับอนุญาตจากบรรณาธิการวารสารอย่างเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนเท่านั้น
