اینورتر منبع امپدانسی ( Z-source Inverter) چیست؟

اینورتر منبع امپدانسی

اینورتر منبع امپدانسی


مقدمه :

اینورترهای ولتاژ و منبع جریان(VSI و CSI) دارای طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی مانند استفاده از آنها در منابع تغذیه ویژه ، وسایل نقلیه الکتریکی ترکیبی(هیبریدی) ، سیستم های توزیع برق و موارد دیگر هستند.با این حال آنها به دلیل افزایش نیازها و انتظاراتی مانند مسائل قابلیت اطمینان و دامنه ولتاژ محدود ، محدودیت های بسیاری دارند.علاوه بر این ، آنها می توانند به صورت همزمان به عنوان اینورتر کاهنده یا افزایش دهنده رفتار کنند.منابع انرژی تجدید پذیر مانند مزارع بادی فراساحلی یا سلول های فتوولتائیک به یک سیستم مبدل ولتاژ DC به ولتاژ AC نیاز دارند.

همچنین بخوانید : جزوه الکترونیک قدرت2 دکتر عباس زاده 

در سیستم های مبدل سنتی از ترانسفورماتورها برای افزایش ولتاژ خروجی استفاده می شد که برای اجرای ترانسفورماتور خط هزینه بالایی لازم است.علاوه بر این ، باعث ایجاد آلودگی صوتی و گسترش ابعاد فوق العاده ای می شود. ترانسفورماتورها را می توان با اینورتر منبع ولتاژ یا جریان جایگزین کرد.
شبكه امپدانسي قابليت افزايندگي و كاهندگي ولتاژ را ايجاد مي كند كه اين قابليت در اينورترهاي منبع ولتاژ و منبع جريان معمولي وجود ندارد.برای غلبه بر موارد ذکر شده ، توپولوژی جدیدی به نام اینورتر منبع امپدانسی یا  Z-SOURCE توسط F. Z. Peng در سال 2012 پیشنهاد شد.

اینورتر منبع امپدانسی یا Z SOURCE دارای یک شبکه امپدانس ، خازن ها و سلف های منحصر به فرد است و برای اتصال منبع تغذیه با مدار اصلی اینورتر به شکل X متصل شده است همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

همچنین بخوانید : ولتاژ مد مشترک در اینورتر چیست؟ 

ساختار پایه ی اینورتر منبع امپدانسی

ساختار پایه ی اینورتر منبع امپدانسی

شبکه منبع امپدانس ترکیبی از حداقل دو عنصر ذخیره انرژی خطی یعنی L و C است. برای بهبود عملکرد مدار ، پیکربندی های مختلف شبکه با افزودن عناصر غیرخطی مانند دیودها یا سوئیچ ها به شبکه امپدانس امکان پذیر هستند.برای مدار بالا ضریب افزایش ولتاژ خروجی شبکه امپدانسی نسبت به ورودی آن به صورت فرمول زیر تعریف میشود :

فرمول منبع امپدانسی

که در فرمول بالا ، D زمان وظیفه یا دیوتی سایکل و  مدت زمان اتصال کوتاه شدن خروجی این شبکه امپدانسی است.همچنین ضریب مدولاسیون این اینورتر برابر است با :

M ≤ 1− D

M نسبت دامنه شکل موج مدولاسیون به شکل موج حامل است.مفهوم منبع امپدانسی می تواند برای همه مبدل های الکترونیک قدرت اعمال شود. علاوه بر این ، آنها را می توان به توپولوژی های دو سطح و چند سطحی یا اینورترهای ایزوله و غیر جدا تقسیم کرد.

همچنین بخوانید : شبیه سازی اینورتر 21 سطحی mmc در متلب

عملکرد اینورتر Z-source توسط مدولاسیون پهنای پالس چندگانه کنترل می شود. خروجی اینورتر Z-source بوسیله مدولاسیون پهنای پالسی ؛ که بوسیله مقایسه با یک سیگنال موج مثلثی با یک مرجع DC قابل تنظیم تولید می شود ؛ کنترل می شود و بنابراین، سیکل وظیفه پالس کلیدزنی برای ایجاد تبدیل مورد نیاز می تواند تغییر کند. یک دسته مدولاسیون پهنای پالس برای کنترل کلید همچنانکه در شکل زیر نشان داده شده است تولید می گردد.

مدولاسیون پهنای پالس چند گانه

مدولاسیون پهنای پالس چند گانه

وضعیت های سوئیچ زنی اینورتر منبع امپدانسی :

اینورتر منبع امپدانسی Z دارای طیف گسترده ای از ولتاژ (بین 0 تا بینهایت) است به دلیل ویژگی های منحصر به فرد قابلیت افزایش و کاهش. دو حالت کاری اینورتر منبع امپدانسی را در شکل زیر میتوانید مشاهده کنید که به ترتیب عبارت است از وضعیت اتصال کوتاه shoot through و وضعیت فعال :

وضعیت اتصال کوتاه و فعال

وضعیت اتصال کوتاه و فعال

در طول وضعیت اتصال کوتاه shoot through ، پایانه های خروجی شبکه امپدانسی توسط سوئیچ کوتاه می شوند که سبب میشود دیود در وضعیت بایاس معکوس قرار گیرد.در وضعیت دوم یعنی وضعیت فعال ، انرژی ذخیره شده سلف و خازن به بار منتقل می شود.

همچنین بخوانید : جزوه آزمایشگاه الکترونیک صنعتی 

برخی از مهم ترین کاربرد های اینورتر منبع امپدانسی : 

1.درایو های سرعت متغیر 

درایو موتور سرعت متغیر

درایو موتور سرعت متغیر

2.اتصال به توربین بادی مغناطیس دائم

توربین بادی متصل به شبکه امپدانسی

توربین بادی متصل به شبکه امپدانسی

3.خودرو های الکتریکی هیبریدی

4.سلول های خورشیدی

کاربرد شبکه امپدانسی در سلول های خورشیدی

کاربرد شبکه امپدانسی در سلول های خورشیدی

آموزش ها

Z SOURCEاینورترشبکه منبع امپدانسیمنبع امپدانسیمنبع ولتاژ

دیدگاهتان را بنویسید