convertidor de matriz dispersa

convertidor matricial

Es un dispositivo que convierte la entrada de CA en la salida de CA variable requerida sin ningún proceso de conversión intermedio, mientras que en el caso de un inversor, que convierte CA - CC - CA, se necesitan más componentes adicionales como rectificadores de diodos , filtros y circuitos de carga, pero no son necesarios en el caso de los convertidores matriciales.

La topología del convertidor de matriz dispersa se caracteriza por tener 15 transistores, 18 diodos y 7 potenciales de controlador aislados. En comparación con el convertidor de matriz directa, esta topología ofrece una funcionalidad idéntica, pero con un número reducido de interruptores de potencia y la opción de emplear un esquema de conmutación de corriente de enlace de CC cero mejorado, lo que reduce la complejidad del control y aumenta la seguridad y la fiabilidad.

Las características de la topología del convertidor de matriz muy dispersa son 12 transistores, 30 diodos y 10 potenciales de controlador aislados. No presenta limitaciones de funcionalidad en comparación con el convertidor de matriz directa y el convertidor de matriz dispersa. En comparación con el convertidor de matriz dispersa, tiene menos transistores, pero mayores pérdidas por conducción debido al mayor número de diodos en las rutas de conducción.

Las características de la topología del convertidor de matriz ultra dispersa son 9 transistores, 18 diodos y 7 potenciales de controlador aislados. La limitación significativa de esta topología de convertidor en comparación con el convertidor de matriz dispersa es la restricción de su desplazamiento de fase máximo entre la tensión de entrada y la corriente de entrada, que está limitado a ± 30°.

Este es un esquema de conmutación, representado en la Fig. 4. Para un estado de conmutación dado de la etapa de entrada del rectificador , la conmutación de la etapa de salida del inversor debe realizarse de manera idéntica a la conmutación de un convertidor de enlace de CC de voltaje convencional. La estructura básica de las ramas del puente de conmutación del convertidor de matriz dispersa se muestra en la Fig. 4(a). La secuencia de conmutación para cambiar la conexión del bus de voltaje de enlace de CC positivo p de la entrada a a la entrada b se muestra en la Fig. 4(b) y la Fig. 4(c). En la Fig. 4(b) se asume una conmutación independiente de la corriente con uab > 0. En la Fig. 4(c) se asume una conmutación independiente del voltaje con i > 0.

Es necesario implementar un tiempo muerto entre el apagado y el encendido de los transistores de potencia de una rama del puente para evitar un cortocircuito en la tensión del enlace de CC. Para cambiar el estado de conmutación de la etapa de entrada del rectificador del convertidor de matriz dispersa para un estado de conmutación del inversor dado, se debe asegurar que no exista una conexión bidireccional entre dos líneas de entrada cualesquiera. Esto garantiza que no se produzca un cortocircuito en la tensión de línea a línea de entrada. Además, debe proporcionarse continuamente una ruta de corriente. Por lo tanto, se pueden emplear esquemas de conmutación de múltiples pasos, utilizando conmutación independiente de la tensión e independiente de la corriente, como se conoce para el convertidor de matriz directa convencional ^{[ 7 ]} .

La desventaja de la conmutación en múltiples etapas descrita anteriormente radica en su complejidad. Los convertidores matriciales indirectos, como el convertidor matricial disperso, ofrecen un grado de libertad de control que no está disponible en el convertidor matricial directo convencional. Esto permite simplificar el complejo problema de conmutación. Se ha propuesto ^{[ 8 ]} conmutar la etapa inversora a un estado de libre circulación y, posteriormente, conmutar la etapa rectificadora con una corriente de enlace de CC nula. Esto se muestra en la figura 5.

La figura 5(a) muestra el control de los transistores de potencia en una rama del convertidor de matriz dispersa. La figura 5(b) muestra la secuencia de estados de conmutación, donde s0; s7 = 1 indica el funcionamiento en modo de rueda libre de la etapa inversora. Además, se muestra la corriente del enlace de CC i.

El esquema de conmutación con corriente de enlace de CC cero ofrece la ventaja adicional de reducir las pérdidas de conmutación de la etapa de entrada. Solo hay que asegurarse de que no se produzca una superposición de los intervalos de activación de los transistores de potencia en una mitad del puente, ya que esto provocaría un cortocircuito en la tensión de línea a línea de entrada.

La figura 6 muestra la formación de la tensión del enlace de CC u y la corriente del enlace de CC i dentro de un período de conmutación. Además, muestra como ejemplo las funciones de conmutación de la etapa rectificadora e inversora para${\displaystyle \phi _{1}}$en intervalo${\displaystyle (0...\pi /6)}$y${\displaystyle \phi _{2}}$en intervalo${\displaystyle (0...\pi /6)}$La conmutación de la etapa de entrada se produce con una corriente de enlace de CC nula. La corriente de enlace de CC tiene un valor promedio constante.${\displaystyle {\bar {i}}}$dentro${\displaystyle \tau _{ac}}$y${\displaystyle \tau _{ab}}$Las funciones de estado de conmutación se dan como${\displaystyle s_{A},s_{B}}$, y${\displaystyle s_{C}}$. La ondulación de frecuencia de conmutación de${\displaystyle u_{ac},u_{ab},i_{A}}$y${\displaystyle i_{C}}$está descuidado.