ارايه ساختار جديد براي DVRها بر پايه مبدل هاي مستقيم

Dynamic Voltage Restorer Based on Matrix Converters

چكيده: در اين مقاله، ساختار جديدي براي DVRها ارايه مي‌شود. ساختار پيشنهادي مبتني بر مبدل‌هاي ماتريسي است. مبدل‌هاي ماتريسي مي‌توانند تبديل ac-ac را بدون نياز به لينك dc انجام دهند. بنابراين استفاده از اين مبدل‌ها، راه حل مناسبي براي حذف لينك dc موجود در ساختارهاي كلاسيك DVRها مي‌باشد. در ساختار پيشنهادي، از سه مبدل ماتريسي مستقل سه فاز به تك فاز ساخته شده با 6 يا 8 كليد دو طرفه، استفاده شده است. با انتخاب 6 يا 8 كليد قدرت براي مبدل‌هاي ماتريسي، محدوده جبران‌سازي DVR تغيير پيدا مي‌كند. به دليل استقلال در عمل‌كرد مبدل‌هاي ماتريسي به‏كار برده شده، DVR پيشنهادي مي‌تواند براي جبران كم‌بود و بيش‌بود ولتاژ هم در حالت متعادل و هم در حالت نامتعادل به‏كار رود. به دليل اين كه ساختار پيشنهادي DVR مبتني بر مبدل‌هاي ماتريسي است و با توجه به اين كه در مبدل‌هاي ماتريسي لينك dc وجود ندارد، سرعت پاسخ‌دهي DVR افزايش و اندازه فيزيكي آن كاهش مي‌يابد. ضمناً به دليل عدم وجود لينك dc، امكان ارايه DVR پيشنهادي به صورت يك بسته فراهم مي‌شود. يكي از مهم‌ترين مشخصه‌هاي DVR پيشنهادي توانايي براي بازيابي ولتاژ در سيستم‌هايي با اعوجاج ولتاژ شديد است. توجه به اين نكته نيز ضروري است كه به دليل حذف لينك dc در ساختار پيشنهادي و تامين انرژي به صورت مستقيم از شبكه، امكان جبران اغتشاشات ولتاژ دايمي فراهم مي‌شود. نتايج آزمايشگاهي و شبيه‌سازي در محيط PSCAD/EMTDC توانايي‌هاي DVR پيشنهادي را اثبات مي‌كند.

Abstract: In this paper, a new topology based on matrix converter (MC) is proposed for dynamic voltage restorer (DVR). Matrix converters convert ac to ac with no dc link. So, using this type of converters is an acceptable way to eliminate dc link in conventional DVRs. Three independent three-phase to single-phase MCs with 6 or 8 bi-directional power switches are used in the proposed topology. The range of the DVR’s correct operation varies selecting 6 or 8 number of bi-directional power switches in matrix converters. As a result, the proposed DVR structure can be used to restore load voltage in both balanced and unbalanced voltage sag and swell conditions. Due to the fact that the proposed topology is based on matrix converters and considering that the matrix converters do not have dc link, the speed of the proposed DVR increases and in return decreases the size of DVR, due to the dc link elimination. The proposed DVR can be presented as a package. Also, one of the most important capabilities of the proposed DVR is the voltage restoring in extremely distorted networks. It is worth noting that the proposed topology would not face any problem in long time compensation due to the fact that it provides the required energy directly through the grid. The experimental results as well as simulation results in PSCAD/EMTDC environment show the capabilities of the proposed topology.