Mengapa / kapan konversi AC-DC-AC lebih unggul daripada konversi AC-AC langsung?

Saat ini saya sedang mempelajari tenaga angin dan elektronik daya yang digunakan untuk itu. Dalam tenaga angin generator digerakkan oleh angin, sehingga daya yang dihasilkan adalah frekuensi dan amplitudo yang sangat bervariasi. Jaringan listrik, pada gilirannya, memiliki persyaratan ketat untuk daya input dalam hal frekuensi, pergeseran fas dan bentuk sinusoidal. Untuk alasan ini, konverter daya saat ini digunakan secara rutin dalam tenaga angin.

Cara utama untuk mendapatkan daya ke jaringan adalah dengan menggunakan konverter AC-DC diikuti oleh konverter DC-DC dan konverter DC-AC. Ini tampaknya agak rumit daripada menggunakan konverter AC-AC langsung tunggal. Mengapa konversi tidak langsung melalui rute "di antara" DC lebih disukai?

(Ini sebenarnya adalah repost dari Teknik , karena saya baru tahu kemudian bahwa ada Teknik Listrik non-beta yang lebih aktif.)

Ada jenis konverter yang dapat melakukan ini: konverter matriks.

Secara teori dapat mengambil banyak fase dan menghasilkan banyak fase pada berbagai frekuensi. Ini juga memiliki manfaat tambahan karena tidak memerlukan pasif daya (secara teori), atau tidak ada kapasitor besar, tidak ada induktor besar.

Namun, ada dua aturan emas dengan konverter matriks

1. Jangan korsleting suplai
2. Jangan membuka sirkuit beban

Ini adalah poin # 2 yang membuat topologi tidak praktis karena kehilangan daya yang sederhana akan menyebabkan inverter meledak.

Ada varian dari konverter matriks yang disebut cycloconverter yang menggunakan thyristor dan tidak mengalami masalah yang sama dengan konverter matriks penuh. Namun, itu memiliki keterbatasan hanya mampu mensintesis frekuensi output sekitar 1/10 frekuensi input. Batasan ini baik untuk kelautan yang biasanya menggunakan pasokan listrik 400Hz sehingga menghasilkan 40Hz tidak terlalu membatasi untuk tenaga penggerak

Jadi mengapa AC-DC-AC bukannya AC-AC langsung ... Komplikasi dan keterbatasannya. Inverter enam saklar sangat fleksibel.

Ketika dua rute dimungkinkan, jarang ada jawaban yang bagus untuk mengapa satu rute tertentu dipilih. Ini sering merupakan kecelakaan sejarah, atau keuntungan satu atau yang lain tergantung pada industri lokal, atau komponen umum.

Ada semua rute elektronik langsung dari 3 fase AC pada satu frekuensi ke frekuensi lain, itu disebut Matrix Converter. Ini berisi 9 switch dalam matriks 3x3, untuk menghubungkan fase apa pun dengan yang lain. Dengan pengaturan waktu yang sesuai pada sakelar sakelar, dan filter input dan output yang sesuai, ia dapat menciptakan voltase keluaran yang serupa dengan input. Mereka menjadi semakin digunakan untuk drive motor.

Namun, saya bisa memikirkan banyak keuntungan menggunakan tautan DC perantara.

Konverter AC-DC dan DC-AC dibuat dalam jumlah besar, dalam ukuran besar untuk sambungan DC di mana transmisi jarak jauh merupakan faktornya. Ini akan mengarah pada skala ekonomi. Mereka lebih matang daripada konverter matriks, sehingga dengan perencanaan panjang yang terlibat dalam infrastruktur listrik lebih mungkin telah dipilih. Turbin angin cenderung dihubungkan dalam hop pendek ke hub sebelum dihubungkan ke saluran transmisi jarak jauh tunggal (sangat panjang dalam kasus lepas pantai). Lebih mudah untuk menyatukan daya pada tegangan menengah DC nominal, menyederhanakan kontrol. Lebih mudah tetap menggunakan DC untuk transmisi yang panjang.

Alasan untuk konversi AC-AC langsung adalah ukuran dan massa kumparan choke DC (atau array kapasitor). Anda tidak ingin memilikinya misalnya di dalam mobil atau pesawat kereta bawah tanah beroda karet. Dalam kereta beroda besi itu tergantung, karena lebih banyak massa berarti gesekan yang lebih baik.

Itu tidak berlaku untuk bangunan.

Anda tidak dapat menyimpan pada katup (transistor atau thyristor). Sebaliknya, konverter AC-AC cenderung memiliki lebih banyak katup (meskipun lebih kecil) daripada konverter AC-DC-AC. Konsep kontrol juga jauh lebih rumit.

AC-DC-AC konversi menang ketika Anda memiliki beberapa sumber AC yang berbeda untuk digabungkan menjadi output AC tunggal, (atau ketika Anda memiliki yang sebaliknya).

setiap generator asinkron menghasilkan suplai AC yang diperbaiki dan ditingkatkan ke tegangan bus DC, tegangan bus kemudian mengumpankan inverter terikat jaringan.

Salah satu keuntungan dari konversi AC-DC-AC adalah Anda dapat mengubah frekuensi AC. Ada juga kekuatan militer 400 Hz, yang dapat menghasilkan pengurangan ukuran yang cukup besar. Dalam kasus khusus saya, saya membutuhkan akses ke motor yang bekerja di dalam ruang vakum. Peralatan untuk NASA dan penggunaan militer tersedia yang memenuhi persyaratan kami, jadi kami memilih untuk menggunakan daya 400 Hz. Saya menyadari bahwa ini agak terspesialisasi, jadi mungkin tidak berlaku untuk Anda.