Pourquoi / quand la conversion AC-DC-AC est-elle supérieure à la conversion AC-AC directe?

J'étudie actuellement l'énergie éolienne et l'électronique de puissance utilisée pour cela. Dans l'énergie éolienne, un générateur est entraîné par le vent, donc la puissance résultante est de fréquence et d'amplitude très variables. Le réseau électrique, à son tour, a des exigences strictes pour la puissance d'entrée en termes de fréquence, de déphasage et de forme sinusoïdale. Pour cette raison, les convertisseurs de puissance sont aujourd'hui couramment utilisés dans l'éolien.

Le moyen prédominant pour alimenter le réseau est d'utiliser un convertisseur AC-DC suivi d'un convertisseur DC-DC et d'un convertisseur DC-AC. Cela semble plutôt compliqué au lieu d'utiliser un seul convertisseur AC-AC direct. Pourquoi la conversion indirecte via la route DC "intermédiaire" est-elle préférable?

(Il s'agit en fait d'une rediffusion de l'ingénierie , car je n'ai découvert que plus tard qu'il existe une ingénierie électrique non bêta plus active, adaptée par thème.)

Il existe un type de convertisseur qui peut le faire: le convertisseur matriciel.

En théorie, il peut prendre de nombreuses phases et produire de nombreuses phases à une gamme de fréquences assez large. Il a également l'avantage supplémentaire de ne pas avoir besoin de passifs de puissance (en théorie), ni de gros condensateur, ni de grandes inductances.

Cependant, il existe deux règles d'or avec les convertisseurs matriciels

1. Tu ne court-circuitez pas l'alimentation
2. Tu ne dois pas ouvrir la charge en circuit ouvert

C'est le point n ° 2 qui rend la topologie impraticable car une simple perte de puissance fera exploser l'onduleur.

Il existe une variante du convertisseur matriciel appelée cycloconvertisseur qui utilise des thyristors et ne souffre pas des mêmes problèmes qu'un convertisseur matriciel complet. Cependant, il a une limitation de pouvoir seulement synthétiser une fréquence de sortie autour de 1 / 10ème de la fréquence d'entrée. Cette limitation convient aux marins qui utilisent généralement des alimentations électriques à 400 Hz, donc la génération de 40 Hz n'est pas trop limitative pour la propulsion

Alors pourquoi AC-DC-AC au lieu de AC-AC direct ... Les complications et les limites. Un onduleur à six commutateurs est extrêmement polyvalent.

Lorsque deux itinéraires sont possibles, il y a rarement une bonne réponse pour savoir pourquoi un itinéraire particulier a été choisi. Ce sont souvent des accidents de l'histoire, ou des avantages pour l'un ou l'autre selon les industries locales, ou des composants communs.

Il y a une route entièrement électronique directement à partir de CA triphasé à une fréquence à l'autre, elle s'appelle un convertisseur matriciel. Il contient 9 commutateurs dans une matrice 3x3, pour connecter n'importe quelle phase à une autre. Avec une synchronisation appropriée des instants de commutation et des filtres d'entrée et de sortie appropriés, il peut créer une tension de sortie similaire à l'entrée. Ils sont de plus en plus utilisés pour les entraînements à moteur.

Cependant, je peux penser à de nombreux avantages à utiliser un lien DC intermédiaire.

Les convertisseurs AC-DC et DC-AC sont fabriqués en grand nombre, en grandes tailles pour les liaisons DC où la transmission à longue distance est un facteur. Cela entraînera des économies d'échelle. Ils sont plus matures que les convertisseurs matriciels, de sorte qu'avec la longue planification de l'infrastructure électrique, ils ont plus de chances d'avoir été choisis. Les éoliennes ont tendance à être connectées par sauts courts aux hubs avant d'être connectées à une seule ligne de transport longue distance (très longue dans le cas de l'offshore). Il est plus facile de regrouper l'alimentation à une tension intermédiaire DC nominale, ce qui simplifie le contrôle. Il est plus facile de rester DC pour la longue transmission.

La raison de la conversion directe AC-AC est la taille et la masse de la bobine d'arrêt CC (ou du réseau de condensateurs). Vous ne voulez pas avoir cela par exemple dans une voiture de métro à roues en caoutchouc ou un avion. Dans les trains à roues en fer, cela dépend, car plus de masse signifie une meilleure friction.

Cela ne s'applique pas aux bâtiments.

Vous ne pouvez pas économiser sur les valves (transistors ou thyristors). Au contraire, les convertisseurs AC-AC ont tendance à avoir plus de soupapes (bien que plus petites) que les convertisseurs AC-DC-AC. Le concept de commande est également beaucoup plus compliqué.

La conversion AC-DC-AC gagne lorsque vous avez plusieurs sources AC différentes à combiner en une seule sortie AC (ou lorsque vous avez le contraire).

chaque générateur asynchrone produit une alimentation en courant alternatif qui est redressée et amplifiée à une tension de bus CC, la tension de bus alimente ensuite un onduleur relié au réseau.

Un avantage de la conversion AC-DC-AC est que vous pouvez convertir la fréquence de l'AC. Il existe également une puissance militaire de 400 Hz, ce qui peut entraîner une réduction considérable de la taille. Dans mon cas particulier, j'avais besoin d'accéder à des moteurs qui fonctionnaient dans une chambre à vide. Du matériel pour la NASA et militaire était disponible qui répondait à nos besoins, nous avons donc opté pour une alimentation 400 Hz. Je reconnais qu'il est plutôt spécialisé, donc il ne s'applique probablement pas à vous.