एसी-टू-एसी परिवर्त्तक: Difference between revisions

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ठोस अवस्था (सॉलिड-स्टेट) प्रत्यावर्ती धारा-टू-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर एक [[प्रत्यावर्ती धारा]] [[तरंग]] को दूसरे प्रत्यावर्ती धारा वेवफॉर्म में '''कनवर्ट''' करता है, जहां आउटपुट वोल्टेज और फ्रीक्वेंसी को अव्यवस्थित '''तरके''' से सेट किया जा सकता है।
ठोस अवस्था (सॉलिड-स्टेट) प्रत्यावर्ती धारा-टू-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर एक [[प्रत्यावर्ती धारा]] [[तरंग]] को दूसरे प्रत्यावर्ती धारा वेवफॉर्म में '''परिवर्तित''' करता है, जहां आउटपुट वोल्टेज और फ्रीक्वेंसी को अव्यवस्थित तरीके  से सेट किया जा सकता है।


== श्रेणियां ==
== श्रेणियां ==
[[Image:AC AC Converter Classification.svg|thumb|300px|चित्र 1: तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा कनवर्टर सर्किट का वर्गीकरण।<ref>J. W. Kolar, T. Friedli, F. Krismer, S. D. Round, “The Essence of Three-Phase AC/AC Converter Systems”, Proceedings of the 13th Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC'08), Poznan, Poland, pp. 27 – 42, Sept. 1 - 3, 2008.</ref>]]चित्र 1 के संदर्भ में, प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा '''कन्वर्टर्स''' को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
[[Image:AC AC Converter Classification.svg|thumb|300px|चित्र 1: तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित  सर्किट का वर्गीकरण।<ref>J. W. Kolar, T. Friedli, F. Krismer, S. D. Round, “The Essence of Three-Phase AC/AC Converter Systems”, Proceedings of the 13th Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC'08), Poznan, Poland, pp. 27 – 42, Sept. 1 - 3, 2008.</ref>]]चित्र 1 के संदर्भ में, प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्त्तक को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
* अप्रत्यक्ष प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा (या प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा) कन्वर्टर्स (यानी, रेक्टीफायर, दिष्‍ट धारा लिंक और इन्वर्टर के साथ),<ref>{{cite book|last=Lee|first=M. Y.|year=2009|publisher=University of Nottingham|url=http://etheses.nottingham.ac.uk/987/1/MYL_Thesis.pdf|title=Three-level Neutral-point-clamped Matrix Converter Topology|page=8|access-date=2012-04-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20140201224756/http://etheses.nottingham.ac.uk/987/1/MYL_Thesis.pdf|archive-date=2014-02-01|url-status=dead}}</ref> जैसे [[चर आवृत्ति ड्राइव]] में उपयोग किए जाने वाले
* अप्रत्यक्ष प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा (या प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा) परिवर्त्तक  (यानी, रेक्टीफायर, दिष्‍ट धारा लिंक और इन्वर्टर के साथ),<ref>{{cite book|last=Lee|first=M. Y.|year=2009|publisher=University of Nottingham|url=http://etheses.nottingham.ac.uk/987/1/MYL_Thesis.pdf|title=Three-level Neutral-point-clamped Matrix Converter Topology|page=8|access-date=2012-04-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20140201224756/http://etheses.nottingham.ac.uk/987/1/MYL_Thesis.pdf|archive-date=2014-02-01|url-status=dead}}</ref> जैसे [[चर आवृत्ति ड्राइव]] में उपयोग किए जाने वाले
* साइक्लो कन्वर्टर्स
* साइक्लो परिवर्त्तक
* हाइब्रिड मैट्रिक्स कन्वर्टर्स
* हाइब्रिड मैट्रिक्स परिवर्त्तक
* मैट्रिक्स कन्वर्टर्स (एमसी)
* मैट्रिक्स परिवर्त्तक  (एमसी)
* एसी [[वोल्टेज नियंत्रक]]
* एसी [[वोल्टेज नियंत्रक]]


== डीसी लिंक '''कन्वर्टर्स''' ==
== डीसी लिंक '''परिवर्त्तक''' ==
[[Image:Three Phase AC AC voltage DC.jpg|thumb|300px|चित्र 2: (पुनर्योजी) वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा कनवर्टर की टोपोलॉजी<ref>I. Takahashi, Y. Itoh, “Electrolytic Capacitor-Less PWM Inverter“, in Proceedings of the IPEC’90, Tokyo, Japan, , pp. 131 – 138, April 2 – 6, 1990.</ref>]]
[[Image:Three Phase AC AC voltage DC.jpg|thumb|300px|चित्र 2: (पुनर्योजी) वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित  र की टोपोलॉजी<ref>I. Takahashi, Y. Itoh, “Electrolytic Capacitor-Less PWM Inverter“, in Proceedings of the IPEC’90, Tokyo, Japan, , pp. 131 – 138, April 2 – 6, 1990.</ref>]]
[[Image:3PAC current DC.jpg|thumb|300px|चित्र 3: करंट-सोर्स इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर की टोपोलॉजी<ref>K. Kuusela, M. Salo, H. Tuusa, “A Current Source PWM Converter Fed Permanent Magnet Synchronous Motor Drive with Adjustable DC-Link Current“, in Proceedings of the NORPIE’2000, Aalborg, Denmark, pp. 54 – 58, June 15 – 16, 2000.</ref><ref>M. H. Bierhoff, F. W. Fuchs, “Pulse Width Modulation for Current Source Converters – A Detailed Concept,“ in Proceedings of the 32nd IEEE IECON’06, Paris, France, Nov. 7–10, 2006.</ref>]]दिष्‍ट धारा लिंक के साथ दो प्रकार के '''कन्वर्टर्स''' हैं:
[[Image:3PAC current DC.jpg|thumb|300px|चित्र 3: करंट-सोर्स इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर की टोपोलॉजी<ref>K. Kuusela, M. Salo, H. Tuusa, “A Current Source PWM Converter Fed Permanent Magnet Synchronous Motor Drive with Adjustable DC-Link Current“, in Proceedings of the NORPIE’2000, Aalborg, Denmark, pp. 54 – 58, June 15 – 16, 2000.</ref><ref>M. H. Bierhoff, F. W. Fuchs, “Pulse Width Modulation for Current Source Converters – A Detailed Concept,“ in Proceedings of the 32nd IEEE IECON’06, Paris, France, Nov. 7–10, 2006.</ref>]]दिष्‍ट धारा लिंक के साथ दो प्रकार के '''परिवर्त्तक''' हैं:
* वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर (वीएसआई) कन्वर्टर्स (चित्र 2): वीएसआई कन्वर्टर्स में, '''रेक्टिफायर''' में एक डायोड-ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक शंट कैपेसिटर होता है।
* वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर (वीएसआई) परिवर्त्तक  (चित्र 2): वीएसआई परिवर्त्तक  में, '''दिष्‍टकारी''' में एक डायोड-ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक शंट कैपेसिटर होता है।
* करंट-सोर्स इन्वर्टर (सीएसआई) कन्वर्टर्स (चित्र 3): सीएसआई कन्वर्टर्स में, रेक्टिफायर में एक फेज़-नियंत्रित स्विचिंग डिवाइस ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक या दो सिरों के बीच कनेक्शन के एक या दोनों पैरों के बीच 1 या 2 सीरीज़ इंडक्टर्स होते हैं। सही करनेवाला और इन्वर्टर।
* करंट-सोर्स इन्वर्टर (सीएसआई) परिवर्त्तक  (चित्र 3): सीएसआई परिवर्त्तक  में, दिष्‍टकारी में एक फेज़-नियंत्रित स्विचिंग डिवाइस ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक या दो सिरों के बीच कनेक्शन के एक या दोनों पैरों के बीच 1 या 2 सीरीज़ इंडक्टर्स होते हैं। सही करनेवाला और इन्वर्टर।
मोटर के लिए आवश्यक किसी भी गतिशील [[ब्रेक हेलिकॉप्टर]] को रेक्टीफायर से जुड़े ब्रेकिंग हेलिकॉप्टर और प्रतिरोधी शंट के माध्यम से महसूस किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, प्रत्यावर्ती धारा लाइन में ऊर्जा को वापस फीड करने के लिए रेक्टीफायर सेक्शन में एक एंटी-पैरेलल थाइरिस्टर ब्रिज प्रदान किया जाना चाहिए। इस तरह के चरण-नियंत्रित थाइरिस्टर-आधारित रेक्टीफायर्स में डायोड-आधारित रेक्टीफायर्स की तुलना में उच्च प्रत्यावर्ती धारा लाइन विरूपण और कम भार पर कम शक्ति कारक होता है।
मोटर के लिए आवश्यक किसी भी गतिशील [[ब्रेक हेलिकॉप्टर]] को रेक्टीफायर से जुड़े ब्रेकिंग हेलिकॉप्टर और प्रतिरोधी शंट के माध्यम से महसूस किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, प्रत्यावर्ती धारा लाइन में ऊर्जा को वापस फीड करने के लिए रेक्टीफायर सेक्शन में एक एंटी-पैरेलल थाइरिस्टर ब्रिज प्रदान किया जाना चाहिए। इस तरह के चरण-नियंत्रित थाइरिस्टर-आधारित रेक्टीफायर्स में डायोड-आधारित रेक्टीफायर्स की तुलना में उच्च प्रत्यावर्ती धारा लाइन विरूपण और कम भार पर कम शक्ति कारक होता है।


दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए [[पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव]] (पीडब्लूएम) रेक्टीफायर और पीडब्लूएम इन्वर्टर को जोड़कर लगभग साइनसॉइडल इनपुट धाराओं और द्विदिश शक्ति प्रवाह के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा कनवर्टर महसूस किया जा सकता है। दिष्‍ट धारा-लिंक मात्रा तब एक ऊर्जा भंडारण तत्व से प्रभावित होती है जो दोनों चरणों के लिए आम है, जो वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए कैपेसिटर सी है या वर्तमान दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए प्रारंभ करनेवाला एल है। पीडब्लूएम रेक्टिफायर को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है कि एक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा लाइन करंट खींचा जाता है, जो संबंधित प्रत्यावर्ती धारा लाइन फेज वोल्टेज के साथ फेज या एंटी-फेज (एनर्जी फीडबैक के लिए) में होता है।
दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए [[पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव]] (पीडब्लूएम) रेक्टीफायर और पीडब्लूएम इन्वर्टर को जोड़कर लगभग साइनसॉइडल इनपुट धाराओं और द्विदिश शक्ति प्रवाह के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित  र महसूस किया जा सकता है। दिष्‍ट धारा-लिंक मात्रा तब एक ऊर्जा भंडारण तत्व से प्रभावित होती है जो दोनों चरणों के लिए आम है, जो वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए कैपेसिटर सी है या वर्तमान दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए प्रारंभ करनेवाला एल है। पीडब्लूएम दिष्‍टकारी को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है कि एक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा लाइन करंट खींचा जाता है, जो संबंधित प्रत्यावर्ती धारा लाइन फेज वोल्टेज के साथ फेज या एंटी-फेज (एनर्जी फीडबैक के लिए) में होता है।


दिष्‍ट धारा-लिंक स्टोरेज तत्व के कारण, यह लाभ है कि दोनों कनवर्टर चरण नियंत्रण उद्देश्यों के लिए काफी हद तक अलग हो गए हैं। इसके अलावा, पीडब्लूएम इन्वर्टर चरण के लिए एक स्थिर, प्रत्यावर्ती धारा लाइन स्वतंत्र इनपुट मात्रा मौजूद है, जिसके परिणामस्वरूप कनवर्टर की शक्ति क्षमता का उच्च उपयोग होता है। दूसरी तरफ, दिष्‍ट धारा-लिंक ऊर्जा भंडारण तत्व में अपेक्षाकृत बड़ी भौतिक मात्रा होती है, और जब वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के मामले में इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, तो संभावित रूप से कम सिस्टम जीवनकाल होता है।
दिष्‍ट धारा-लिंक स्टोरेज तत्व के कारण, यह लाभ है कि दोनों परिवर्तित  र चरण नियंत्रण उद्देश्यों के लिए काफी हद तक अलग हो गए हैं। इसके अलावा, पीडब्लूएम इन्वर्टर चरण के लिए एक स्थिर, प्रत्यावर्ती धारा लाइन स्वतंत्र इनपुट मात्रा मौजूद है, जिसके परिणामस्वरूप परिवर्तित  र की शक्ति क्षमता का उच्च उपयोग होता है। दूसरी तरफ, दिष्‍ट धारा-लिंक ऊर्जा भंडारण तत्व में अपेक्षाकृत बड़ी भौतिक मात्रा होती है, और जब वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के मामले में इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, तो संभावित रूप से कम सिस्टम जीवनकाल होता है।


== साइक्लोकन्वर्टर ==
== साइक्लोकन्वर्टर ==
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एक साइक्लोकन्वर्टर एक आउटपुट, वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी, लगभग साइनसॉइड वेवफॉर्म का निर्माण करता है, जो इनपुट वेवफॉर्म के सेगमेंट को आउटपुट में स्विच करता है; कोई मध्यवर्ती दिष्‍ट धारा लिंक नहीं है। [[सिलिकॉन नियंत्रित शुद्धि कारक]] जैसे स्विचिंग तत्वों के साथ, आउटपुट आवृत्ति इनपुट से कम होनी चाहिए। बहुत बड़े साइक्लोकोनवर्टर (10 मेगावाट के क्रम में) कंप्रेसर और पवन-सुरंग ड्राइव के लिए या चर-गति अनुप्रयोगों जैसे [[सीमेंट]] भट्टों के लिए निर्मित होते हैं।
एक साइक्लोकन्वर्टर एक आउटपुट, वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी, लगभग साइनसॉइड वेवफॉर्म का निर्माण करता है, जो इनपुट वेवफॉर्म के सेगमेंट को आउटपुट में स्विच करता है; कोई मध्यवर्ती दिष्‍ट धारा लिंक नहीं है। [[सिलिकॉन नियंत्रित शुद्धि कारक]] जैसे स्विचिंग तत्वों के साथ, आउटपुट आवृत्ति इनपुट से कम होनी चाहिए। बहुत बड़े साइक्लोकोनवर्टर (10 मेगावाट के क्रम में) कंप्रेसर और पवन-सुरंग ड्राइव के लिए या चर-गति अनुप्रयोगों जैसे [[सीमेंट]] भट्टों के लिए निर्मित होते हैं।


== मैट्रिक्स कन्वर्टर्स ==
== मैट्रिक्स परिवर्त्तक ==
[[Image:Direct matrix converter.jpg|thumb|300px|चित्र 4: पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स कन्वर्टर की टोपोलॉजी <ref>L. Gyugyi, B. R. Pelly, “Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, & Application“, New York: J. Wiley, 1976.</ref><ref>W. I. Popow, “Der zwangskommutierte Direktumrichter mit sinusförmiger Ausgangsspannung,“ Elektrie 28, No. 4, pp. 194 – 196, 1974</ref>]]
[[Image:Direct matrix converter.jpg|thumb|300px|चित्र 4: पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स कन्वर्टर की टोपोलॉजी <ref>L. Gyugyi, B. R. Pelly, “Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, & Application“, New York: J. Wiley, 1976.</ref><ref>W. I. Popow, “Der zwangskommutierte Direktumrichter mit sinusförmiger Ausgangsspannung,“ Elektrie 28, No. 4, pp. 194 – 196, 1974</ref>]]
[[Image:Indirect matrix converter.jpg|thumb|300px|चित्र 5: अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स कनवर्टर की टोपोलॉजी <ref>J. Holtz, U. Boelkens, “Direct Frequency Converter with Sinusoidal Line Currents for Speed-Variable AC Motors“, IEEE Transactions on Industry Electronics, Vol. 36, No. 4, pp. 475–479, 1989.</ref><ref>K. Shinohara, Y. Minari, T. Irisa, “Analysis and Fundamental Characteristics of Induction Motor Driven by Voltage Source Inverter without DC Link Components (in Japanese)“, IEEJ Transactions, Vol. 109-D, No. 9, pp. 637 – 644, 1989.</ref><ref>L. Wei, T. A. Lipo, “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation“, in Proceedings of the 36th IEEE IAS’01, Chicago, USA, vol. 3, pp. 1749–1754, Sept. 30 – Oct. 4, 2001.</ref>]]उच्च शक्ति घनत्व और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए, मैट्रिक्स कन्वर्टर्स पर विचार करना समझ में आता है जो बिना किसी मध्यवर्ती ऊर्जा भंडारण तत्व के तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा रूपांतरण प्राप्त करते हैं। पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स कन्वर्टर्स (चित्र 4) एक ही चरण में वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण करते हैं।
[[Image:Indirect matrix converter.jpg|thumb|300px|चित्र 5: अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स परिवर्तित  र की टोपोलॉजी <ref>J. Holtz, U. Boelkens, “Direct Frequency Converter with Sinusoidal Line Currents for Speed-Variable AC Motors“, IEEE Transactions on Industry Electronics, Vol. 36, No. 4, pp. 475–479, 1989.</ref><ref>K. Shinohara, Y. Minari, T. Irisa, “Analysis and Fundamental Characteristics of Induction Motor Driven by Voltage Source Inverter without DC Link Components (in Japanese)“, IEEJ Transactions, Vol. 109-D, No. 9, pp. 637 – 644, 1989.</ref><ref>L. Wei, T. A. Lipo, “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation“, in Proceedings of the 36th IEEE IAS’01, Chicago, USA, vol. 3, pp. 1749–1754, Sept. 30 – Oct. 4, 2001.</ref>]]उच्च शक्ति घनत्व और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए, मैट्रिक्स परिवर्त्तक  पर विचार करना समझ में आता है जो बिना किसी मध्यवर्ती ऊर्जा भंडारण तत्व के तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा रूपांतरण प्राप्त करते हैं। पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स परिवर्त्तक  (चित्र 4) एक ही चरण में वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण करते हैं।


अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स कन्वर्टर (चित्र 5) या [[विरल मैट्रिक्स कनवर्टर]] को नियोजित करके अप्रत्यक्ष ऊर्जा रूपांतरण का वैकल्पिक विकल्प है, जिसका आविष्कार ईटीएच ज्यूरिख के प्रो. जोहान डब्ल्यू कोलार ने किया था। दिष्‍ट धारा-लिंक आधारित वीएसआई और सीएसआई नियंत्रकों (छवि 2 और छवि 3) के साथ, वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण के लिए अलग-अलग चरण प्रदान किए जाते हैं, लेकिन दिष्‍ट धारा-लिंक में कोई मध्यवर्ती भंडारण तत्व नहीं होता है। आम तौर पर, मैट्रिक्स कन्वर्टर्स को नियोजित करके, बड़ी संख्या में अर्धचालकों की कीमत पर दिष्‍ट धारा-लिंक में भंडारण तत्व समाप्त हो जाता है। मैट्रिक्स कन्वर्टर्स को अक्सर चर गति ड्राइव प्रौद्योगिकी के लिए एक भविष्य की अवधारणा के रूप में देखा जाता है, लेकिन दशकों से गहन शोध के बावजूद वे अब तक केवल कम औद्योगिक पैठ हासिल कर पाए हैं। हालांकि, कम लागत, उच्च प्रदर्शन अर्धचालकों की हाल की उपलब्धता का हवाला देते हुए, एक बड़ा ड्राइव निर्माता पिछले कुछ वर्षों में मैट्रिक्स कन्वर्टर्स को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहा है।<ref name=Swamy>{{cite journal|last=Swamy|first=Mahesh|author2=Kume, Tsuneo|title=Present State and Futuristic Vision of Motor Drive Technology|journal=Power Transmission Engineering|date=Dec 16, 2010|url=http://www.powertransmission.com/issues/1210/swamy.pdf|access-date=8 October 2016|publisher=www.powertransmission.com}}</ref>
अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स कन्वर्टर (चित्र 5) या [[विरल मैट्रिक्स कनवर्टर|विरल मैट्रिक्स परिवर्तित  र]] को नियोजित करके अप्रत्यक्ष ऊर्जा रूपांतरण का वैकल्पिक विकल्प है, जिसका आविष्कार ईटीएच ज्यूरिख के प्रो. जोहान डब्ल्यू कोलार ने किया था। दिष्‍ट धारा-लिंक आधारित वीएसआई और सीएसआई नियंत्रकों (छवि 2 और छवि 3) के साथ, वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण के लिए अलग-अलग चरण प्रदान किए जाते हैं, लेकिन दिष्‍ट धारा-लिंक में कोई मध्यवर्ती भंडारण तत्व नहीं होता है। आम तौर पर, मैट्रिक्स परिवर्त्तक  को नियोजित करके, बड़ी संख्या में अर्धचालकों की कीमत पर दिष्‍ट धारा-लिंक में भंडारण तत्व समाप्त हो जाता है। मैट्रिक्स परिवर्त्तक  को अक्सर चर गति ड्राइव प्रौद्योगिकी के लिए एक भविष्य की अवधारणा के रूप में देखा जाता है, लेकिन दशकों से गहन शोध के बावजूद वे अब तक केवल कम औद्योगिक पैठ हासिल कर पाए हैं। हालांकि, कम लागत, उच्च प्रदर्शन अर्धचालकों की हाल की उपलब्धता का हवाला देते हुए, एक बड़ा ड्राइव निर्माता पिछले कुछ वर्षों में मैट्रिक्स परिवर्त्तक  को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहा है।<ref name=Swamy>{{cite journal|last=Swamy|first=Mahesh|author2=Kume, Tsuneo|title=Present State and Futuristic Vision of Motor Drive Technology|journal=Power Transmission Engineering|date=Dec 16, 2010|url=http://www.powertransmission.com/issues/1210/swamy.pdf|access-date=8 October 2016|publisher=www.powertransmission.com}}</ref>
== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
*चर आवृत्ति ड्राइव
*चर आवृत्ति ड्राइव
* [[आवृत्ति परिवर्तक]]
* [[आवृत्ति परिवर्तक]]
* विरल मैट्रिक्स कनवर्टर
* विरल मैट्रिक्स परिवर्तित  र


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 11:41, 25 February 2023

Not to be confused with Transformer.
Part of a series on
Power engineering
Electric power conversion
Electric power infrastructure
Electric power systems components

ठोस अवस्था (सॉलिड-स्टेट) प्रत्यावर्ती धारा-टू-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर एक प्रत्यावर्ती धारा तरंग को दूसरे प्रत्यावर्ती धारा वेवफॉर्म में परिवर्तित करता है, जहां आउटपुट वोल्टेज और फ्रीक्वेंसी को अव्यवस्थित तरीके से सेट किया जा सकता है।

श्रेणियां

चित्र 1: तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित सर्किट का वर्गीकरण।[1]

चित्र 1 के संदर्भ में, प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्त्तक को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

  • अप्रत्यक्ष प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा (या प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा) परिवर्त्तक (यानी, रेक्टीफायर, दिष्‍ट धारा लिंक और इन्वर्टर के साथ),[2] जैसे चर आवृत्ति ड्राइव में उपयोग किए जाने वाले
  • साइक्लो परिवर्त्तक
  • हाइब्रिड मैट्रिक्स परिवर्त्तक
  • मैट्रिक्स परिवर्त्तक (एमसी)
  • एसी वोल्टेज नियंत्रक

डीसी लिंक परिवर्त्तक

चित्र 2: (पुनर्योजी) वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित र की टोपोलॉजी[3]
चित्र 3: करंट-सोर्स इन्वर्टर प्रत्यावर्ती धारा/दिष्‍ट धारा-प्रत्यावर्ती धारा कन्वर्टर की टोपोलॉजी[4][5]

दिष्‍ट धारा लिंक के साथ दो प्रकार के परिवर्त्तक हैं:

  • वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर (वीएसआई) परिवर्त्तक (चित्र 2): वीएसआई परिवर्त्तक में, दिष्‍टकारी में एक डायोड-ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक शंट कैपेसिटर होता है।
  • करंट-सोर्स इन्वर्टर (सीएसआई) परिवर्त्तक (चित्र 3): सीएसआई परिवर्त्तक में, दिष्‍टकारी में एक फेज़-नियंत्रित स्विचिंग डिवाइस ब्रिज होता है और दिष्‍ट धारा लिंक में एक या दो सिरों के बीच कनेक्शन के एक या दोनों पैरों के बीच 1 या 2 सीरीज़ इंडक्टर्स होते हैं। सही करनेवाला और इन्वर्टर।

मोटर के लिए आवश्यक किसी भी गतिशील ब्रेक हेलिकॉप्टर को रेक्टीफायर से जुड़े ब्रेकिंग हेलिकॉप्टर और प्रतिरोधी शंट के माध्यम से महसूस किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, प्रत्यावर्ती धारा लाइन में ऊर्जा को वापस फीड करने के लिए रेक्टीफायर सेक्शन में एक एंटी-पैरेलल थाइरिस्टर ब्रिज प्रदान किया जाना चाहिए। इस तरह के चरण-नियंत्रित थाइरिस्टर-आधारित रेक्टीफायर्स में डायोड-आधारित रेक्टीफायर्स की तुलना में उच्च प्रत्यावर्ती धारा लाइन विरूपण और कम भार पर कम शक्ति कारक होता है।

दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव (पीडब्लूएम) रेक्टीफायर और पीडब्लूएम इन्वर्टर को जोड़कर लगभग साइनसॉइडल इनपुट धाराओं और द्विदिश शक्ति प्रवाह के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा परिवर्तित र महसूस किया जा सकता है। दिष्‍ट धारा-लिंक मात्रा तब एक ऊर्जा भंडारण तत्व से प्रभावित होती है जो दोनों चरणों के लिए आम है, जो वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए कैपेसिटर सी है या वर्तमान दिष्‍ट धारा-लिंक के लिए प्रारंभ करनेवाला एल है। पीडब्लूएम दिष्‍टकारी को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है कि एक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा लाइन करंट खींचा जाता है, जो संबंधित प्रत्यावर्ती धारा लाइन फेज वोल्टेज के साथ फेज या एंटी-फेज (एनर्जी फीडबैक के लिए) में होता है।

दिष्‍ट धारा-लिंक स्टोरेज तत्व के कारण, यह लाभ है कि दोनों परिवर्तित र चरण नियंत्रण उद्देश्यों के लिए काफी हद तक अलग हो गए हैं। इसके अलावा, पीडब्लूएम इन्वर्टर चरण के लिए एक स्थिर, प्रत्यावर्ती धारा लाइन स्वतंत्र इनपुट मात्रा मौजूद है, जिसके परिणामस्वरूप परिवर्तित र की शक्ति क्षमता का उच्च उपयोग होता है। दूसरी तरफ, दिष्‍ट धारा-लिंक ऊर्जा भंडारण तत्व में अपेक्षाकृत बड़ी भौतिक मात्रा होती है, और जब वोल्टेज दिष्‍ट धारा-लिंक के मामले में इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, तो संभावित रूप से कम सिस्टम जीवनकाल होता है।

साइक्लोकन्वर्टर

Main article: Cycloconverter

एक साइक्लोकन्वर्टर एक आउटपुट, वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी, लगभग साइनसॉइड वेवफॉर्म का निर्माण करता है, जो इनपुट वेवफॉर्म के सेगमेंट को आउटपुट में स्विच करता है; कोई मध्यवर्ती दिष्‍ट धारा लिंक नहीं है। सिलिकॉन नियंत्रित शुद्धि कारक जैसे स्विचिंग तत्वों के साथ, आउटपुट आवृत्ति इनपुट से कम होनी चाहिए। बहुत बड़े साइक्लोकोनवर्टर (10 मेगावाट के क्रम में) कंप्रेसर और पवन-सुरंग ड्राइव के लिए या चर-गति अनुप्रयोगों जैसे सीमेंट भट्टों के लिए निर्मित होते हैं।

मैट्रिक्स परिवर्त्तक

चित्र 4: पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स कन्वर्टर की टोपोलॉजी [6][7]
चित्र 5: अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स परिवर्तित र की टोपोलॉजी [8][9][10]

उच्च शक्ति घनत्व और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए, मैट्रिक्स परिवर्त्तक पर विचार करना समझ में आता है जो बिना किसी मध्यवर्ती ऊर्जा भंडारण तत्व के तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा-प्रत्यावर्ती धारा रूपांतरण प्राप्त करते हैं। पारंपरिक डायरेक्ट मैट्रिक्स परिवर्त्तक (चित्र 4) एक ही चरण में वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण करते हैं।

अप्रत्यक्ष मैट्रिक्स कन्वर्टर (चित्र 5) या विरल मैट्रिक्स परिवर्तित र को नियोजित करके अप्रत्यक्ष ऊर्जा रूपांतरण का वैकल्पिक विकल्प है, जिसका आविष्कार ईटीएच ज्यूरिख के प्रो. जोहान डब्ल्यू कोलार ने किया था। दिष्‍ट धारा-लिंक आधारित वीएसआई और सीएसआई नियंत्रकों (छवि 2 और छवि 3) के साथ, वोल्टेज और वर्तमान रूपांतरण के लिए अलग-अलग चरण प्रदान किए जाते हैं, लेकिन दिष्‍ट धारा-लिंक में कोई मध्यवर्ती भंडारण तत्व नहीं होता है। आम तौर पर, मैट्रिक्स परिवर्त्तक को नियोजित करके, बड़ी संख्या में अर्धचालकों की कीमत पर दिष्‍ट धारा-लिंक में भंडारण तत्व समाप्त हो जाता है। मैट्रिक्स परिवर्त्तक को अक्सर चर गति ड्राइव प्रौद्योगिकी के लिए एक भविष्य की अवधारणा के रूप में देखा जाता है, लेकिन दशकों से गहन शोध के बावजूद वे अब तक केवल कम औद्योगिक पैठ हासिल कर पाए हैं। हालांकि, कम लागत, उच्च प्रदर्शन अर्धचालकों की हाल की उपलब्धता का हवाला देते हुए, एक बड़ा ड्राइव निर्माता पिछले कुछ वर्षों में मैट्रिक्स परिवर्त्तक को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहा है।[11]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ J. W. Kolar, T. Friedli, F. Krismer, S. D. Round, “The Essence of Three-Phase AC/AC Converter Systems”, Proceedings of the 13th Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC'08), Poznan, Poland, pp. 27 – 42, Sept. 1 - 3, 2008.
  2. ↑ Lee, M. Y. (2009). Three-level Neutral-point-clamped Matrix Converter Topology (PDF). University of Nottingham. p. 8. Archived from the original (PDF) on 2014-02-01. Retrieved 2012-04-21.
  3. ↑ I. Takahashi, Y. Itoh, “Electrolytic Capacitor-Less PWM Inverter“, in Proceedings of the IPEC’90, Tokyo, Japan, , pp. 131 – 138, April 2 – 6, 1990.
  4. ↑ K. Kuusela, M. Salo, H. Tuusa, “A Current Source PWM Converter Fed Permanent Magnet Synchronous Motor Drive with Adjustable DC-Link Current“, in Proceedings of the NORPIE’2000, Aalborg, Denmark, pp. 54 – 58, June 15 – 16, 2000.
  5. ↑ M. H. Bierhoff, F. W. Fuchs, “Pulse Width Modulation for Current Source Converters – A Detailed Concept,“ in Proceedings of the 32nd IEEE IECON’06, Paris, France, Nov. 7–10, 2006.
  6. ↑ L. Gyugyi, B. R. Pelly, “Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, & Application“, New York: J. Wiley, 1976.
  7. ↑ W. I. Popow, “Der zwangskommutierte Direktumrichter mit sinusförmiger Ausgangsspannung,“ Elektrie 28, No. 4, pp. 194 – 196, 1974
  8. ↑ J. Holtz, U. Boelkens, “Direct Frequency Converter with Sinusoidal Line Currents for Speed-Variable AC Motors“, IEEE Transactions on Industry Electronics, Vol. 36, No. 4, pp. 475–479, 1989.
  9. ↑ K. Shinohara, Y. Minari, T. Irisa, “Analysis and Fundamental Characteristics of Induction Motor Driven by Voltage Source Inverter without DC Link Components (in Japanese)“, IEEJ Transactions, Vol. 109-D, No. 9, pp. 637 – 644, 1989.
  10. ↑ L. Wei, T. A. Lipo, “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation“, in Proceedings of the 36th IEEE IAS’01, Chicago, USA, vol. 3, pp. 1749–1754, Sept. 30 – Oct. 4, 2001.
  11. ↑ Swamy, Mahesh; Kume, Tsuneo (Dec 16, 2010). "Present State and Futuristic Vision of Motor Drive Technology" (PDF). Power Transmission Engineering. www.powertransmission.com. Retrieved 8 October 2016.
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