A Symmetrical Three-Phase AC-AC Converter Designed by Using Switched-Capacitor Techniques

En el campo de la ingeniería de energía, se utiliza ampliamente un transformador trifásico para proporcionar a la carga tensiones trifásicas sinusoidales. En este documento, se propone un nuevo convertidor directo trifásico de CA-CA para un aparato de conversión de energía trifásico. El convertidor ac-ac propuesto consta de tres bloques de módulos diseñados mediante técnicas de condensadores conmutados (SC), donde cada bloque de módulos tiene una topología de convertidor simétrica. Debido a la topología simétrica del convertidor, el convertidor de CA-AC propuesto puede realizar no solo una alta eficiencia de potencia sino también un alto factor de potencia de entrada mientras mantiene iguales las frecuencias de los voltajes de entrada y salida. Además, debido al diseño sin inductor, el convertidor SC ac-ac propuesto puede realizar un peso ligero y un tamaño de convertidor pequeño. En cuanto al convertidor ac-ac propuesto en el caso de las conexiones delta-wye, delta-delta, wye-delta y wye-wye, se describen el principio de funcionamiento, el análisis cualitativo y la evaluación de la simulación. Los resultados del programa de simulación con simulación de énfasis de circuito integrado (SPICE) demuestran la efectividad del convertidor de CA-AC propuesto.

Dans le domaine de l'ingénierie énergétique, un transformateur triphasé est largement utilisé pour fournir à la charge des tensions triphasées sinusoïdales. Dans cet article, un nouveau convertisseur CA/CA direct triphasé est proposé pour un appareil de conversion de puissance triphasé. Le convertisseur CA/CA proposé se compose de trois blocs de module conçus par des techniques à capacités commutées (SC), chaque bloc de module ayant une topologie de convertisseur symétrique. En raison de la topologie du convertisseur symétrique, le convertisseur CA-CA proposé peut réaliser non seulement un rendement de puissance élevé, mais également un facteur de puissance d'entrée élevé tout en maintenant les fréquences des tensions d'entrée et de sortie égales. En outre, en raison de la conception sans inducteur, le convertisseur CA-CS proposé peut être léger et de petite taille. En ce qui concerne le convertisseur CA/CA proposé dans le cas des connexions delta-ye, delta-delta, wye-delta et wye-wye, le principe de fonctionnement, l'analyse qualitative et l'évaluation de simulation sont décrits. Les résultats du programme de simulation avec simulation d'accentuation de circuit intégré (SPICE) démontrent l'efficacité du convertisseur CA-CA proposé.

In the field of power engineering, a three-phase transformer is widely used to provide the load with sinusoidal three-phase voltages. In this paper, a novel three-phase direct ac-ac converter is proposed for three-phase power conversion apparatus. The proposed ac-ac converter consists of three module blocks designed by switched-capacitor (SC) techniques, where each module block has symmetrical converter topology. Due to the symmetrical converter topology, the proposed ac-ac converter can realize not only high power efficiency but also high input power factor while keeping the frequencies of the input and output voltages equal. Furthermore, due to the inductor-less design, light weight and small converter size can be realized by the proposed SC ac-ac converter. Concerning the proposed ac-ac converter in the case of delta-wye, delta-delta, wye-delta and wye-wye connections, the operation principle, qualitative analysis and simulation evaluation are described. The results of the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) simulation demonstrate the effectiveness of the proposed ac-ac converter.

في مجال هندسة الطاقة، يتم استخدام محول ثلاثي الطور على نطاق واسع لتزويد الحمل بجهد جيبي ثلاثي الطور. في هذه الورقة، يُقترح محول تيار متردد مباشر جديد ثلاثي الطور لجهاز تحويل الطاقة ثلاثي الطور. يتكون محول التيار المتردد المقترح من ثلاث وحدات نمطية مصممة بتقنيات المكثفات المحولة (SC)، حيث تحتوي كل وحدة نمطية على طوبولوجيا محول متماثلة. نظرًا لطوبولوجيا المحول المتناظرة، لا يمكن لمحول التيار المتردد المقترح تحقيق كفاءة طاقة عالية فحسب، بل يمكنه أيضًا تحقيق عامل قدرة دخل مرتفع مع الحفاظ على ترددات جهد الدخل والخرج متساوية. علاوة على ذلك، نظرًا للتصميم الخالي من المحث، يمكن تحقيق الوزن الخفيف وحجم المحول الصغير بواسطة محول التيار المتردد SC المقترح. فيما يتعلق بمحول التيار المتردد المقترح في حالة وصلات دلتا واي ودلتا دلتا و واي دلتا و واي واي، يتم وصف مبدأ التشغيل والتحليل النوعي وتقييم المحاكاة. توضح نتائج برنامج المحاكاة مع محاكاة تركيز الدائرة المتكاملة (SPICE) فعالية محول التيار المتردد المقترح.