Wyniki uprzednich badań opartych na symulacjach oraz analiza dostępnej literatury pokazały ze w przypadku przekształtnika macierzowego o konfiguracji 3x3 (3fazy wejściowe i 3 fazy wyjściowe) podstawowym ... więcej

Wyniki uprzednich badań opartych na symulacjach oraz analiza dostępnej literatury pokazały ze w przypadku przekształtnika macierzowego o konfiguracji 3x3 (3fazy wejściowe i 3 fazy wyjściowe) podstawowym problemem jest nie tylko algorytm sterowania, ale przede wszystkim niski transfer napięcia oraz duża zawartość harmonicznych w prądach i napięciach ze względu na ograniczona możliwość tworzenia napiec wyjściowych (tylko z dostępnych w danej chwili napiec wejściowych). Proponowane rozwiązanie tego problemu to budowa struktur wielofazowych aż do struktury 12x12, która operuje 144-roma kluczami uorganizowanymi w matryce 12 kolumn na 12 wierszy. Struktura taka umożliwia również budowę (przy wykorzystaniu części kluczy) matryc o mniejszych wymiarach - np. 9x9, 6x6, 12x3. Matryca przekształtnika musi być zbudowana z dwukierunkowych, pelno-sterowalnych zaworów półprzewodnikowych. Rozpatrywano wykonanie kluczy jako układu czterech diod oraz jednokierunkowego klucza półprzewodnikowego (MOSFET), dwóch tranzystorów (MOSFET) oraz dwóch diod ze wspólnym sterowaniem oraz dwóch tranzystorów (MOSFET) oraz dwóch diod z odrębnym sterowaniem. W celu doboru kluczy wykonano prototypy, a następnie przeprowadzono badania laboratoryjne. Struktura pierwsza okazała się nie perspektywiczna ze względu na długie czasy komutacji diod. Z pozostałych struktur zdecydowano się na układ ze polnym sterowaniem ze względu na specyfikę projektowanego układu sterowania, komplikacje układu sterującego oraz komplikacje układu zasilania sterowników klucza (driver). W celu izolacji galwanicznej kluczy od układu sterowania wykorzystano driver z opto-sprzezeniem i w przeprowadzonych badaniach oszacowano również opóźnienia toru sterującego dla założonego układu. Po szczegółowej analizie wymagań względem algorytmów sterujących pod katem sterowania w czasie rzeczywistym, niezbędnego obszaru adresowego pamięci oraz biorąc pod uwagę możliwości rozbudowy i modyfikacji algorytmu wybrano z dostępnych na rynku mikroprocesorów rozwiązania firmy MICROCHIP - 8-mio bitowe procesory z rodziny PIC18F lub 16-to bitowe z rodziny PIC30. Procesory te posiadają odpowiednie możliwości adresowe (rozmiar pamięci) a ponadto dzięki swojej architekturze są predysponowane do pracy w czasie rzeczywistym (mała ilość taktów zegara na jedna instrukcje). Po analizie układów synchronizujących prace przekształtnika z siecią elektroenergetyczna zaproponowano trzy systemy synchronizacji: układ wykrywający przejście sinusoidy przez zero, pętle fazowa, oraz niezależny układ synchronizujący oparty na mikroprocesorze. W celu realizacji programu budowy przekształtnika wielofazowego niezbędna jest budowa wielofazowego układu zasilania. W tym celu zaprojektowano trójkolumnowy transformator wielo-uzwojeniowy o mocy 10kVA, który pozwala na uzyskanie z trzech faz wejściowych układu 12 lub 6 fazowego i zlecono jego wykonanie zewnętrznej firmie.