طراحی سیستمی بخش های حفاظتی یک مبدل ماتریسی kW3 و تحلیل حرارتی گرماگیر آن به روش اجزای محدود

در این مقاله به شبیه سازی مبدل ماتریسی با ساختار مستقیم و تحلیل حرارتی ادوات حفاظتی آن پرداخته می شود. امروزه، با توجه به پیشرفت فناوری در حوزه مبدل های الکترونیک قدرت، مبدل های ماتریسی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. این مبدل ها قابلیت های بسیاری داشته و در کاربردهای صنعتی و نظامی گوناگون همچون صنایع فضایی، هوایی، دریایی، حمل و نقل ریلی، سایت های نظامی مرزی جدا از شبکه و موارد مشابه استفاده می شوند. هدف اصلی در این مقاله، ارایه یک روند به منظور طراحی زیرسامانه های حفاظتی شامل فیلتر ورودی، مدارهای محافظ (اسنابر) و گرماگیر می باشد. فیلتر ورودی موجب کاهش ورود اغتشاشات از سمت مبدل به شبکه می گردد. از طرفی با توجه به کلیدزنی با فرکانس بالا، استفاده از مدارهای اسنابر در مبدل های ماتریسی الزامی می باشد. همچنین، ادوات قدرت نیاز به حفاظت حرارتی و گرماگیر جهت عملکرد طولانی مدت دارند. در این مقاله، موارد مذکور با استفاده از روابط و روندنمای پیشنهادی، برای یک مبدل ماتریسی با توان kW 3 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از کاهش اعوجاجات هارمونیکی جریان ورودی در اثر استفاده از فیلتر ورودی طراحی شده و همچنین افزایش سرعت پاسخ پله سامانه به همراه کاهش خطای حالت ماندگار می باشد. همچنین، مدارهای اسنابر طراحی شده، توانایی کاهش 20 درصدی استرس ولتاژ بر روی کلیدها را داشته و در خصوص دفع حرارت نیز به کمک تحلیل به روش اجزای محدود، تاثیر گرماگیر طراحی شده در کاهش 60 درصدی استرس دمایی نشان داده می شود.