为什么/何时AC-DC-AC转换优于直接AC-AC转换？

我目前正在研究风力发电及其所用的电力电子设备。在风力中，发电机是由风驱动的，因此产生的功率具有广泛变化的频率和幅度。电网对频率，相移和正弦形式的输入功率都有严格的要求。因此，如今在风力发电中通常使用功率转换器。

向电网供电的主要方法是使用AC-DC转换器，然后再使用DC-DC转换器和DC-AC转换器。这似乎很复杂，而不是使用单个直接AC-AC转换器。为什么最好通过直流“中间”路线进行间接转换？

（这实际上是Engineering的转载，因为我后来才发现有一个更加活跃，主题合适的非beta电气工程。）

有一种可以做到这一点的转换器：矩阵转换器。

从理论上讲，它可以在很宽的频率范围内进入多个相位并产生多个相位。它还具有不需要任何功率无源器件（理论上）或不需要大型电容器，不需要大型电感器的额外好处。

但是，矩阵转换器有两个黄金法则

1. 请勿使电源短路
2. 请勿使负载断路

第二点使拓扑变得不切实际，因为简单的功率损耗将导致逆变器爆炸。

矩阵转换器的一种变体称为循环转换器，它使用晶闸管并且不会遇到与全矩阵转换器相同的问题。但是，它的局限性在于只能合成输入频率的1/10左右的输出频率。对于通常使用400Hz电源的船舶来说，此限制很好，因此产生40Hz的推进力并不太

那么为什么要用AC-DC-AC代替直接AC-AC ...的复杂性和局限性。六开关逆变器用途极为广泛。

当两条路线可行时，为什么选择一个特定路线的答案很少。这通常是历史的偶然事件，或者是一个偶然事件，这取决于本地行业或公共组成部分。

从三相交流电以一种频率到另一种频率直接存在一条全电子路线，称为矩阵转换器。它以3x3矩阵包含9个开关，以将任何相位连接到任何其他相位。借助适当的开关时刻定时以及适当的输入和输出滤波器，它可以产生与输入相似的输出电压。它们正越来越多地用于电动机驱动器。

但是，我可以想到使用中间DC链路的许多优点。

大量生产AC-DC和DC-AC转换器，大尺寸用于DC链路，而长距离传输是其中一个因素。这将导致规模经济。它们比矩阵转换器更成熟，因此，随着电气基础设施的长期规划，更有可能选择这种结构。风力涡轮机通常在连接到一条长距离传输线（离岸情况下非常长）之前，先短距离连接到轮毂。在标称直流中间电压下汇集功率更容易，从而简化了控制。长时间保持传输更容易保持直流。

直接进行AC-AC转换的原因是直流扼流线圈（或电容器阵列）的尺寸和质量。您不希望在橡胶轮地铁或飞机上遇到这种情况。在铁轮火车中，这要视情况而定，因为更大的质量意味着更好的摩擦。

这不适用于建筑物。

您无法节省阀门（晶体管或晶闸管）。相反，AC-AC转换器比AC-DC-AC转换器具有更多的阀（尽管阀更小）。控制概念也更加复杂。

当您有多个不同的交流电源组合成一个交流输出时（或相反），交流-直流-交流转换将获胜。

每个异步发电机都产生一个交流电源，该交流电源经过整流并升压为直流母线电压，然后母线电压馈入并网逆变器。

AC-DC-AC转换的一个优点是您可以转换AC的频率。还有军用的400 Hz电源，可以大大减小尺寸。在我的特殊情况下，我需要使用在真空室内工作的电动机。可以使用满足我们要求的NASA和军事用途设备，因此我们选择使用400 Hz功率。我认识到它相当专业，因此可能不适用于您。