Определяне на електромагнитното възмущение в общ режим за твърдотелни трансформатори

     Тази статия запълва този празен пространство, като представя пълен преглед на обикновените dc-link MLC, покривайки техния топологичен еволюция, характеристики, сравнение на топологии, модулационни техники, стратегии за управление и индустриални области на приложение. Допълнително се обсъждат бъдещи перспективи и препоръки, за да предоставят изследователите и инженерите по-добро разбиране за потенциалните приложения и предимства на тези преобразуватели.

1. Въведение.

     При разглеждане на основните етапи на еволюцията на MLC, съществуващите топологии на MLC могат да бъдат класифицирани в няколко групи, както е показано на следващата фигура. Първата група включва топологии, базирани на CHB, и е характеризирана с висока модуларност и оптимален брой силови ключове за изходните нива [31]. Обачно, са необходими няколко изолирани DC източника, което изисква използването на громадни изолационни трансформатори или ограничава приложимостта им до области, които разполагат с няколко изолирани DC източника. Освен това, неравномерното споделяне на мощността между каскадните мощностни клетки е едно от обикновените предизвикателства в тази група. Втората група включва топологии, базирани на NPC, като 3L-NPC и 3L-T2C преобразуватели. Тези преобразуватели са характеризирани с надеждни мощностни цепи и лесна защита. Обачно, балансирането на dc-link е основно изискване в проектирането на управлението на тези топологии. Топологии, базирани на FC, използват кондензатори като зажимащи компоненти, за да увеличат броя на нивата, формирайки семейство MLC, характеризирано с висока гъвкавост, високи резерви и операция, устойчива към дефектни условия. Хибридните MLC се формират от основни клетки на традиционните топологии и, следователно, комбинират няколко предимства на класическите MLC с възможността да произвеждат висок брой нива. Топологията MMC представлява семейство MLC, което представлява прехвърляне за HV приложения благодарение на своята висока ефективност и висока модуларност.

2. Общи топологии на dc-link.

   Трите-уровнева активна NPC (ANPC) структура е успяла да справи с проблема на споделянето на загубите чрез използването на две различни модулационни техники, наречени модулационни модели I и II. В тях двата зажимащи диоди са заменени с два активни ключа, за да контролират посоката на тока в нулеви състояния. Модулационният модел I причинява повечето загуби от комутация да се случват в външните ключове на всеки мост, докато модел II премества загубите от комутация към вътрешните ключове. Категорията FC включва топологии, които използват FC без зажимане на нейтралната точка и, следователно, не довеждат до проблема на балансиране на dc-link. В тези топологии, FC се използват, за да заместят DC-източниците, докато генериращи напреженията. В общия случай, благодарение на модуларността, това семейство има способността да генерира относително по-високи нива в сравнение с семейството NPC. Освен това, гъвкавост, операция, устойчива към дефектни условия, и подобрено споделяне на загубите между ключовете са видими характеристики на тези топологии. Хибридните многонивни преобразуватели (HMLCs) комбинират няколко фундаментални топологии, за да използват техните съответни предимства, докато преодоляват някои от техните ограничения. Преобладаващо, хибридните топологии могат да подобрят способността за балансиране на напрежението както за dc-link, така и за FC, и разпределението на загубите от мощност по ключовете, докато намаляват броя на необходимите активни и пасивни компоненти в сравнение с топологията NPC и FC.

3. Модулация и управление.

    Класификацията на основните техники за управление на многонивни преобразуватели е показана на следващата фигура. Както и при двунивния преобразувател, каскадната структура за управление обикновено съдържа външни и вътрешни етапи за управление, освен блока за модулация. Въпреки че вътрешните и външните контури са подобни в двунивните и многонивните преобразуватели, етапът за модулация, който е главно необходим за скаларни и ориентирани към полето (FOC) техники, трябва да бъде адаптиран, когато броят на нивата се увеличава. В тази секция, първо, се представя преглед на най-популярните, както и на напредналите модулатори. Също така, техниките за управление, които не изискват отделен модулатор, ще бъдат разгледани по-подробно.

4. Индустриални приложения.

    Исторически, инверторите CHB са характеризирани с техната модуларност, устойчивост към дефектни условия и способността да генерира висок брой напрежения чрез каскадиране на клетки. Обачно, изискването за няколко изолирани DC източника (ректификатор+трансформатор от индустриална гледна точка) ограничава приложимостта им за широк диапазон от мощности. Наистина, инверторите CHB са най-често използвани в приложения с висока мощност (от стотици киловатта до мегаватове), където няма налични компоненти за такива оценки. От друга страна, обикновените топологии на dc-link са характеризирани с използването на един единствен DC източник, което ги прави добра алтернатива в различни приложения като трифазни индустриални системи. Наистина, те могат да бъдат използвани в много конфигурации, като 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire и 4-Leg 4-Wire в двигатели, PV инвертори, бързи DC зарядни устройства и т.н.

Източник: IEEE Xplore

Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии заслужават да се споделят, ако има нарушение на авторските права, моля, се свържете за изтриване.