Ochrana proti společnému režimu elektromagnetického rušení pro pevné transformátory

     Tento článek vyplňuje tuto mezerní oblast představením komplexního přehledu běžných MLCs s dc spojkou, pokrývající jejich topologickou evoluci, vlastnosti, porovnání topologií, modulační techniky, strategie řízení a průmyslové oblasti použití.  Dále jsou diskutovány budoucí perspektivy a doporučení, aby bylo poskytnuto lepší pochopení potenciálních aplikací a výhod těchto konvertorů výzkumníkům a inženýrům.

1.Úvod.

     Z hlediska hlavních evolučních fází MLC lze existující topologie MLC kategorizovat do několika skupin, jak je znázorněno na následujícím obrázku. První skupina zahrnuje topologie založené na CHB a je charakterizována vysokou modularitou a optimálním počtem výkonových přepínačů pro výstupní úrovně [31]. Nicméně, vyžadují se více izolované DC zdroje, což vyžaduje použití objemných izolačních transformátorů nebo omezí jejich použitelnost pouze na aplikace s několika izolovanými DC zdroji. Kromě toho nerovnoměrné rozdělení výkonu mezi kaskádovitě uspořádanými výkonovými buňkami je jedním z běžných problémů této skupiny. Druhá skupina zahrnuje topologie založené na NPC, jako jsou 3L-NPC a 3L-T2C konvertory. Tyto konvertory jsou charakterizovány robustními výkonovými obvody a jednoduchou ochranou. Však vyvážení dc spojky je klíčovou požadavkem v návrhu řízení těchto topologií. Topologie založené na FC používají kondenzátory jako clamping komponenty k zvýšení počtu úrovní, tvoří rodinu MLC charakterizovanou vysokou flexibilitou, redundancí a odolností proti chybám. Hybridní MLC jsou tvořeny základními buňkami tradičních topologií a kombinují několik výhod klasických MLC s možností generovat vysoký počet úrovní. Topologie MMC představují rodinu MLC, která představuje průlom pro HV aplikace díky své vysoké efektivitě a vysoké modularitě.

2. Běžné topologie s dc spojkou.

   Tříúrovňová aktivní struktura ANPC (Active NPC) dokázala řešit problém sdílení ztrát výkonu prostřednictvím použití dvou různých modulačních technik nazvaných modulační vzory I a II. V těchto vzorech jsou dvě clamping diody nahrazeny dvěma aktivními přepínači, které kontrolují směr proudového toku v nulových stavech. Modulační vzor I způsobuje, že většina ztrát přepínání nastane v vnějších přepínačích každé nohy, zatímco vzor II přesouvá ztráty přepínání na vnitřní přepínače. Kategorie FC zahrnuje topologie, které používají FC bez clamped neutrálního bodu a tudíž nezpůsobují problém vyvážení dc spojky. V těchto topologiích jsou FC používány k nahrazení DC zdrojů při generování napěťových úrovní. Obecně, díky modularitě, má tato rodina schopnost generovat relativně vyšší úrovně v porovnání s rodinou NPC. Navíc, flexibilita, odolnost proti chybám a zlepšené rozdělení ztrát mezi přepínači jsou významné vlastnosti těchto topologií. Hybridní multilevel konvertory (HMLC) kombinují více základních topologií, aby využily jejich výhody a překonaly některé z jejich omezení. Převážně mohou hybridní topologie zlepšit schopnosti vyvážení napětí pro obě dc spojky a FC a distribuci ztrát výkonu přes přepínače, zatímco snižují počet potřebných aktivních a pasivních komponent v porovnání s NPC a FC topologiemi.

3. Modulace a řízení.

    Klasifikace hlavních řídicích technik pro multilevel konvertory je ukázána na následujícím obrázku. Stejně jako u dvouúrovňového konvertoru, kaskádovitá řídicí struktura obvykle sestává z vnějších a vnitřních řídicích stupňů vedle bloku modulátoru. Ačkoli vnitřní a vnější smyčky jsou podobné v dvouúrovňových a multilevel konvertorech, stupeň modulátoru, který je hlavně požadován pro skalární a pole-orientovanou kontrolu (FOC), musí být adaptován s rostoucím počtem úrovní. V této sekci je nejprve prezentován přehled nejpopulárnějších, stejně jako pokročilých modulátorů. Také budou podrobněji zkoumány řídicí techniky, které nevyžadují samostatný modulátor.

4. Průmyslové aplikace.

    Historicky jsou invertory CHB charakterizovány svou modularitou, odolností proti chybám a schopností generovat vysoký počet napěťových úrovní kaskádováním buněk. Nicméně, požadavek na více izolovaných DC zdrojů (rectifier+transformer z hlediska průmyslu) omezuje jejich použitelnost pro široké spektrum výkonových hodnot. Skutečně, invertory CHB jsou nejvíce používány v vysokovýkonových aplikacích (rozmezí od stovek kilowattů až po megawatty), kde neexistují dostupné komponenty pro takové hodnoty. Na druhé straně jsou běžné topologie s dc spojkou charakterizovány použitím jednoho DC zdroje, což z nich dělá dobré alternativy v různých aplikacích, jako jsou třífázové průmyslové systémy. Skutečně, mohou být použity v mnoha konfiguracích, jako jsou 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire a 4-Leg 4-Wire v pohonách motorů, PV invertorech, rychlých DC nabíječkách atd.

Zdroj: IEEE Xplore

Poznámka: Respektujte původ, kvalitní články jsou hodné zdieľania, ak dojde k porušeniu autorských práv, kontaktujte nás pro odebrání.